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DISEÑO DE SISTEMAS MECÁNICOS PARA LATRITURACIÓN, LAVADO Y SECADO DE PE-HD DEDESECHO Y DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DESELECCIÓN DE UNA INYECTORA PARA LA FMSB SANTABÁRBARA S.A.”TRANSCRIPT
ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO
DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA
Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
TITULO DEL PROYECTO:
“DISEÑO DE SISTEMAS MECÁNICOS PARA LA
TRITURACIÓN, LAVADO Y SECADO DE PE-HD DE
DESECHO Y DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE
SELECCIÓN DE UNA INYECTORA PARA LA FMSB SANTA
BÁRBARA S.A.”
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE:
INGENIERO MECÁNICO
CARLOS ANDRÉS CAMPANA DÍAZ
HÉCTOR HERNÁN LOAYZA VÁSQUEZ
DIRECTOR: ING. HERNÁN OJEDA
CODIRECTOR: ING. PABLO FIGUEROA
SANGOLQUI, FEBRERO- 2011
II
III
CERTIFICADO DE LA ELABORACIÓN DEL PROYECTO
El proyecto de grado titulado “DISEÑO DE SISTEMAS M ECÁNICOS
PARA LA TRITURACIÓN, LAVADO Y SECADO DE PE-HD DE
DESECHO Y DETERMINACIÓN DE LOS PARÁMETROS DE
SELECCIÓN DE UNA INYECTORA PARA LA FMSB SANTA
BÁRBARA S.A.” fue realizado en su totalidad por los Srs. CARLOS
ANDRÉS CAMPANA DÍAZ y HÉCTOR HERNÁN LOAYZA VÁSQUEZ
como requerimiento previo para la obtención del Tít ulo de Ingeniero
Mecánico
------------------------- --------------------------------
Ing. Hernán Ojeda Ing. Pablo Figueroa
Director Codirector
SANGOLQUI, 16 DE FEBRERO DEL 2011
IV
V
LEGALIZACIÓN DEL PROYECTO
“DISEÑO DE SISTEMAS MECÁNICOS PARA LA TRITURACIÓN,
LAVADO Y SECADO DE PE-HD DE DESECHO Y DETERMINACIÓN
DE LOS PARÁMETROS DE SELECCIÓN DE UNA INYECTORA PAR A
LA FMSB SANTA BÁRBARA S.A.”
ELABORADO POR:
------------------------- -------------------------
CAMPANA ANDRÉS LOAYZA HERNÁN
C.C.: 172059374-6 C.C.: 172085636-6
FACULTAD DE INGENIERA MECÁNICA
-----------------------------
ING. JAVIER SÁNCHEZ
DIRECTOR DE LA CARRERA
SANGOLQUI, 16 DE FEBRERO DEL 2011
VI
VII
DEDICATORIA
Este proyecto y en sí toda mi carrera universitaria se lo dedico a una
solo persona, esta persona gracias a su sacrificio, apoyo incondicional, a
su lucha constante para darme lo mejor sin que nunca me falte nada, a
quien ha sido el pilar fundamental para alcanzar todos mis objetivos,
quien siempre confió en mí y estuvo a mi lado en las buenas y en las
malas. Esta persona es mi madre, a ella va dedicada esta tesis.
Carlos Andrés Campana Díaz
Dedico este proyecto a dios por ser el creador de todo lo bueno que he
tenido en la vida, a mis padres Ángel y Berenice por ser los
protagonistas directos de mi formación tanto personal como profesional
a mis hermanos; Katty, Andrea, Andrés a ellos que han sido un pilar
fundamental del día a día, a mis amigos a quienes han fraguado mi
personalidad y pensamiento.
Héctor Hernán Loayza Vásquez
VIII
IX
AGRADECIMIENTO
Agradecemos a DIOS por brindarnos la oportunidad de finalizar una de
las etapas más importantes de nuestras vidas, en la que dejamos la vida
de estudiantes para incorporarnos a una vida laboral llena de
responsabilidades.
Agradecemos a la Escuela Politécnica del Ejército, en especial a la
Carrera de Ingeniería Mecánica y uno especial al Ing. José Pérez,
docente del DECEM, por forjar sobre nosotros la sapiencia, la fortaleza
para afrontar los problemas de la vida profesional, por su apoyo y
colaboración en este proyecto.
Agradecemos a la FMSB Santa Bárbara S.A., al Mayor Miguel Gutiérrez,
Don Jácome y Don León, quienes con su apoyo y entereza, supieron
ayudarnos a sacar esta tesis adelante paso a paso.
Agradecemos a nuestros coordinadores de tesis a Pablo y Hernán por
todo el apoyo y valiosa colaboración para la realización y exitosa
culminación de este proyecto.
Un agradecimiento muy especial al Departamento de Investigación y
Desarrollo de la FMSB Santa Bárbara, a todos sus integrantes, a Diego
“la gordita primaveral” y su incondicional “amigo” Darwin, el encargado
de seguridad del departamento, por hacernos reír con todas sus
ocurrencias y sus desviaciones sexuales; a la pareja del momento
Calvache-Guachamín, en especial a Oscar por su gran imaginación, de
confesión a ciencia ficción. En si gracias a todos muchachos por hacer
más amena nuestra estadía en la fábrica.
Y al abuelito que siempre se maneja por su lado.
X
ÍNDICE GENERAL
CERTIFICADO DE LA ELABORACIÓN DEL PROYECTO ................... III
LEGALIZACIÓN DEL PROYECTO ........................................................ V
DEDICATORIA ...................................................................................... VII
AGRADECIMIENTO............................................................................... IX
ÍNDICE GENERAL ................................................................................. XI
ÍNDICE DE TABLAS ............................................................................ XVI
ÍNDICE DE FIGURAS ........................................................................ XVIII
GLOSARIO DE TÉRMINOS ............................................................... XXIII
ÍNDICE DE ANEXOS ......................................................................... XXV
RESUMEN ........................................................................................ XXVII
GENERALIDADES .................................................................................. I
1.1. ANTECEDENTES ........................................................................ i
1.2. DEFINICIÓN DEL PROBLEMA ................................................... i
1.3. OBJETIVOS ................................................................................ ii
1.4. JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA .......................................... iii
1.5. ALCANCE .................................................................................. iv
CAPÍTULO 1 SITUACIÓN Y REQUERIMIENTOS DE LA EMPRESA ... 1
1.1. SITUACIÓN ACTUAL ................................................................. 1
1.2. NECESIDADES ACTUALES ...................................................... 3
1.2.1. LÍNEA DE ARMAS Y MUNICIONES ........................................... 3a) LÍNEA DE MUNICIONES ............................................................... 3
b) LÍNEA DE ARMAS .......................................................................... 6
1.3. PROYECTOS A DESARROLLARSE ......................................... 6
1.3.1. LÍNEA DE ARMAS....................................................................... 6
CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO ............................................................ 7
2.1. ANÁLISIS DEL PE-HD ................................................................ 7
2.1.1. DEFINICIÓN. ............................................................................... 72.1.2. PROPIEDADES ........................................................................... 72.1.3. CARACTERÍSTICAS ................................................................... 82.1.4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS .................................................... 92.1.5. COMPARACIÓN DEL PE-HD VIRGEN CON PE-HD RECICLADO – APLICACIONES. ........................................................... 10
2.2. RECICLAJE DE PE-HD. ........................................................... 13
2.3. ALTERNATIVAS DE RECICLAJE Y RECUPERACIÓN. ......... 13
2.3.1. RECICLAJE MECÁNICO ........................................................... 13
2.4. PROCESO TECNOLÓGICO DEL RECICLAJE MECÁNICO ... 14
2.4.1. DESCARGA Y CLASIFICACIÓN ............................................... 142.4.2. TRITURACIÓN DE PE-HD ........................................................ 15a) DESMENUZADORA ..................................................................... 15b) MOLINO DE CUCHILLAS ............................................................. 16c) MOLINO DE MARTILLOS............................................................. 172.4.3. LAVADO DE PE-HD .................................................................. 18a) HIDROCICLONES ........................................................................ 19b) LAVADORA DE TAMBOR ROTATORIO ...................................... 20c) LAVADORA DE ALETAS ROTATORIAS ..................................... 202.4.4. SECADO DE PE-HD (DESHUMIFICADO) ................................ 21a) DESHUMIDIFICACIÓN POR ENFRIAMIENTO ............................ 21b) SECADO POR AIRE CALIENTE .................................................. 22c) HORNO ELÉCTRICO ................................................................... 232.4.5. ALMACENAMIENTO. ................................................................ 232.4.6. PARÁMETROS DE SELECCIÓN .............................................. 24a) TRITURADORAS DE PE-HD ........................................................ 25b) LAVADORAS DE PE-HD .............................................................. 28c) SECADORAS DE PE-HD ............................................................. 30
2.5. PROCESO DE INYECCIÓN Y EXTRUSIÓN. ............................ 32
2.5.1. INYECTORA .............................................................................. 322.5.2. EXTRUSORA. ........................................................................... 32
CAPÍTULO 3 ELEMENTOS CONFORMADOS .................................... 33
3.1. ELEMENTOS A CONFORMARSE ........................................... 33
3.1.1. LÍNEA DE ARMAS Y MUNICIONES ......................................... 33a) LÍNEA DE CACERÍA Y DEPORTIVA: .......................................... 33b) LÍNEA ANTIMOTÍN O NO LETAL: ............................................... 36c) ARMAS: ........................................................................................ 39
3.2. PORCENTAJES DE MEZCLAS ............................................... 42
3.3. ANÁLISIS Y DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LA
INYECTORA Y EXTRUSORA. .............................................................. 42
3.3.1. UNIDADES DE ELEMENTOS ................................................... 42a) LÍNEA DE ARMAS Y MUNICIONES: ........................................... 423.3.2. PESOS DE ELEMENTOS PRODUCIDOS ................................ 45a) LÍNEA DE ARMAS Y MUNICIONES: ........................................... 453.3.3. RESUMEN GENERAL .............................................................. 503.3.4. CAPACIDAD ............................................................................. 51a) INYECCIÓN ................................................................................. 51
3.4. ANÁLISIS Y DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL
PROCESO DE RECICLAJE. ................................................................ 53
3.4.1. MATERIA PRIMA RECICLADA ................................................ 543.4.2. CAPACIDAD ............................................................................. 55a) TRITURACIÓN DE PE-HD ........................................................... 55b) LAVADO Y SECADO DE PE-HD ................................................. 56
CAPÍTULO 4 ANÁLISIS Y SELECCIÓN DE LA INYECTORA Y
EXTRUSIÓN .......................................................................................... 57
4.1. INYECTORA ............................................................................. 57
4.1.1. ANÁLISIS .................................................................................. 57a) PRESIÓN DE INYECCIÓN .......................................................... 58b) CAPACIDAD DE INYECCIÓN ...................................................... 58c) FUERZA DE CIERRE ................................................................... 59d) CAPACIDAD DE PLASTIFICACIÓN ............................................ 59e) CAUDAL DE INYECCIÓN. ........................................................... 604.1.2. SELECCIÓN ............................................................................. 60a) CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS ................................................. 60b) PARÁMETROS DE SELECCIÓN ................................................. 61
4.2. EXTRUSORA ............................................................................ 64
CAPÍTULO 5 DISEÑO DE SISTEMAS MECÁNICOS ........................... 65
5.1. TRITURACIÓN .......................................................................... 65
5.1.1. PARÁMETROS DE DISEÑO ..................................................... 66a) REQUISITOS MÍNIMOS DE DISEÑO .......................................... 67b) ELEMENTO CRÍTICO .................................................................. 675.1.2. DISEÑO MECÁNICO ................................................................. 67a) MEMORIA DE CÁLCULO ............................................................. 67b) SELECCIÓN DE ELEMENTOS NORMALIZADOS ..................... 1025.1.3. PLANOS .................................................................................. 103
5.2. LAVADO ................................................................................. 104
5.2.1. PARÁMETROS DE DISEÑO ................................................... 104a) REQUISITOS MÍNIMOS DE DISEÑO ........................................ 105b) ELEMENTO CRÍTICO ................................................................ 1065.2.2. DISEÑO MECÁNICO ............................................................... 107a) MEMORIA DE CÁLCULO ........................................................... 107
5.3. SECADO ................................................................................. 148
5.3.1. PARÁMETROS DE DISEÑO ................................................... 148a) REQUISITOS MÍNIMOS ............................................................. 148b) ELEMENTO CRITICO ................................................................ 1495.3.2. DISEÑO MECÁNICO ............................................................... 150a) MEMORIA DE CALCULO ........................................................... 150
5.4. LAVADO Y SECADO .............................................................. 159
5.4.1. DISEÑO MECÁNICO ............................................................... 159a) SELECCIÓN DE ELEMENTOS NORMALIZADOS ..................... 1595.4.2. PLANOS .................................................................................. 179
CAPÍTULO 6 ANÁLISIS ECONÓMICO Y FINANCIERO .................... 181
6.1 ANÁLISIS ECONÓMICO ........................................................ 181
6.1.1 COSTOS INDIRECTOS .......................................................... 1816.1.2 COSTOS DIRECTOS .............................................................. 181d) ASESORAMIENTO PROFESIONAL .......................................... 181e) DISEÑO E INGENIERÍA ............................................................. 182f) PRESUPUESTO GENERAL .......................................................... 182g) PERSONAL OPERATIVO........................................................... 191h) MATRICERÍA .............................................................................. 192i) MATERIA PRIMA ........................................................................... 193
6.2 ANÁLISIS FINANCIERO ........................................................ 194
6.2.1 FINANCIAMIENTO ................................................................. 194a) INVERSIÓN FIJA ....................................................................... 194b) INVERSIÓN VARIABLE ............................................................. 195c) FINANCIAMIENTO ..................................................................... 1956.2.2 PRESUPUESTO DE INVERSIÓN .......................................... 196a) INVERSIÓN PARA EL PRIMER AÑO ........................................ 196b) DEPRECIACIÓN ........................................................................ 197c) VARIOS ...................................................................................... 197d) ESTUDIO DE MERCADO .......................................................... 198e) INGRESOS POR VENTAS ........................................................ 206f) DESCRIPCIÓN DE COSTOS DE PRODUCCIÓN ........................ 209g) COSTOS DE PRODUCCIÓN Y OPERACIÓN ........................... 210h) PRESUPUESTO PROYECTADO DE UTILIDADES .................. 211i) FLUJO DE NETO DE CAJA .......................................................... 212j) TIEMPO DE RECUPERACIÓN ..................................................... 2126.2.3 CALCULO DEL VAN Y TIR ..................................................... 212a) VAN ............................................................................................ 212b) TIR .............................................................................................. 213
CAPÍTULO 7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................ 214
7.1 CONCLUSIONES .......................................................................... 214
7.2 RECOMENDACIONES ................................................................. 216
7.3 BIBLIOGRAFÍA ............................................................................. 217
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1.1. Elementos conformados de plástico proveedor IEPESA. ...... 2
Tabla 1.2. Cápsulas fulminadas CHEDDITE. ........................................... 2
Tabla 1.3. valores de compra por parte de FMSB SANTA BARBARÁ S.A. .......................................................................................................... 2
Tabla 1.4. Tipo de municiones deportivas. ............................................... 4
Tabla 1.5. Tipos de munición de cacería. ............................................... 4
Tabla 1.6. Tipos de munición no letal...................................................... 5
Tabla 2.1. Propiedades del PE-HD .......................................................... 7
Tabla 2.2 Resistencia química del PE-HD. .............................................. 9
Tabla 2.3. Densidad promedio entre PE-HD virgen, procesado y reciclado. ................................................................................................ 11
Tabla 2.4. Porcentajes de variación de la densidad promedio entre PE-HD virgen, procesado y reciclado. ......................................................... 11
Tabla 2.5. Comparación entre polietileno virgen y reciclado. ................ 12
Tabla 3.1. Descripción de los elementos inyectados de plástico de línea de caería y deportiva.............................................................................. 35
Tabla 3.2. Descripción de elementos inyectados de plástico de línea no letal ........................................................................................................ 38
Tabla 3.3. Descripción de elementos conformados de plástico para armas ..................................................................................................... 41
Tabla 4.1. Propiedades de la culata de la escopeta de bomba cal. 12 .. 58
Tabla 4.2 Ensayos de presión, temperatura y caudal de inyección. Universidad Central de Venezuela ......................................................... 60
Tabla 4.3. Especificaciones técnicas entre 2 inyectoras. ....................... 61
Tabla 5.1. Propiedades físicas del sistema de trituración polea-eje-cuchillas ................................................................................................. 81
Tabla 5.2. Cargas distribuidas a lo largo del eje principal. ..................... 83
Tabla 5.3. Propiedades físicas del conjunto tambor ............................ 110
Tabla 5.4. Propiedades físicas del sistema de lavado y secado. ......... 124
Tabla 5.5. Tabla de propiedades termofísicas de gases a presión atmosférica .......................................................................................... 151
Tabla 5.6. Tabla de propiedades térmicas del agua ............................ 154
Tabla 5.7. Propiedades termofísicas de gases a presión atmosférica del aire ...................................................................................................... 157
Tabla 5.8. Características técnicas del tubo sin costura calibre 80 de 2” ............................................................................................................ 161
Tabla 5.9. Características técnicas del tubo sin costura calibre 40 de 1 1/2” ..................................................................................................... 162
Tabla 6.1. Descripción de costos indirectos ....................................... 181
Tabla 6.2 . Asesoramiento profesional ................................................ 181
Tabla 6.3. Diseño e ingeniería ............................................................. 182
Tabla 6.4. Personal profesional encargado de la supervisión ............. 191
Tabla 6.5. Personal profesional encargado de la manufactura ............ 191
Tabla 6.6. Valores por concepto de matricería .................................... 192
Tabla 6.7 Referencia precios de botellas plásticas de desecho recicladas ............................................................................................................ 193
Tabla 6.8. Presupuesto de proyecto .................................................... 194
Tabla 6.9. Valores por concepto de materia prima primer año ............ 195
Tabla 6.10 Financiamiento del proyecto FMSB ................................... 195
Tabla 6.11. Presupuesto de inversión primer año ............................... 196
Tabla 6.12. Porcentajes anuales depreciación en línea recta ............. 197
Tabla 6.13. Valor de depreciación anula con respecto a porcentajes tabulados ............................................................................................. 197
Tabla 6.14 Valores varios .................................................................... 197
Tabla 6.15 Importaciones del rubro 3926,29,29,00 en el 2010............ 198
Tabla 6.16 Producción nacional de la actividad y clase de producto en el 2010..................................................................................................... 199
Tabla 6.17 Costos de funcionamiento por año .................................... 201
Tabla 6.18 Porcentaje de producción .................................................. 202
Tabla 6.19 Porcentaje de producción en productos varios .................. 202
Tabla 6.20 Costo unitario pinzas 1 ..................................................... 203
Tabla 6.21 Costo unitario armadores .................................................. 204
Tabla 6.22 Precio unitarios mínimos de producción ............................ 205
Tabla 6.23 Precios unitarios referenciales del mercado local .............. 205
Tabla 6.24 Ingresos con PVP .............................................................. 205
Tabla 6.25. Capacidad de inyección .................................................... 206
Tabla 6.26. Capacidad y cantidad requerida ........................................ 207
Tabla 6.27. Precio del primero año ...................................................... 209
Tabla 6.28. Valores por concepto anual ............................................... 209
Tabla 6.29. Costos de producción y operación .................................... 210
Tabla 6.30. Presupuesto proyectado de utilidades .............................. 211
Tabla 6.31. Flujo neto de caja .............................................................. 212
Tabla 6.32 Tiempo de recuperación .................................................... 212
Tabla 6.33. VAN ................................................................................... 212
Tabla 6.34.TIR ..................................................................................... 213
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1.1. Logotipo de INDUSTRIAS IEPESA. ...................................... 1
Figura 1.2. Logotipo de CHEDDITE. ....................................................... 1
Figura 1.3. Municiones deportivas. .......................................................... 3
Figura 1.4. Munición Cal. 12. .................................................................. 4
Figura 1.5. Munición Antimotín 1 perdigón. ............................................. 5
Figura 1.6. Escopeta Trufly ...................................................................... 6
Figura 1.7. Escopeta de bomba calibre 12 ............................................. 6
Figura 2.1. Diagrama de barras para ilustrar la variación de la densidad promedio entre PE-HD virgen, procesado y reciclado. .......................... 11
Figura 2.2 Diagrama de flujo de la recuperación de plásticos. Ministerio del Medio Ambiente - Colombia ............................................................. 14
Figura 2.3 Principio de funcionamiento de una desmenuzadora de 2 ejes. Talleres FELIPE VÉRDES S.A – Barcelona-España . ........................... 16
Figura 2.4. Molino de cuchillas rotatorias. Configuración del rotor 6 cuchillas. GSH Zerma. ........................................................................... 17
Figura 2.5. Principio de funcionamiento del molino de martillos. Molino de martillos horizontal. BIORREGFLORESTA -Universidad de Vigo – España ................................................................................................... 18
Figura 2.6. Principio de funcionamiento del hidrociclón. ERAL Equipos y procesos – Toledo, España ................................................................... 19
Figura 2.7. Mezcladora de tambor rotatorio de concreto. ...................... 20
Figura 2.8. Deshumificador y su esquema de funcionamiento .............. 22
Figura 2.9. Descripción del proceso de secado por aire caliente. Procesamiento de alimentos. Universidad Nacional de Colombia. ........ 22
Figura 2.10. Horno eléctrico de compuerta. ........................................... 23
Figura 2.11. Modelo de bolsas de arpillera ............................................ 24
Figura 3.1. Elementos constituyentes de munición calibre 12 ............... 34
Figura 3.2. Elementos constituyentes de munición calibre 16 ............... 34
Figura 3.3. Elementos constituyentes de munición calibre 20 ............... 34
Figura 3.4. Elementos constituyentes de munición antimotín de varios perdigones calibre 12 ............................................................................ 36
Figura 3.5. Elementos constituyentes de munición aturdidor aéreo calibre 12 .......................................................................................................... 36
Figura 3.6. Elementos constituyentes antimotín saquete calibre 12 ...... 37
Figura 3.7 Elemento constituyente antimotín calibre 37 ........................ 37
Figura 3.8. Culata, elemento constitutivo de escopeta trufly ................. 39
Figura 3.9. Guardamano, elemento constitutivo de escopeta trufly ....... 40
Figura 3.10. Culata, elemento constitutivo de escopeta de bomba calibre 12 .......................................................................................................... 40
Figura 3.11. Guardamano, elemento constitutivo de escopeta de bomba calibre .................................................................................................... 41
Figura 3.12. Reciclaje de plástico .......................................................... 54
Figura 4.1. Culata de la escopeta de bomba calibre 12. ....................... 57
Figura 4.2. Factor de corrección de la fuerza de cierre con respecto al plástico a inyectarse. Proceso de inyección – Gordillo A. – 2005. ......... 59
Figura 5.1. Sistema de sujeción de las cuchillas fijas. Diseño: Campana-Loayza ................................................................................................... 68
Figura 5.2. Cuchilla móvil. Diseño: Campana-Loayza ........................... 68
Figura 5.3. Cuchillas fijas. Diseño: Campana-Loayza ........................... 69
Figura 5.4. Disposición de las cuchillas fijas con las móviles. Diseño: Campana-Loayza .................................................................................. 69
Figura 5.5. Factores de forma para cuchillas. Fundamentos de diseño mecánico – García José. ....................................................................... 70
Figura 5.6. Disposición de las cuchillas móviles. Diseño: Campana-Loayza ................................................................................................... 71
Figura 5.7. Porta cuchillas. Diseño: Campana-Loayza .......................... 72
Figura 5.8. Fusible mecánico. Diseño: Campana-Loayza ...................... 72
Figura 5.9. Geometría de tolvas de alimentación. Fundamentos de Diseño Mecánico – Universidad del Valle .............................................. 73
Figura 5.10. Tolva de alimentación. Diseño: Campana-Loayza ............. 73
Figura 5.11. Tamiz. Diseño: Campana-Loayza ...................................... 74
Figura 5.12. Conjunto armado. Eje, polea, acople y sistema de cuchillas. Diseño: Campana-Loayza ...................................................................... 82
Figura 5.13. Diagrama de cargas distribuidas estáticas soportadas por el eje principal. Simulación MD-Solid 3.5. .............................................. 83
Figura 5.14. Diagrama de cortante producido por las cargas estáticas sobre el eje. Simulación MD-Solid 3.5. ........................................ 83
Figura 5.15. Diagrama de momento flector producido por las cargas estáticas sobre el eje. Simulación MD-Solid 3.5. ................................... 84
Figura 5.16. Diagrama de cargas aplicadas sobre el eje. Diseño: Campana-Loayza ................................................................................... 91
Figura 5.17. Sujeción del sistema de cuchillas con el eje mediante un cordón de soldadura. Diseño: Campana-Loayza .................................. 94
Figura 5.18. Esquema de un rodamiento de bolas. Rodamientos FAG. 99
Figura 5.19. Factores radiales y axiales de rodamientos. Rodamientos FAG. ..................................................................................................... 100
Figura 5.20. Representación grafica de un cono truncado ................... 108
Figura 5.21. Ángulo de inclinación del tanque contenedor de su eje axial con respecto al eje de transmisión .............................................. 109
Figura 5.22. Conjunto tambor. Diseño: Campana-Loayza ................... 110
Figura 5.23. Centro de gravedad del contenido ................................... 111
Figura 5.24. Tabla 3 selección de tipo de banda ................................. 114
Figura 5.25. Diseño del acople para la polea ....................................... 118
Figura 5.26. Representación grafica de cono truncado........................ 120
Figura 5.27. Representación del centro de gravedad del contenido .... 121
Figura 5.28. Distancia generada por el cambio de posición ................. 123
Figura 5.29. Cargas uniformemente distribución w1 y w3 .................... 128
Figura 5.30. Cargas uniformemente distribución w2 y cargas puntuales en A, B y T ........................................................................................... 128
Figura 5.31. Dimensiones generales del tanque. Diseño: Campana-Loayza ................................................................................................. 129
Figura 5.32. Fuerzas generadas en el eje. Diseño: Campana-Loayza 130
Figura 5.33. Fuerzas generadas en el eje con respecto al apoyo A. ... 131
Figura 5.34. Diagrama de cargas aplicadas estáticas soportadas por el eje plano zx ......................................................................................... 132
Figura 5.35. Cargas y reacciones del eje plano zx .............................. 132
Figura 5.36. Diagrama de fuerza cortante plano zx ............................. 133
Figura 5.37. Diagrama de momento flector plano zx ........................... 133
Figura 5.38 Diagrama de cargas aplicadas estáticas soportadas por el eje plano yx ......................................................................................... 134
Figura 5.39. Cargas y reacciones del eje plano yx .............................. 134
Figura 5.40. Diagrama de fuerza cortante plano yx ............................. 134
Figura 5.41. Diagrama de momento flector plano yx ........................... 135
Figura 5.42. Eje hueco del sistema mecánico ..................................... 136
Figura 5.43. Análisis químico y propiedades mecánicas TAM245 ....... 136
Figura 5.44 Diagrama de fuerza aplicada al eje .................................. 141
Figura 5.45. Distancia máxima del tambor rotatorio con respecto al centro de gravedad .............................................................................. 143
Figura 5.46. Características de rodamientos FAG ............................... 146
Figura 5.47 Esquema de un rodamiento de bolas. Rodamientos FAG. 147
Figura 5.48. Características técnicas SYC .......................................... 147
Figura 5.49. Polea de aluminio ........................................................... 160
Figura 5.50. Banda de transmisión de fuerza ...................................... 160
Figura 5.51. Neplo de 1 ¼ pulg x 25 mm ............................................. 162
Figura 5.52. Neplo con garganta de Ø1” x 2” ...................................... 163
Figura 5.53 Válvula de bola ................................................................. 164
Figura 5.54. Empaque de caucho1. Diseño: Campana-Loayza .......... 164
Figura 5.55. Empaque de caucho2. Diseño: Campana-Loayza .......... 165
Figura 5.56. Mirilla de acrílico Diseño: Campana-Loayza.................... 165
Figura 5.57. Tapón de caucho ............................................................. 166
Figura 5.58. malla metalica .................................................................. 167
Figura 5.59. Filtro cilíndrico metálico ................................................... 167
Figura 5.60. Chumacera tipo SKF ........................................................ 168
Figura 5.61. Cuello de ganso Diseño: Campana-Loayza ..................... 169
Figura 5.62 1G 120 single inlet, Ø120.................................................. 175
Figura 5.63 Acople cuadrado a redondo Diseño: Campana-Loayza .... 176
Figura 5.64 Tubería semi rígida de aluminio con abrazaderas de sujeción y hermeticidad. ..................................................................................... 176
Figura 5.65. Esquema de la resistencia eléctrica ................................ 178
Figura 6.1 PIB aporte de la industria del plástico ................................. 199
GLOSARIO DE TÉRMINOS
SÍMBOLO DESCRIPCIÓN SÍMBOLO DESCRIPCIÓN
Resistencia al
cortante del PE-HD
FSD Factor de seguridad
dinámico
L Longitud del
espécimen de prueba
Deflexión
E Ancho del espécimen
de prueba
Wn Velocidad de resonancia
Vep Volumen del
espécimen de prueba
Ssu Resistencia máxima al
cortante
Tc Tiempo de corte Fsc Factor de seguridad de
las chavetas.
Eficiencia de un motor
eléctrico
MPEHD Masa del PE-HD
Pr Potencia requerida DPEHD Densidad del PE-HD
Lh
Longitud entre el
centro del eje y el
extremo de la cuchilla
Tlav Temperatura de lavado
Fap Fuerza aplicada htanque Altura del tanque
NC Número de cuchillas Lt Longitud total
Mc Masa de las cuchillas Faraq Fuerza arranque
Rg Radio de giro Mv Momento en el acople
N Velocidad del motor I inercia
Vt Velocidad tangencial J Momento polar
f Factor de corrección tT Esfuerzo producido por
el torque
PD Potencia de diseño Mcont Masa contenido
Dpc
Diámetro de la polea
conducida
CG Centro de gravedad
Dpm
Diámetro de la polea
motriz
Tn Fuerza normal
ir Relación de
transmisión
Tt Fuerza tangencial
Creal Distancia de centros
real
Ta Fuerza axial
SÍMBOLO DESCRIPCIÓN SÍMBOLO DESCRIPCIÓN
Factor de corrección
del ángulo
W1 Peso del eje hueco
Nb Número de bandas W2 Peso del tanque vacio
At Área tangencial W3 Peso del acople polea
Ftd Fuerza tangencial
dinámica
L1 Largo del tubo sin
costura
q Sensibilidad de la
muesca
L2 Apoyo de los bocines
Kf Factor de
concentración de
esfuerzos
Fs Factor de seguridad
estático
Cp Calor especifico HR Porcentaje de humedad
Pr Prand Pv Presión de vapor
Viscosidad cinemática w Relación de mezcla
Qgaire Calor ganado aire h1 Entalpia de entrada
Qgpehd Calor ganado del
pehd
h2 Entalpia de salida
Qgrecp Calor ganado del
recipiente
aire Densidad del aire
Qgagua Calor ganado del
agua
Fl Flujo de aire
Qg Calor requerido
ÍNDICE DE ANEXOS
ANEXOS ............................................................................................. 218
ANEXO 1: SISTEMAS MECÁNICOS.................................................. 218
1.1. FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS Kt PARA UN EJE CON UN FILETE DE HOMBRO A FLEXIÓN. ............................................................................................ 2181.2. FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS Kt PARA UN EJE CON UN FILETE DE HOMBRO A TORSIÓN. ........................................................................................... 2191.3. FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS Kt PARA UN EJE CON PERFORACIÓN TRANSVERSAL A FLEXIÓN. .............................................................. 2201.4. FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS Kt PARA UN EJE CON PERFORACIÓN TRANSVERSAL A TORSIÓN. ............................................................. 2201.5. CURVAS DE SENSIBILIDAD A LAS MUESCAS DE ACERO 2211.6. SELECCIÓN DEL TIPO DE BANDA ....................................... 2211.7. LONGITUD DE LAS BANDAS, TOLERANCIAS DE INSTALACIÓN Y FACTORES DE CORRECCIÓN DE BANDAS ........ 2231.8. POTENCIA SOPORTADA POR CADA BAND ........................ 2241.9. DIMENSIONES PRINCIPALES DE LAS ROSCAS GRUESAS PARA TORNILLO MÉTRICO ESTÁNDAR ISO ................................... 2251.10. ESPECIFICACIONES Y RESISTENCIAS MÉTRICAS PARA PERNOS DE ACERO .......................................................................... 2261.11. TABLA DE VIGAS. VIGA SIMPLEMENTE APOYADA CON CARGA CONCENTRADA ................................................................... 2271.12. TABLA DE VIGAS. VIGA APOYADA Y EN VOLADIZO CON CARGA CONCENTRADA ................................................................... 2281.13. TABLA PSICROMÉTRICA ...................................................... 2291.14. REPORTE DE LA TABLA PSICROMETRÍCA OTORGADO POR EL PROGRAMA COMPUTACIONAL CYTPSYCHART....................... 2301.15. NORMA ASTM D732 SHEAR TEST. ...................................... 2321.16. TRITURADORA DE PVC EXISTENTE EN LAS INSTALACIONES DE FAME (ÁREA CALZADO). ............................... 233
ANEXO 2: DIAGRAMAS DE FLUJO .................................................. 234
2.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA LAVADORA Y SECADORA ... 234
ANEXO 3: PROFORMAS .................................................................... 238
3.1. PROFORMA DE LA INYECTORA DAKUMAR DKM-13 .......... 2383.2. PROFORMA MATRICERÍA ..................................................... 2393.3. PROFORMA MOTOR ELÉCTRICO 20 HP ............................. 2403.4. PROFORMA DEL MOTO-REDUCTOR 3HP ........................... 2413.5. PROFORMA DE MATERIALES ACEROS CENTER............... 2423.6. PROFORMA DE MATERIALES – BOHLER ............................ 2433.7. PROFORMA DE MATERIALES JOHANDRE .......................... 2443.8. PROFORMA DE PERNOS Y TUERCAS – CASA DEL PERNO ………………………………………………………………………2453.9. PROFORMA DEL SOPLADOR ............................................... 246
ANEXO 4: PROYECCIÓN DE CRECIMIENTO ................................... 248
4.1. PROYECCIÓN DE CRECIMIENTO – FABRIL FAME. ............ 2484.2. PROYECCIÓN DE CRECIMIENTO – PRODUCTOS VARIOS. ……………………………………………………………………….256
ANEXO 5: MATRICERÍA ..................................................................... 258
5.1. MATRIZ DE LA CULATA ......................................................... 2585.2. MATRIZ DEL TACO PLÁSTICO .............................................. 259
ANEXO 6: VARIOS ............................................................................. 260
6.1. VISITA TÉCNICA A INDUSTRIAS DON BOSCO .................... 2606.2. CARTA DE AUSPICIO FMSB SANTA BARBARÁ S.A. ........... 261
ANEXO 7: PLANOS. ........................................................................... 262
7.1. TRITURADORA ....................................................................... 2627.2. LAVADORA Y SECADORA ..................................................... 264
XXVII
RESUMEN
La FMSB Santa Bárbara S.A. es una empresa cuya misión es producir
armas, municiones y soluciones de metalmecánica, por lo que es un
valioso aliado para el Ejército Ecuatoriano y la industria nacional.
La FMSB Santa Bárbara S.A. es parte del grupo empresarial HOLDING
DINE S.A.; la función principal de la empresa FMSB Santa Bárbara S.A.
es abastecer y cubrir la demandas del Ejército Ecuatoriano por lo que se
busca la autonomía e independencia tecnológica, incursionando en una
nueva línea de producción de plásticos para solventar sus necesidades
en elementos conformados de plástico y a la vez utilizar porcentajes de
mezclas entre materia prima virgen con reciclada, logrando disminuir los
costos de adquisición de materia prima virgen y a la vez la cantidad de
desecho plástico generado por la producción de la empresa y de la
localidad aledaña.
Según estudios realizados el plástico idóneo para nuestro producción es
el polietileno de alta densidad PE-HD, ya que este al ser reprocesado
una y otra vez, no se alteran sus características y propiedades
mecánicas de manera significativa como en otros plásticos; además de
que su inmediata disponibilidad y fácil manipulación.
Para solventar estas necesidades se implementara un sistema de
reciclaje mecánico complementario que proveerá de PE-HD de desecho
para la línea de inyección de plástico para la fabricación de nuevos
elementos conformados de plástico y a sean estos para línea de armas y
municiones o elementos de consumo masivo.
XXVIII
En nuestro caso vamos a incorporar tanto un reciclaje primario como un
secundario; El reciclaje primario se trata de reincorporará el material
plástico residual recuperado (desechos de producción), como además
de utilizar como materia prima base, objetos plásticos que han terminado
su vida útil (botellas plásticas, bidones, etc.) que es el reciclaje
secundario. Este proceso de reciclaje consiste en moler, lavar y secar el
PE-HD reciclado, para obtener escamas que se destinarán en forma
directa a la fabricación de elementos de armas y municiones mediante el
proceso de inyección.
Actualmente la empresa para elaborar productos de la línea de armas y
municiones requiere los servicios de dos proveedores particulares que
son IEPESA y CHEDDITE, las cuales suministran los elementos
conformados de plástico necesarios para la producción. Para lograr la
autonomía e independencia tecnológica, la empresa FMSB Santa
Barbará S.A. debe de producir los mismos elementos conformados de
plástico que nos venden dichas empresas.
La creación de esta nueva línea de inyección de plástico reactivara y
aumentara la producción y generación de trabajo en la empresa.
Ya que la empresa se encuentra en un estado de recesión por el ICE, ha
provocado que la empresa busque nuevas alternativas para aumentar
sus ingresos intentando emprender en la producción de productos
varios.
GENERALIDADES
I) ANTECEDENTES
La FMSB Santa Bárbara S.A. incursiona en varios campos de la
industria, siendo un apoyo técnico valioso para el Ejército Ecuatoriano y
para la industria nacional.
Dentro de la empresa se realizan varios proyectos los cuales son
dirigidos a satisfacen las necesidades existentes en la Fuerza Terrestre,
lo que conlleva a incursionar en el diseño de productos en las varias
áreas como matricería, balística, estructuras metálicas, entre otros.
La empresa intenta emprender una nueva línea de inyección de plástico
utilizando PE-HD (polietileno de alta densidad), como materia prima para
la fabricación de componentes de armas y municiones.
II) DEFINICIÓN DEL PROBLEMA
La dependencia tecnológica que tiene la empresa con respecto a los
elementos conformados de plástico necesarios para la elaboración de
productos varios de la línea de armas y municiones es el objetivo
principal de este proyecto. Incursionar en una nueva línea de inyección
de plástico aplicable a estado actual de la empresa con ICE0.1 así como
también a una recuperación de la productividad de la empresa sin ICE y
a vez la reutilización de materias primas de desecho0.2 generadas por el
proceso como también por la localidad aledaña.
0.1
ICE “Impuesto Consumo Especiales” 0.2
PE-HD de desecho
ii
III) OBJETIVOS
OBJETIVO GENERAL
Diseñar los sistemas mecánicos para la trituración, lavado y secado de
PE-HD de desecho y analizar los parámetros de selección de una
inyectora para la FMSB Santa Bárbara S.A.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Cuantificar los requerimientos, necesidades y la capacidad
requerida en base a una producción estimada por año para
mantener autónoma, independiente y productiva la línea de
inyección de plástico para la elaboración de productos plásticos
de la línea de armas y municiones.
• Analizar, seleccionar y determinar el tipo de inyectora necesaria
en base a requerimientos técnicos.
• Cuantificar la capacidad de los sistemas mecánicos para el
proceso de reciclaje.
• Diseñar, y/o seleccionar los sistemas mecánicos para la
trituración de PE-HD de desecho.
• Diseñar, y/o seleccionar los sistemas mecánicos para el lavado de
PE-HD de desecho.
• Diseñar, y/o seleccionar los sistemas mecánicos para el secado
de PE-HD de desecho.
• Cuantificar el costo de materialización del proyecto.
iii
IV) JUSTIFICACIÓN E IMPORTANCIA
HOLDING DINE S.A. tiene la misión de satisfacer las necesidades de las
Fuerzas Armadas, de la comunidad y de esa forma contribuir al logro de
los objetivos institucionales y nacionales.
FMSB Santa Bárbara S.A. es una parte importante del grupo empresarial
HOLDING DINE S.A., la cual se encarga de la fabricación de
municiones en la línea cacería y deportiva (Calibre 12, 16, 20), especial
no letal (Calibre 12, 37) y de fuego central (bala tipo FMJ).
En la búsqueda de tener autonomía tecnológica, en el ámbito de los
elementos conformados de plástico, se busca incursionar en esta nueva
línea de producción, utilizando materia primas sean estas vírgenes o
recicladas y sus posibles porcentajes de combinación de estas materias
primas para la fabricación de los diferentes elementos, que se necesiten
en la creación de varios productos realizados por esta empresa.
Buscando la autonomía tecnológica0.3 se intenta aumentar la capacidad
productiva de la empresa así como nuevas fuentes de trabajo.
FMSB. Santa Bárbara S.A. preocupada por el medio ambiente intenta
mitigar un poco los efectos de la contaminación por elementos sólidos
con base de polímeros generados por la empresa y la localidad aledaña.
0.3
Capacidad de no depender productivamente de otras empresas. Producción de todos los
componentes plásticos necesarios para la elaboración de productos de la línea de armas y
municiones por parte de la FMSB Santa Bárbara S.A.
iv
V) ALCANCE
El alcance de este proyecto consiste en realizar un estudio técnico-
ingenieril, para su posterior aplicación a la compra y construcción de los
sistemas mecánicos para la creación de línea de inyección de plástico,
como son:
• Inyectora (Compra).
• Molino (Construcción).
• Lavadora (Construcción).
• Secadora (Construcción).
Con respecto a la inyectora para su adquisición se necesita conocer los
estudios de capacidad, requerimientos, alternativas de selección y su
precio en el mercado nacional. Mientras que para los sistemas
mecánicos necesarios para la obtención de hojuelas de PE-HD de
desecho se necesita conocer; parámetros de diseño, planos de
construcción, selección y diseño de componentes mecánicos, y
verificación de diseño mediante hojas de cálculo y resumen financiero
para la construcción.
CAPÍTULO 1 SITUACIÓN Y REQUERIMIENTOS DE LA EMPRESA
1.1. SITUACIÓN ACTUAL
Actualmente la empresa es dependiente por el concepto de compra de
elementos conformados de plástico para la elaboración de productos de
la línea de armas y municiones; en lo que corresponde a la parte plástica
se tiene dos principales proveedores:
• INDUSTRIAS IEPESA “Ecuador”
• CHEDDITE “Italia”
INDUSTRIAS IEPESA1.1
Fabricantes de productos finales y componentes plásticos para diversos
sectores industriales.
Diseño y construcción de matricería de acuerdo a requerimiento de sus
clientes.
Figura 1.1. Logotipo de INDUSTRIAS IEPESA.
CHEDDITE1.2
Su actividad principal es la fabricación de cartuchos de caza y de tiro de
calibres: 12, 16, 20, 24, 28, 32, 36 y .410.
Figura 1.2. Logotipo de CHEDDITE.
1.1
http://www.iepesaplasticos.com/inicio.html 1.2
http://www.cheddite.com/indexENG.htm
2
Por concepto de compra a IEPESA ponemos nombrar;
ELEMENTOS CONFORMADOS DE PLÁSTICO
Tabla 1.1. Elementos conformados de plástico proveedor IEPESA.
1 Taco plástico cal. 12 2 Taco plástico cal. 16 3 Taco plástico cal. 20 4 Taco intermedio de munición aturdidora 5 Cilindro explosivo de munición aturdidora 6 Cápsula Trufly Calibre 37 7 Culata Plástica (Escopeta) 8 Pistolete para Trufly
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
Por concepto de compra a CHEDDITE ponemos nombrar;
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
Los valores por compra a estas empresas son:
Tabla 1.3. valores de compra por parte de FMSB SANTA BARBARÁ S.A.
AÑO IEPESA CHEDDITE 2005 125903,92 2006 88987,24 10500 2007 70802,09 138600 2008 68337,91 2009 5100,55
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
CÁPSULA FULMINADA Tabla 1.2. Cápsulas fulminadas CHEDDITE.
1 Cápsula fulminada cal. 12
2 Capsula fulminada cal. 16
3 Capsula fulminada cal. 20
3
La empresa en busca de la autonomía empresarial y seguridad
institucional, debe hacerse cargo de la fabricación de los elementos
conformados de plástico anteriormente descritos para lograr ser líder del
mercado ecuatoriano en la fabricación de municiones y armas.
1.2. NECESIDADES ACTUALES
Se describirá a continuación los siguientes productos que la fábrica, ha
producido durante el periodo comprendido entre el 2005 y 2009;
tomando en cuenta que en el 2008 se impuso el ICE del 300%.
1.2.1. LÍNEA DE ARMAS Y MUNICIONES
Se detallara a continuación1.3
a) LÍNEA DE MUNICIONES
LINE SKEET1.4
Figura 1.3. Municiones deportivas.
Nueva línea de cartuchos acorde a los requerimientos de los aficionados
al Tiro al Plato.
El perdigón esférico, con un contenido de antimonio del 5%, reúne las
características aerodinámicas para destruir al plato, con mejor precisión
y dureza.
1.3
http://www.holdingdine.com/content/blogcategory/23/104/ 1.4
Traducción español: línea de tiro al plato
4
Tabla 1.4. Tipo de municiones deportivas.
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
LINE SHOTSHELL 1.5
Figura 1.4. Munición Cal. 12.
La producción de esta munición para la cacería es de:
Tabla 1.5. Tipos de munición de cacería.
N.- NOMBRE TIPO CARACTERÍSTICA
1.- Munición Cal. 12 XBB Letal
2.- Munición Cal. 16 XBB Letal
3.- Munición Cal. 20 XBB Letal
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
1.5
Traducción: línea de cacería
N.- NOMBRE TIPO CARACTERÍSTICA
1.- Munición Cal. 12 X00BUCK
X9SKEET
X9 S CLAYS
X71/2 S CLAYS
X71/2 SKEET
X9 S
Letal
2.- Munición Cal. 16 X9 Letal
3.- Munición Cal. 20 X9 Letal
5
LÍNEA ESPECIAL ANTIMOTÍN O NO LETAL
Figura 1.5. Munición Antimotín 1 perdigón.
El desarrollo de esta munición tiene la finalidad de dispersar
manifestaciones y aplacar a sujetos agresivos y armados ligeramente. El
efecto ocasionado por la munición en los sujetos es de gran dolor y
aturdimiento, entre las cuales podemos nombrar:
Tabla 1.6. Tipos de munición no letal.
N.- NOMBRE CALIBRE CARACTERÍSTICA
1.- Antimotín Varios
Perdigones
Cal. 12 16 perdigones de 8mm. goma
2.- Aturdidor Aéreo Cal. 12
3.- Antimotín Saquete Cal. 12 1 Funda tela con perdigones
de plomo
4.- Antimotín Trufly Cal. 37 Gas lacrimógeno
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
6
b) LÍNEA DE ARMAS
LANZADORA DE GAS 37 mm. “TRUFLY”
Figura 1.6. Escopeta Trufly
El desarrollo de una escopeta antimotín lanzadora de gas lacrimógeno
con la finalidad de dispersar manifestaciones y disturbios públicos.
1.3. PROYECTOS A DESARROLLARSE
El desarrollo de nuevos proyectos y el crecimiento de la demanda
nacional, es un factor que se debe considerar, en la capacidad total de
producción de la nueva línea de inyección de plástico que haga que la
FMSB SANTA BARBARÁ S.A. sea competitiva en los años venideros.
1.3.1. LÍNEA DE ARMAS
ESCOPETA DE BOMBA CALIBRE 12
Figura 1.7. Escopeta de bomba calibre 12 1.6
Escopeta de producción y diseño nacional para dotación del ejército
ecuatoriano y policía nacional.
Basada en la escopeta de bomba de calibre 12 de marca MOSSBERG
de capacidad de 6 cartuchos y otra de producción nacional.
1.6
Rediseño nacional Campana-Loayza Asociados para FMSB SANTA BÁRBARA S.A.
CAPÍTULO 2 MARCO TEÓRICO
2.1. ANÁLISIS DEL PE-HD
2.1.1. DEFINICIÓN.
El PE-HD2.1 o polietileno de alta densidad (C: 85.7%, H: 14.3%), es un
derivado del petróleo o del gas natural, es un material termoplástico de
color blanco, transparente en algunos casos, y traslúcido en otros, el
cual se obtiene en un proceso de polimerización2.2 en presencia de un
catalizador y en condiciones de baja temperatura y presión.
La fórmula química del polietileno de alta densidad es (CH2)n
2.1.2. PROPIEDADES
Tabla 2.1. Propiedades del PE-HD2.3
Propiedad Unidad Valor Densidad kg/m
3 945 - 960 @ 20oC
Peso específico (22 oC) 0.94 Fluencia del material MPa 21 Resistencia última a la tracción MPa 300 Resistencia al alargamiento % 9 Resistencia al impacto, Izod J/m2 28 (sin rotura) Resistencia superficial Ω 1014 Resistencia al cortante (22 oC) Psi 3380 Elongación máxima (22 oC) % 55 Dureza Shore D -- 63 Índice de fluidez (190oC / 2.16Kg) g/10 min 0.34
Tiempo de inducción a la oxidación (200oC) Min 10
Temperatura de fusión ºC 135 Calor específico promedio KJ/Kg.k 2.3 – 2.5 Temperatura de procesamiento ºC 260 – 300 Temperatura de molde ºC 30 – 70 Expansión lineal K-1 1.8E-4
Conductividad térmica W/m.k 0.38 Intensidad del campo eléctrico KV/mm 47
2.1 Polietileno de alta densidad 2.2 POLIMERIZACIÓN. Es un proceso químico en el cual se agrupan compuestos de bajo peso molecular, para luego dar lugar a una macromolécula de gran peso llamada polímero. 2.3 Universidad de Chile. Facultad de Ingeniería Eléctrica. Polietileno.
8
Absorción de agua (sumergido 24h) % 0.03
Resistencia dieléctrica V/mm 500
Elaboración Campana – Loayza Asociados.
2.1.3. CARACTERÍSTICAS
El PE-HD es un polímero el cual se caracteriza por tener:
• Excelente resistencia térmica debido a su composición química
• Baja permitividad2.4
• Alta resistencia dieléctrica.
• Resistencia al impacto
• En ausencia del oxígeno, se vuelve estable hasta los 290oC,
entre el rango de 290 a 350oC se empieza a descomponer y se
obtienen polímeros de menor peso molecular, y a temperaturas
mayores a 350oC se produce butileno.
• En presencia de oxígeno, este polímero es menos estable, y se
produce degradación y una oxidación a temperaturas cercanas a
los 50oC, incluso la presencia de luz produce degradación.
• La foto-oxidación es un tipo de oxidación catalizada producida por
la luz solar, la cual produce coloración y una reducción de
resistencia mecánica.
2.4
La permitividad la tendencia de un material a polarizarse ante la aplicación de un campo eléctrico y de esa forma anular parcialmente el campo interno del material.
9
• La resistencia química del PE-HD se detalla en la siguiente tabla:
Tabla 2.2 Resistencia química del PE-HD.
TIPO CALIFICACIÓN
Alcalinos 1
Ácidos Débiles, diluidos 1
Ácidos Fuertes, concentrados 1
Alcoholes Alifáticos 1
Aldehídos 2
Cetonas 2
Esteres 2
Hidrocarburos Alifáticos 3
Hidrocarburos Aromáticos 3
Hidrocarburos Halogenados 4
Oxidantes Fuertes 3
Fuente: Cienytech Ciencia y tecnología.
PONDERACIÓN
1: Resistencia alta
2: Resistencia moderada (exposiciones mayores a 30 días ocasiona
pequeños daños )
3: Resistencia baja (exposiciones prolongadas producen pérdida de
resistencia mecánica
y decoloración)
4: Resistencia nula (destrucción del material a su exposición)
Además el PE-HD tiene una resistencia moderada a los gases de
combustión que la pólvora produce en su ignición. Estos gases son:
anhídrido carbónico, nitrógeno, bióxido de azufre.
2.1.4. VENTAJAS Y DESVENTAJAS
Un sistema de reciclaje mecánico (trituradora, lavadora y secadora) que
use PE-HD ofrece ciertas ventajas sobre otros sistemas de reciclaje
(químico e incineración con recuperación de energía) que usan como
materia prima otros tipos de plásticos como PET o PVC.
10
Las ventajas que nos ofrece el PE-HD son:
• Peso reducido.
• Elasticidad y flexibilidad.
• Menor costo en el sistema.
• Pérdidas de carga mínimas por fricción.
• Corrosión moderada
• Vida útil prolongada
• Alta resistencia química y mecánica
• Facilidad en el transporte.
Aunque también existen desventajas, como:
• Altamente contaminante al ser expuesto al fuego
• Baja bio-degradabilidad
• Expansión térmica alta
• Fácil absorción de humedad
• Fácil degradación por radiación ultravioleta
2.1.5. COMPARACIÓN DEL PE-HD VIRGEN CON PE-HD RECICLADO – APLICACIONES.
Según la ASTM D792 (método para ensayos de plásticos sólidos), se
determina la variación de la densidad entre el PE-HD virgen, procesado
y reciclado una y 2 veces.
La variación de la densidad nos permite conocer los cambios de
cristalinidad en el PE-HD, pérdida de plasticidad, y absorción del
solvente.
11
Tabla 2.3. Densidad promedio entre PE-HD virgen, procesado y reciclado.
MUESTRA
Densidad promedio del
material virgen (g/cm 3)
Densidad promedio del
material procesado
(g/cm 3)
Densidad promedio del
material reciclado y reprocesado
(g/cm 3) 1 0.954 0.948 0.933 2 0.945 0.94 0.93 3 0.961 0.958 0.949
PROMEDIO 0.953 0.949 0.937
Fuente: Facultad de Ciencias aplicadas a la industria UNC – Mendoza-Argentina.
La densidad disminuye mínimamente entre cada reproceso del PE-HD.
Figura 2-1. Diagrama de barras para ilustrar la variación de la densidad promedio entre PE-HD virgen, procesado y reciclado.
Elaboración Campana-Loayza Asociados.
Tabla 2.4. Porcentajes de variación de la densidad promedio entre PE-HD virgen, procesado y reciclado.
MUESTRA PE-HD Virgen a procesado %
PE-HD procesado a reprocesado %
1 0.63 1.58 2 0.53 1.06 3 0.31 0.94
Elaboración Campana-Loayza Asociados
0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,96 0,97
1
2
3
PE-HD RECICLADO Y REPROCESADO
PE-HD PROCESADO
PE-HD VIRGEN
12
La variación de la densidad entre el PE-HD virgen, procesado y reciclado
es menor al 5% en todos los casos, por lo que es aceptable la
reutilización de este tipo de plástico para diversos campos.
El polietileno de alta densidad, tanto el virgen como el reciclado, tienen
una gran cantidad de aplicaciones en diversos campos. En la siguiente
tabla se detalla sus aplicaciones.
Tabla 2.5. Comparación entre polietileno virgen y reciclado.
PE-HD VIRGEN PE-HD RECICLADO
Tuberías; embalajes y láminas
industriales; tanques, bidones,
canastas.
Empaques de productos
alimenticios. leche, cerveza,
refrescos, transporte de frutas;
botellas; recubrimiento de cables;
contenedores para transporte;
vajillas plásticas; letrinas; cuñetes
para pintura; bañeras;
cerramientos; juguetes; barreras
viales; conos de señalización.
Láminas, botellas, barriles para
recolectar agua y bidones para
compostaje.
Botellas moldeadas,
contenedores grandes, barriles
para agua, bidones para
compostaje.
madera plástica
Envases soplados para uso en
productos no alimenticios,
Baldes para pintura, minería y
cestas para basura.
Contenedores industriales.
Barreras de señalización.
Marcos o perfilerias.
Bolsas de colores dependiendo
de la procedencia.
Fuente: Ministerio del Medio Ambiente - Colombia
13
2.2. RECICLAJE DE PE-HD.
Los residuos plásticos sus susceptibles a ser reciclados de una manera
similar a su proceso de fabricación original.
2.3. ALTERNATIVAS DE RECICLAJE Y RECUPERACIÓN.
El manejo de los residuos sólidos plásticos se basa en una
jerarquización de acciones de manejo, dando prioridad a la prevención y
a la minimización de los desechos, y se plantea la necesidad de
reutilizarlos mediante los distintos tipos de reciclaje.
Existen 3 diferentes alternativas para el aprovechamiento y valorización
de residuos plásticos, entre las cuales tenemos:
• Reciclaje mecánico
• Reciclaje químico
• Incineración con recuperación de energía
2.3.1. RECICLAJE MECÁNICO
El reciclaje mecánico o reciclaje industrial consiste en obtener una
composición homogénea del plástico proveniente de objetos que
cumplieron ya su vida útil o desechos de producción, para la elaboración
de nuevos productos no relacionados con alimentos como lo recomienda
la FDA2.5.
Existen 2 tipos de reciclajes mecánicos, primario y secundario.
El reciclaje mecánico primario consiste en reincorporar el material
plástico residual recuperado (rebabas) de nuevo al proceso de
fabricación.
Mientras que el reciclaje mecánico secundario o post-consumo consiste
en utilizar como materia prima base, objetos plásticos que han terminado
su vida útil (botellas plásticas, bidones, etc.)
2.5 Food and drug administration (Administración de alimentos y fármacos)
14
Casi en su totalidad el PE-HD se puede recuperar y reutilizar en nuevas
aplicaciones, sin que esto repercuta de manera significativa en la
pérdida de sus propiedades mecánicas, ya que al utilizar el material
reciclado tan solo se pierde 1% de dichas propiedades.
El proceso de reciclaje mecánico en general consiste en moler, lavar,
separar y secar el plástico, para obtener escamas que se destinarán en
forma directa a la fabricación de productos por inyección o extrusión.
Figura 2-2 Diagrama de flujo de la recuperación de plásticos. Ministerio del Medio Ambiente -
Colombia
2.4. PROCESO TECNOLÓGICO DEL RECICLAJE MECÁNICO
2.4.1. DESCARGA Y CLASIFICACIÓN
La clasificación del plástico y su recolección diferenciada es la primera
etapa en el proceso de reciclaje mecánico. Tanto etiquetas como tapas
de los recipientes, son componentes que degradan la calidad del PE-HD.
Existen diversas técnicas para la separación de plásticos, la mayor parte
de ellas utilizan las propiedades químicas, físicas, y visuales para su
separación, pero en nuestro caso vamos a realizar simplemente una
separación manual, en la que personas con capacidades especiales
colaborarán con el proceso de clasificación manual.
15
Para realizar el proceso de separación se debe tomar en cuenta la
transparencia, color, densidad y hasta en algunos casos, su apariencia
bajo luz ultravioleta. En nuestro, la FMSB Santa Bárbara S.A. comprará
la materia prima plástica ya clasificada, y exclusivamente adquirirá
botellas contenedoras de aceite automotriz, por lo que nuestro proceso
de clasificación se basará en retirar etiquetas y tapas existentes en el
lote de botellas.
2.4.2. TRITURACIÓN DE PE-HD
En el proceso de reciclado, la reducción del tamaño de los desechos
plásticos es el segundo paso del sistema de reciclaje mecánico.
Este proceso consiste en reducir los objetos plásticos a hojuelas
mediante cuchillas, molinos rotatorios y granuladoras, para su fácil
manipulación y posterior utilización en el proceso de inyección.
Existen diferentes tipos de máquinas trituradoras, entre las cuales
tenemos:
• Desmenuzadoras
• Molinos de cuchillas giratorias
• Trituradores de mandíbula
• Molino de martillo
a) DESMENUZADORA
Es una máquina de 2 o 4 ejes provistos de discos cortantes y argollas,
los cuales están sincronizados, y giran en diferente sentido de rotación.
Estos discos cortantes son fabricados por lo general de acero de alta
resistencia, para soportar la tensión y el impacto generado al desgarrar
el plástico (láminas, tubos, etc.).
Con este tipo de máquinas, el diámetro aproximado de las hojuelas es
de 50mm; la calidad de estas hojuelas depende de varios parámetros
como el espesor, número de dientes y tamaño de separación de los
discos de corte, además de la forma y densidad del PE-HD
16
Figura 2-3 Principio de funcionamiento de una desmenuzadora de 2 ejes. Talleres FELIPE
VÉRDES S.A – Barcelona-España .
b) MOLINO DE CUCHILLAS
También conocido como granuladora, este tipo de molino emplea un
juego de cuchillas rotatorias (cuchillas tipo hoja) y otro de cuchillas fijas,
las cuales despedazan el plástico, reduciendo su tamaño
considerablemente.
El tamaño de la hojuela depende de la posición y separación entre las
cuchillas, además del ángulo entre la cuchilla fija con el rotor.
Cuando el volumen de producción es elevado, es necesario utilizar un
rotor con gran cantidad de cuchillas, posicionado en un ángulo tal que
permita un corte óptimo, sin que exista trabamiento.
El número de cuchillas que posee el rotor depende directamente del tipo
de desechos plásticos a usarse, por ejemplo, un rotor con una gran
abertura, paso grande de 3 o 5 cuchillas móviles, es el ideal para moler
desechos plásticos como láminas, perfiles, botellas, tubos de espesor no
mayor a 12mm, mientras que un rotor helicoidal se le puede incorporar
18 cuchillas o más, y este es usado para moler plásticos con espesores
de pared de más de 15 mm.
17
Figura 2-4. Molino de cuchillas rotatorias. Configuración del rotor 6 cuchillas. GSH Zerma.
c) MOLINO DE MARTILLOS
Este tipo de molino consiste en un rotor vertical u horizontal, unidos a
unos martillos fijos o pivotantes por medio de la carcasa. Debido a la
fuerza centrífuga los martillos se extienden y golpean el plástico contra
las placas interiores, por lo que se produce aplastamiento y por
consiguiente fragmentación, pero a una gran velocidad
(aproximadamente 1000 RPM) por lo que el plástico despedazado no se
adhiere a las caras de los martillos.
Este molino de martillos puede reducir una hojuela de plástico hasta 100
µm, pero este tamaño depende directamente de la velocidad de rotación
del rotor, el tamaño el tamiz y la velocidad de entrada de la materia
prima a la máquina.
Este tipo de molino permite casi sin ningún problema cambiar sus
tamices, según la necesidad, además es fácil de operar y de limpiar,
opera en un sistema cerrado, por lo cual la contaminación y el riesgo de
explosión son mínimos; aunque su mayor problema es el constante
reemplazo de los martillos y la ruptura de las placas internas.
18
Figura 2-5. Principio de funcionamiento del molino de martillos. Molino de martillos horizontal.
BIORREGFLORESTA -Universidad de Vigo – España
2.4.3. LAVADO DE PE-HD
Una lavadora es un sistema mecánico el cual está encargado de diluir, la
suciedad adherida a las hojuelas de plástico, evacuar esta suciedad
soluble y separar los sedimentos y materiales pesados.
En nuestro proceso, la limpieza de las hojuelas de plástico es un paso
necesario para eliminar impurezas como polvo, etiquetas de envases,
grasa, químicos, etc.
Nuestra máquina tiene que cumplir con varios requisitos funcionales
como: facilidad de montaje y desmontaje, el área en que va a ser
instalada, número de operadores; y otros parámetros funcionales como
la capacidad y calidad de lavado, continuidad del trabajo de la máquina y
su costo.
Existen distintos tipos de lavadoras, las más importantes son:
• Lavadora de aletas rotatorias
• Hidrociclones
• Lavadora de tambor rotatorio
19
a) HIDROCICLONES
El hidrociclón es un equipo indispensable en la industria (construcción,
minería, alimentación, química, reciclaje) ya que permite eliminar
partículas finas nocivas muy pequeñas, regulando la aceleración del
torbellino, variando la geometría y las toberas, se puede ajustar el
tamaño de separación de partículas entre 10 y 500 micras.
La pulpa de alimentación (PE-HD triturado) entra tangencialmente a la
parte cilíndrica de la máquina, y gracias a la presión de entrada del agua
se genera la rotación de la pulpa, alrededor del eje del hidrociclón,
formándose un torbellino descendente dirigido hacia el vértice de la parte
cónica inferior.
En este proceso debido a la aceleración centrífuga, las partículas más
gruesas giran muy cerca de las paredes, las que son evacuadas a través
de un conducto; mientras que las partículas más pequeñas son
evacuadas por otro torbellino ascendente, a través de un tubo central
situado en la parte superior del cuerpo cilíndrico del hidrociclón.
Figura 2-6. Principio de funcionamiento del hidrociclón. ERAL Equipos y procesos – Toledo,
España
20
b) LAVADORA DE TAMBOR ROTATORIO
Este tipo de lavadora está formada por un conjunto de elementos como
un motor eléctrico, un tambor de acero, y una carcasa.
En el tambor se introduce el PE-HD triturado, y este tambor está
conectado directamente a un motor eléctrico por medio de un eje, o
mediante correas y poleas; además existen ciertos conductos de ingreso
de agua y detergente, y de salida de los mismos.
La lavadora de tambor rotatorio basa su funcionamiento en la
centrifugación, este principio consiste en separar sólidos de líquidos de
diferente densidad mediante una fuerza centrífuga provocada por el
movimiento del motor.
Figura 2-7. Mezcladora de tambor rotatorio de concreto.
c) LAVADORA DE ALETAS ROTATORIAS
El lavado de plástico según este sistema, tiene un funcionamiento similar
al de una lavadora de tambor rotatorio con eje horizontal, en el cual el
lavado se basa en el movimiento del plástico provocado por las aletas
colocadas en el eje, dentro de una especie de tambor. El agua entra por
la parte superior a través de una flauta de distribución.
21
Figura 2.7. Lavadora de paletas rotatorias.
2.4.4. SECADO DE PE-HD (DESHUMIFICADO)
La deshumidificación es el proceso de retirar el vapor de agua contenida
en el aire. Existen diferentes procesos para remover la humedad del
aire, estos son: por enfriamiento, por aire caliente, y mediante un horno
eléctrico.
a) DESHUMIDIFICACIÓN POR ENFRIAMIENTO
El aire puede deshumidificarse con sistemas de aire acondicionado
convencionales de compresión de vapor. Estos sistemas enfrían al aire a
una presión constante, reduciendo la temperatura inferior al punto de
rocío2.6, condensando el vapor de agua presente en el aire.
Este tipo de deshumidificación es el más utilizado en los equipos de aire
acondicionado comercial y residencial.
Es un equipo comercial que se lo adquiere dependiendo de los
requerimientos que se impongan.
2.6 Es la temperatura a la cual, el vapor del agua contenido en el aire empieza a condensarse.
22
Figura 2-8. Deshumificador y su esquema de funcionamiento
b) SECADO POR AIRE CALIENTE
Usando un deshumidificador que combina un flujo constante de aire con
una fuente externa de calor. El cual es impulsado por un ventilador
localizado entre el horno o calentador y la cámara de secado, mueve o
impulsa el aire caliente a través de los productos en proceso de secado.
Los secadores por aire caliente están destinados al secado de
materiales termoplásticos2.7 en gránulo no higroscópicos2.8; adecuados
para aplicaciones que requieren un alto potencial productivo.
Figura 2-9. Descripción del proceso de secado por aire caliente. Procesamiento de alimentos.
Universidad Nacional de Colombia.
2.7 Polímero de alto peso molecular, el cual es deformable a temperatura ambiente, se derrite al calentarse y se endurece al enfriarse. 2.8 Es la capacidad de un material a absorber o ceder humedad con el medio ambiente.
23
c) HORNO ELÉCTRICO
Un horno es un dispositivo que genera calor a partir de una fuente
energética; su interior cuenta con un aislante térmico, ladrillos
refractarios de alta calidad, los que permiten minimizar las pérdidas de
calor al ambiente, por lo tanto los tiempos de calentamiento y secado
son menores.
El problema de este tipo de secado, no es una opción rentable ya que su
precio es elevado, ni funcional para el secado de materiales
termoplásticos, porque su funcionamiento depende de una gran cantidad
de electricidad o de gas de uso industrial.
Figura 2-10. Horno eléctrico de compuerta.
2.4.5. ALMACENAMIENTO.
Se almacenará las hojuelas de PE-HD en bolsas arpilleras
(polipropileno). Este tipo de envases están confeccionados en rafia2.9 de
polipropileno, la cual por su alta resistencia no permitirá con facilidad su
desgarramiento y por consiguiente se evita pérdidas y contaminación del
producto almacenado.
2.9 Es una fibra de alta tenacidad conformada por polipropileno trenzado, se usa en la industria del cordado y tejido como materia prima para la elaboración de bolsas y tapices.
24
Figura 2-11. Modelo de bolsas de arpillera2.10
2.4.6. PARÁMETROS DE SELECCIÓN
Para la selección del molino, lavadora y secadora del PE-HD, hemos
determinado los siguientes parámetros para evaluar las diferentes
alternativas que existen y encontrar la que satisfaga nuestras
necesidades.
Los parámetros de evaluación que hemos escogido están ordenados en
forma descendente:
• Funcionabilidad
• Confiabilidad
• Capacidad de producción
• Continuidad de producción
• Facilidad de montaje y desmontaje
• Mantenimiento
• Costo de construcción
• Espacio Físico
• Número de operarios
2.10 Bolsas de almacenamiento - www.bigbagbolsas.com.ar
25
Para evaluar cada parámetro, nuestra escala de ponderación es:
1-2: Inadecuado
3-4: Poco adecuado
5-6: Regular
7-8: Bueno
9:10: Excelente
Por lo tanto los parámetros de evaluación serían:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
16 Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
a) TRITURADORAS DE PE-HD
I) PONDERACIÓN
Funcionabilidad Confiabilidad
DESMENUZADORA 8 DESMENUZADORA 8
MOLINOS DE CUCHILLAS 9 MOLINOS DE CUCHILLAS 9
MOLINO DE MARTILLOS 10 MOLINO DE MARTILLOS 10
2.11 Weighting Factor (Factor de peso)
# Parámetros de evaluación
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P WF2.11
1 Funcionabilidad 0 0.5 1 1 1 1 1 1 1 3 10.5 16.67
2 Confiabilidad 0.5 0 1 1 1 1 1 1 1 3 10.5 16.67
3 Capacidad de producción
0 1 1 1 1 1 1 3 9 14.29
4 Continuidad de producción
0 1 1 1 1 1 3 8 12.70
5 Facilidad de montaje y desmontaje
0 1 1 1 1 3 7 11.11
6 Mantenimiento
1 1 1 3 6 9.52
7 Costo de construcción
0 1 1 3 5 7.94
8 Espacio Físico
0 1 3 4 6.35
9 Número de operarios
0 3 3 4.76
TOTAL 63 100
26
Capacidad de producción Continuidad de producción
DESMENUZADORA 6 DESMENUZADORA 8
MOLINOS DE CUCHILLAS 9 MOLINOS DE CUCHILLAS 8
MOLINO DE MARTILLOS 10 MOLINO DE MARTILLOS 10
Facilidad de montaje y
desmontaje
Mantenimiento
DESMENUZADORA 8 DESMENUZADORA 6
MOLINOS DE CUCHILLAS 8 MOLINOS DE CUCHILLAS 7
MOLINO DE MARTILLOS 6 MOLINO DE MARTILLOS 5
17 Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
II) SELECCIÓN
PARÁMETROS
DE SELECCIÓN WF DESMENUZADORA
MOLINOS
CUCHILLAS
MOLINO DE
MARTILLOS
RT PUNTAJE RT PUNTAJE RT PUNTAJE
Funcionabilidad 16.67 8 1.33 9 1.50 10 1.67
Confiabilidad 16.67 8 1.33 9 1.50 10 1.67
Capacidad de
producción
14.29 6 0.86 9 1.29 10 1.43
Continuidad de
producción
12.70 8 1.02 8 1.02 10 1.27
Facilidad de
montaje y
desmontaje
11.11 8 0.89 8 0.89 6 0.67
Costo de construcción
DESMENUZADORA 6
MOLINOS DE CUCHILLAS 7
MOLINO DE MARTILLOS 4
Número de operarios
DESMENUZADORA 8
MOLINOS DE CUCHILLAS 8
MOLINO DE MARTILLOS 4
Espacio Físico
DESMENUZADORA 8
MOLINOS DE CUCHILLAS 8
MOLINO DE MARTILLOS 6
27
Mantenimiento 9.52 6 0.57 7 0.67 5 0.48
Costo de
construcción
7.94 6 0.48 7 0.56 4 0.32
Espacio Físico 6.35 8 0.51 8 0.51 6 0.38
Número de
operarios
4.76 8 0.38 8 0.38 4 0.19
TOTAL 7.37 8.30 8.06
18 Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
III) JUSTIFICACIÓN
Hemos seleccionado la trituradora de cuchillas rotatorias, ya que el
espesor de los recipientes de PE-HD no supera los 2 mm. Este tipo de
máquina es ideal para la trituración de PE-HD, la separación de los
bloques de acero, es un punto muy importante, ya que de esto depende
la calidad de triturado del plástico.
La densidad está directamente relacionada con la potencia del motor, ya
que el motor debe proveer la potencia necesaria para vencer la
resistencia que presenta el PE-HD a ser cortado y molido, y esta
resistencia depende de la densidad del plástico.
El tipo de superficie también juega un papel muy importante en el
proceso de trituración, una superficie lisa es más fácil cortarla, y existirá
una continuidad, mientras que una superficie rugosa presenta un reto
mayor y no se garantiza su continuidad.
El costo de este tipo de máquina no es tan elevado como el molino de
martillos, por lo tanto el molino de cuchillas rotatorias es el idóneo para
nuestro uso y necesidades.
28
b) LAVADORAS DE PE-HD
I) PONDERACIÓN
Funcionabilidad Confiabilidad
HIDROCICLON 10 HIDROCICLON 10
TAMBOR ROTATORIO 9 TAMBOR ROTATORIO 8
ALETAS ROTATORIAS 7 ALETAS ROTATORIAS 8
Capacidad de producción Cont. de producción
HIDROCICLON 8 HIDROCICLON 6
TAMBOR ROTATORIO 10 TAMBOR ROTATORIO 8
ALETAS ROTATORIAS 8 ALETAS ROTATORIAS 8
Facilidad de montaje y
desmontaje
Mantenimiento
HIDROCICLON 4 HIDROCICLON 4
TAMBOR ROTATORIO 8 TAMBOR ROTATORIO 9
ALETAS ROTATORIAS 6 ALETAS ROTATORIAS 8
19 20 Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
Costo de construcción
HIDROCICLON 2
TAMBOR ROTATORIO 10
ALETAS ROTATORIAS 6
Número de operarios
HIDROCICLON 4
TAMBOR ROTATORIO 10
ALETAS ROTATORIAS 10
Espacio Físico
HIDROCICLON 6
TAMBOR ROTATORIO 8
ALETAS ROTATORIAS 8
29
II) SELECCIÓN
PARÁMETROS DE
SELECCIÓN
WF HIDROCICLÓN TAMBOR
ROTATORIO
ALETAS
ROTATORIAS
RT PUNTAJE RT PUNTAJE RT PUNTAJE
Funcionabilidad 15.43 10 1.54 9 1.39 7 1.08
Confiabilidad 15.43 10 1.54 8 1.23 8 1.23
Capacidad de
producción
13.58 8 1.09 10 1.36 8 1.09
Continuidad de
producción
12.35 6 0.74 8 0.99 0 0.00
Facilidad de montaje y
desmontaje
11.11 4 0.44 8 0.89 6 0.67
Mantenimiento 9.88 4 0.40 9 0.89 8 0.79
Costo de construcción 8.64 2 0.17 10 0.86 6 0.52
Espacio Físico 7.41 6 0.44 0 0.00 8 0.59
Número de operarios 6.17 4 0.25 10 0.62 10 0.62
TOTAL 6.62 8.23 6.59
21 Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
III) JUSTIFICACIÓN
La lavadora de tambor rotatorio es la adecuada para satisfacer nuestras
necesidades.
Para su construcción nos basaremos en un molino de bolas y en una
mezcladora de alimentos “balanceados” o elementos áridos y también
en una mezcladora de cemento ya que es de tambor rotario.
El proceso de mezclado de concreto, es similar al proceso de lavado, En
ambos casos se necesita conseguir una mezcla homogénea, cada una
de las partes de plástico triturado se mezclan dentro del tambor
mediante una fuerza que genera la rotación del motor, y a un sistema de
paletas ubicadas en su interior, por lo que las hojuelas de plástico se
mezclan con el agua y los agentes limpiadores (detergentes),
produciendo un lavado óptimo, eliminando los contaminantes.
30
c) SECADORAS DE PE-HD
I) PONDERACIÓN
Funcionabilidad Confiabilidad
POR ENFRIAMIENTO 9 POR ENFRIAMIENTO 9
POR AIRE CALIENTE 10 POR AIRE CALIENTE 10
HORNO ELÉCTRICO 7 HORNO ELÉCTRICO 7
Capacidad de producción Cont. de producción
POR ENFRIAMIENTO 10 POR ENFRIAMIENTO 8
POR AIRE CALIENTE 10 POR AIRE CALIENTE 8
HORNO ELÉCTRICO 5 HORNO ELÉCTRICO 6
Facilidad de montaje y
desmontaje
Mantenimiento
POR ENFRIAMIENTO 4 POR ENFRIAMIENTO 2
POR AIRE CALIENTE 8 POR AIRE CALIENTE 6
HORNO ELÉCTRICO 6 HORNO ELÉCTRICO 8
22 Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
Costo de construcción
POR ENFRIAMIENTO 4
POR AIRE CALIENTE 7
HORNO ELÉCTRICO 4
Número de operarios
POR ENFRIAMIENTO 10
POR AIRE CALIENTE 10
HORNO ELÉCTRICO 5
Espacio Físico
POR ENFRIAMIENTO 6
POR AIRE CALIENTE 8
HORNO ELÉCTRICO 4
31
II) SELECCIÓN
PARÁMETROS
DE SELECCIÓN
WF DESHUMID.
POR
ENFRIAMIENTO
SECADOR POR
AIRE CALIENTE
HORNO
ELÉCTRICO
RT PUNTAJE RT PUNTAJE RT PUNTAJE
Funcionabilidad 15.43 9 1.39 10 1.54 7 1.08
Confiabilidad 15.43 9 1.39 10 1.54 7 1.08
Capacidad de
producción
13.58 10 1.36 10 1.36 5 0.68
Continuidad de
producción
12.35 8 0.99 8 0.99 6 0.74
Facilidad de
montaje y
desmontaje
11.11 4 0.44 8 0.89 6 0.67
Mantenimiento 9.88 2 0.20 6 0.59 8 0.79
Costo de
construcción
8.64 4 0.35 7 0.60 4 0.35
Espacio Físico 7.41 6 0.44 8 0.59 4 0.30
Número de
operarios
6.17 10 0.62 10 0.62 5 0.31
TOTAL 7.17 8.73 5.99
23 Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
III) JUSTIFICACIÓN
La selección de secado de hojuelas de PE-HD se realizara mediante un
sistema mecánico denominado secador de aire caliente, este método es
el más favorable que se acopla a nuestras necesidades por su bajo
costo de fabricación, facilidad de construcción, pequeño tamaño y
facilidad de operación, lo que lo hace idóneo para la operación de
reciclaje de plásticos.
El sistema es propicio para el secado de hojuelas de PE-HD, ya que
mediante este proceso se puede asegurar un determinado porcentaje de
humedad en el plástico, el cual garantiza un adecuado proceso de
inyección.
32
2.5. PROCESO DE INYECCIÓN Y EXTRUSIÓN.
Los elementos que serán conformados por medio de inyección de PE-
HD son el culote, taco, guardamanos y la cantonera, mientras que por el
proceso de extrusión se conformará la cápsula.
2.5.1. INYECTORA
La inyección es un proceso semi-continuo en el que el polímero
termoplástico se funde mediante adición de calor, y es conducido a un
molde cerrado por medio de alta presión y el trabajo mecánico producido
por el husillo, para luego ser enfriado a través de un intercambio de calor
con un refrigerante.
Existen diversos tipos de maquinaria para ser usados en el proceso de
inyección, hidráulica, eléctrica e híbrida. Una de las más usadas es la
eléctrica ya que consume menos energía, no produce fugas de aceite y
su funcionamiento es más silencioso que el hidráulico.
2.5.2. EXTRUSORA.
El proceso de extrusión consiste en hacer fluir el material por medio de
presión, a través de un troquel de una sección transversal definida para
generar un producto largo y continuo, cuya forma es definida por la
geometría de la boquilla.
El primer paso para el proceso de extrusión es calentar el material hasta
alcanzar una temperatura determinada, para luego ser cargado dentro
de un contenedor en una prensa; un bloque dentro de la prensa se
desplaza y empuja el material hacia la boquilla en donde al salir se
obtiene la forma deseada.
En el proceso de conformación de polímeros, la extrusión es uno de los
métodos más utilizados para la producción de tubería, láminas,
recubrimientos de alambres, perfiles estructurales, etc., ya que permite
la obtención de formas complejas y es más económico que la inyección.
CAPÍTULO 3 ELEMENTOS CONFORMADOS
3.1. ELEMENTOS A CONFORMARSE
Elementos conformados de plástico, que se fabricaran en la línea de
inyección de plástico de FMSB SANTA BÁRBARA S.A. para satisfacer
las necesidades de la línea de armas y municiones.
3.1.1. LÍNEA DE ARMAS Y MUNICIONES
Línea de municiones;3.1
a) LÍNEA DE CACERÍA Y DEPORTIVA:
Línea de cacería.- Usadas para diferentes tipos de cacería, aplicable con
mucho éxito en el control de depredadores naturales de los cultivos y
piscinas de camarones.
Esta munición está a disposición en los calibres 12,16 y 20 con
perdigones 7 ½, 6 ,4 y BB.
Línea deportiva.- Son de un desarrollo sencillo; los resultados, obtenidos
confirman que se ha desarrollado una nueva línea de cartucho acordes a
los requerimientos de los aficionados al TIRO AL PLATO.
El perdigón esférico 7 ½ y 9, con un contenido de antimonio del 5%,
reúne las características aerodinámicas para una mejor precisión y
dureza para destruir el plato.
3.1
Muestrario de productos FMSB SANTA BÁRBARA S.A.
34
MUNICIÓN CALIBRE 12
Figura 3.1. Elementos constituyentes de munición calibre 12
MUNICIÓN CALIBRE 16
Figura 3.2. Elementos constituyentes de munición calibre 16
MUNICIÓN CALIBRE 20
Figura 3.3. Elementos constituyentes de munición calibre 20
35
I) DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS CONFORMADOS DE PLÁSTICO INYECTADOS
Tabla 3.1. Descripción de los elementos inyectados de plástico de línea de caería y deportiva
TIPO ELEMENTO CONFORMADO
DE PLÁSTICO
MATERIAL PESO
CALIBRE 12
TACO
PLÁSTICO
PE-HD 2,2 Gr.
CALIBRE 16
TACO
PLÁSTICO
PE-HD 1,9 Gr.
CALIBRE 20
TACO
PLÁSTICO
PE-HD 1,7 Gr.
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
36
b) LÍNEA ANTIMOTÍN O NO LETAL:
Finalidad de dispersar manifestaciones, aplacar a sujetos agresivos y
armados ligeramente; el efecto ocasionado por esta munición al impactar
en los sujetos es de gran dolor.
Se fabrica en los calibres 12 y 37 mm.; utiliza perdigones, esferas de
caucho de diámetro 18 mm, y saquetes de lona.
MUNICIÓN CALIBRE 12
ANTIMOTÍN VARIOS PERDIGONES
Figura 3.4. Elementos constituyentes de munición antimotín de varios perdigones calibre 12
ATURDIDOR AÉREO
Figura 3.5. Elementos constituyentes de munición aturdidor aéreo calibre 12
37
ANTIMOTÍN SAQUETE
Figura 3.6. Elementos constituyentes antimotín saquete calibre 12
MUNICIÓN CALIBRE 37
ANTIMOTÍN TRUFLY
Figura 3.7 Elemento constituyente antimotín calibre 37
38
I) DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS CONFORMADOS DE PLÁSTICO INYECTADOS
Tabla 3.2. Descripción de elementos inyectados de plástico de línea no letal
TIPO ELEMENTO CONFORMADO
DE PLÁSTICO
MATERIAL PESO
ANTIMOTÍN
VARIOS
PERDIGONES
TACO
INTERMEDIO
PE-HD 1,5 Gr.
ATURDIDOR
AÉREO
TACO
SEPARADOR
PE-HD 0,5 Gr.
(2,2 Gr.)
TACO
INTERMEDIO
PE-HD 1,2 Gr.
CILINDRO
EXPLOSIVO
PE-HD 6,4 Gr.
ANTIMOTÍN
SAQUETE
TACO
SEPARADOR
PE-HD 1,2 Gr.
(2,2 Gr.)
CALIBRE
37
CAPSULA
FULMINADA
PE-HD 32,8 Gr.
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
39
Los elementos conformados de plástico llamados taco separador son
parte del taco plástico calibre 12 por lo tanto se considera el peso del
mismo 2,2 gr.
Línea de armas;3.2
c) ARMAS:
La empresa oferta armamento y sistemas de defensa a las fuerzas
armadas; así como también para las empresas de seguridad y personas
naturales con permisos vigentes.
Además del servicio de mantenimiento del armamento privado como
gubernamental.
LANZADORA DE GASES 37 mm. “TRUFLY”
Figura 3.8. Culata, elemento constitutivo de escopeta trufly
3.2
Muestrario de productos FMSB SANTA BÁRBARA S.A. escopeta trufly. Escopeta de bomba calibre 12 de producción nacional Campana-Loayza
40
Figura 3.9. Guardamano, elemento constitutivo de escopeta trufly
ESCOPETA DE BOMBA CALIBRE 12
Figura 3.10. Culata, elemento constitutivo de escopeta de bomba calibre 12
Rediseño: Campana-Loayza Asociados.
41
Figura 3.11. Guardamano, elemento constitutivo de escopeta de bomba calibre
Diseño: Campana-Loayza Asociados.
I) DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS CONFORMADOS DE PLÁSTICO INYECTADOS
Tabla 3.3. Descripción de elementos conformados de plástico para armas
TIPO ELEMENTO
CONFORMADO
DE PLÁSTICO
MATERIAL PESO
ESCOPETA
TRUFLY
CULATA PE-HD 285,7 Gr.
GUARDAMANO PE-HD 60,5 Gr.
ESCOPETA DE
BOMBA
CALIBRE 12
CULATA PE-HD 300,0 Gr.
GUARDAMANO PE-HD 161,1 Gr.
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
42
3.2. PORCENTAJES DE MEZCLAS
El porcentaje de mezcla se lo debe de realizar de manera
experimentalmente dependiendo del tipo de producto a inyectarse
tomando en cuenta su aplicación, su uso y cualidades mecánicas,
estéticas, visuales del mismo.
3.3. ANÁLISIS Y DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DE LA
INYECTORA Y EXTRUSORA.
3.3.1. UNIDADES DE ELEMENTOS
a) LÍNEA DE ARMAS Y MUNICIONES:
I) CANTIDAD PRODUCIDA
Producción realizada desde el 2005 al 2007 sin ICE y del 2008 al 2009
con ICE 3.3
LÍNEA DE CACERÍA Y DEPORTIVA DEL 2005 AL 2007
ANTES DEL ICE
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2005 PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD TOTAL (UNID) MUN. CALIBRE 12 XBB 1.983.612
2.001.622 CX0BUCK 1.975 X9SKEET 16.035
MUN. CALIBRE 16 XBB 6.580.846 6.580.846 MUN. CALIBRE 20 XBB 384.650
395.493 X71/2 10.843
TOTAL 8.977.961
3.3
Información suministrada por SANTA BÁRBARA S.A.
43
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2006 PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD TOTAL (UNID) MUN. CALIBRE 12 XBB 2.038.525
2.095.199 X00BUCK 20.666 X9SKEET 20.000 X9 S CLAYS 16.008 NO LETAL VP 8.847 8.847
MUN. CALIBRE 16 XBB 7.899.252 7.899.252 MUN. CALIBRE 20 XBB 61.925
71.925 X9 10.000
MUN. 37 mm. NO LETAL 100 100
TOTAL 10.075.323 PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2007
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD TOTAL (UNID) MUN. CALIBRE 12 XBB 867.688
903.338 X71/2 S CLAYS 16.525 X71/2 SKEET 14.125 X9 S 5.000 NO LETAL VP 32.825 32.825
MUN. CALIBRE 16 XBB 3.121.000 3.128.500
X9 7.500 MUN. CALIBRE 20 X9 2.500 2.500 MUN. 37 mm. NO LETAL 10.290 10.290
TOTAL 4.077.453
DESPUÉS DEL ICE
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2008 PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD TOTAL (UNID) MUN. CALIBRE 12 ATURDIDORA 24.300
111.400 VARIOS PERDIGONES 58.600 SAQUETE 28.500
MUN. 37 mm. NO LETAL 20.000 20.000
TOTAL 131.400
44
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2009 PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD TOTAL (UNID) MUN. CALIBRE 12 ATURDIDORA 67.690
111.190 VARIOS PERDIGONES 20.000 SAQUETE 23.500
MUN. 37 mm. NO LETAL 20.000 20.000
TOTAL 131.190
ARMAS
ANTES DEL ICE
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2007
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD TOTAL (UNID) TRUFLY CULATA 100
300 EMPUÑADURA 200
TOTAL 300 DESPUÉS DEL ICE
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2008
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD TOTAL (UNID)
TRUFLY CULATA 600 1.800
EMPUÑADURA 1.200
TOTAL 1.800
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2009
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD TOTAL (UNID)
TRUFLY CULATA 426 1.278
EMPUÑADURA 852
TOTAL 1.278 Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
45
II) CANTIDAD PRODUCIRSE
Productos a desarrollarse, según necesidades proyectadas del mercado
nacional.3.4
ARMAS
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD TOTAL (UNID)
ESCOPETA DE BOMBA CAL 12
CULATA 600 1.200
EMPUÑADURA 600
TOTAL 1.200 Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
3.3.2. PESOS DE ELEMENTOS PRODUCIDOS
a) LÍNEA DE ARMAS Y MUNICIONES:
I) CANTIDAD PRODUCIDAS
LÍNEA DE CACERÍA Y DEPORTIVA
TIPO DEL PROCESO INYECTADO
ANTES ICE
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2005
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD PESO Gr.
PESO TOTAL Kg.
MUN. CALIBRE 12
TACO PLÁSTICO
2.001.622 2,2 4403,57
MUN. CALIBRE 16
TACO PLÁSTICO
6.580.846 1,9 12503,61
MUN. CALIBRE 20
TACO PLÁSTICO
395.493 1,7 672,34
17579,51
3.4
Información suministrada por FMSB SANTA BÁRBARA S.A.
46
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2006
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD PESO Gr.
PESO TOTAL Kg.
MUN. CALIBRE 12
TACO PLÁSTICO
2.095.199 2,2 4609,44
MUN. CALIBRE 16
TACO PLÁSTICO
7.899.252 1,9 15008,58
MUN. CALIBRE 20
TACO PLÁSTICO
71.925 1,7 122,27
19740,29
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2007
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD PESO Gr.
PESO TOTAL Kg.
MUN. CALIBRE 12
TACO PLÁSTICO
903.338 2,2 1987,34
MUN. CALIBRE 16
TACO PLÁSTICO
3.128.500 1,9 5944,15
MUN. CALIBRE 20
TACO PLÁSTICO
2.500 1,7 4,25
7935,74
TOTAL PROYECTADO ANUAL 15,09 ton
LÍNEA NO LETAL
SIN ICE
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2006
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD PESO Gr.
PESO TOTAL Kg.
MUN. CALIBRE 12
ANTIMOTÍN VARIOS PERDIGONES
TACO INTERMEDIO
8.847 1,5 13,27
MUN. CALIBRE 37
TRUFLY CAPSULA FULMINADA
100 32,8 3,28
16,55
47
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2007
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD PESO Gr.
PESO TOTAL Kg.
MUN. CALIBRE 12
ANTIMOTÍN VARIOS PERDIGONES
TACO INTERMEDIO 32.825 1,5 49,24
MUN. CALIBRE 37
TRUFLY CAPSULA FULMINADA 10.290 32,8 337,51
386,75
TOTAL PROYECTADO ANUAL 0,20 ton
CON ICE
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2008
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD PESO Gr.
PESO TOTAL Kg.
MUN. CALIBRE 12
ANTIMOTÍN VARIOS PERDIGONES
TACO INTERMEDIO
58.600 1,5 87,90
ATURDIDOR AÉREO
TACO SEPARADOR
24.300 2,2 53,46
TACO INTERMEDIO
1,2 29,16
CILINDRO EXPLOSIVO
6,4 155,52
ANTIMOTÍN SAQUETE
TACO SEPARADOR
28.500 2,2 62,70
MUN. CALIBRE 37
TRUFLY CAPSULA FULMINADA 20.000 32,8 656,00
1044,74
48
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2009
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD PESO Gr.
PESO TOTAL Kg.
MUN. CALIBRE 12
ANTIMOTÍN VARIOS PERDIGONES
TACO INTERMEDIO
20.000 1,5 30,00
ATURDIDOR AÉREO
TACO SEPARADOR
67.690 2,2 148,92
TACO INTERMEDIO
1,2 81,23
CILINDRO EXPLOSIVO
6,4 433,22
ANTIMOTÍN SAQUETE
TACO SEPARADOR
23.500 2,2 51,70
MUN. CALIBRE 37
TRUFLY CAPSULA FULMINADA 20.000 32,8 656,00
1401,06
TOTAL PROYECTADO ANUAL 1,22 ton
ARMAS
SIN ICE
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2007
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD PESO
Gr. PESO TOTAL Kg.
TRUFLY CULATA 100 285,7 28,57 EMPUÑADURA 200 60,5 12,10
40,67
TOTAL PROYECTADO ANUAL 0,04 ton
49
CON ICE
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2008
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD PESO Gr.
PESO TOTAL Kg.
TRUFLY CULATA 600 285,7 171,42 EMPUÑADURA 1.200 60,5 72,60
244,02
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2009
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD
PESO Gr.
PESO TOTAL Kg.
TRUFLY CULATA 426 285,7 121,71 EMPUÑADURA 852 60,5 51,55
173,25
TOTAL PROYECTADO ANUAL 0,21 ton
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
II) CANTIDAD A PRODUCIRSE
ARMAS
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE
PRODUCTOS DESCRIPCIÓN CANTIDAD PESO Gr. PESO TOTAL Kg.
ESCOPETA DE BOMBA CAL 12
CULATA 600 300,0 180,00 EMPUÑADURA
600 161,1 96,66
276,66
TOTAL PROYECTADO ANUAL 0,27 Ton Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
50
3.3.3. RESUMEN GENERAL
PRODUCCIÓN REQUERIDA
LÍNEA CACERÍA DEPORTIVA
LÍNEA NO LETAL ARMAS
OBSERVACIONES AÑO TON/AÑO TON/AÑO TON/AÑO
SIN ICE 2005 17,58 2006 19,74 0,02 2007 7,94 0,39 0,04
PROMEDIO 15,09 0,20 0,04
CON ICE 2008 1,04 0,24 2009 1,40 0,17
PRODUCCIÓN A DESARROLLARSE
TON/AÑO SANTA BÁRBARA S.A. 0,28
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
El impuesto creado por el Servicio de Rentas Internas (SRI), que en la
Ley de Régimen Tributario, manifiesta en su artículo 82 que se gravara
con el 300% como Impuesto de los Consumos Especiales (ICE), a las
armas de fuego, armas deportivas y municiones.
Por el motivos de la imposición del ICE, la empresa dejo de producir, la
línea de cacería y deportiva, ya que este tipo de producto era de venta
libre y por lo tanto su valor esta agravado con dicho impuesto personas e
instituciones naturales.
Se exonera del 300% de Impuesto a los Consumos Especiales (ICE)
para las armas y municiones que sean adquiridas solo por la Policía
Nacional y las Fuerzas Armadas.
51
Por consiguiente la empresa bajo sus ventas ya que la mayor parte de
compradores eran personas naturales e instituciones privadas
relacionadas con seguridad, los cuales adquirían armas y municiones de
la línea de cacería y deportiva.
Mientras que la Policía Nacional y las Fuerzas Armadas compran armas
y municiones. También se ha incursionado en la línea antimotín no letal
como nuevo mercado.
3.3.4. CAPACIDAD
Por cuestiones económicas y políticas, la empresa está en un proceso
de transición de ser una empresa privada a ser una empresa pública
estatal nuevamente. Con lo cual se espera que provoque un alto nivel de
confianza y se pueda lograr que se exonere a la empresa del ICE a
todos sus productos.
El desarrollo de este proyecto debe de estar enfocado hacia la
reactivación de la producción tomando en cuenta la demanda antes del
ICE con una proyección a un crecimiento planificado, con el desarrollo
de nuevos productos y necesidades de la empresa logrando así,
satisfacer las necesidades actuales y futuras.
a) INYECCIÓN
Para la selección adecuada de la capacidad de la inyectora, necesaria
para satisfacer las necesidades actuales y futuras de la empresa se
tomara las siguientes consideraciones.
Por lo tanto se considera las condiciones que se tomara para la
selección de inyectora en base a elemento crítico (culata plástica)
además de las condiciones producción del año 2006 que fue de 19,74
Ton/año necesario para la elaboración de cartuchos en la línea de
cacería y deportiva ya que esta es una producción anual dependiendo
de la demanda que por lo regular es continua, a demás de la producción
de 1.40 ton/año de plástico necesario para la elaboración de cartuchos
en la línea de antimotín o no letal del año 2009, siendo esta una línea
con crecimiento por la alta demanda por parte de la Policía Nacional y
52
las Fuerzas Armadas, se considera la media del pues del ICE. En armas
la lanzadora de gas 37 mm. es un producto que se fabrica bajo pedido,
como también el proyectos a desarrollarse de la escopeta de bomba
calibre 12. Por lo cual tomaremos estos aspectos como factores de
crecimiento de la producción planificada la cual 0.52 ton/año de plástico
para la elaboración de armas del año 2008 y su proyección de
crecimiento.
Por motivos en que la empresa se encuentra con el ICE, la empresa se
encuentra en un estado de recesión de producción de municiones de
cacería y deportivas. Este proyecto tiene la finalidad que en un futuro
próximo pueda dar a la empresa autonomía tecnológica por lo cual la
capacidad de la inyección será tomada como si no existirá ice para este
tipo de municiones. En la situación actual la empresa para poder
justificar la capacidad de la inyectora se dedicara a la fabricación de
elementos de uso común y a la vez lo que es la línea de armas y
municiones no letal por lo cual la capacidad necesaria es de
18 Kg/hora de inyección de plástico.
CAPACIDAD PARA LA INYECTORA
Días laborables anuales
Para nuestro proyecto nos basaremos en una producción de
Producción anual
P.anual=35
Dlaborables 12 4⋅ 5⋅:=
Dlaborables 240= dias
Phora 18:= Kghora
PanualPhora 8⋅ 240⋅
1000:=
Panual 34.56= ton
ton
53
3.4. ANÁLISIS Y DETERMINACIÓN DE LA CAPACIDAD DEL
PROCESO DE RECICLAJE.
Con una buena homogenización de materia prima virgen con materia
prima reciclada antes de la inyección, se garantiza un buen producto
final.
La calidad del elemento inyectado no variara si la mezcla es bien
realizada ya que las propiedades del material reciclado comprando con
las propiedades del material virgen no difieren en más de 1%; de esta
manera se puede reducir los costos de producción y así de tal manera
poder recuperar la inversión en un menor tiempo.
Para productos de línea de armas y municiones la mezcla recomendada
será de una relación 90% materia prima virgen y 10% materia reciclado.
Para productos de uso común se usara 20% material reciclado.
LINEA DE ARMAS Y MUNICIONES TON/AÑO MEZCLA TON/AÑO
PRODUCCIÓN REQUERIDA LÍNEA NO LETAL
CON ICE 1,40 10% 0,14 ARMAS 0,24 10% 0,02
PRODUCCIÓN A DESARROLLARSE ARMAS 0,28 10% 0,03
0,19
PRODUCTOS VARIOS TON/AÑO MEZCLA TON/AÑO
CAPACIDAD DE INYECCIÓN 35,00 LÍNEA DE ARMAS Y MUNICIONES 1,92
DIFERENCIA (PRODUCTOS VARIOS) 33,08 20% 6,62 6,62
CAPACIDAD NECESARIA DE MATERIA PRIMA RECICLADA 6,81
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
Por lo tanto la producción total que la consideramos es de
6 ton/año de plástico reciclado
54
3.4.1. MATERIA PRIMA RECICLADA
El proceso de reciclaje secundario de plástico PE-HD se respaldara con
la adquisición del material reciclado seleccionado y pre limpio
suministrado por una empresa privada.
El lote de compra de materia prima será de un solo tipo de material
PE-HD y hasta de una sola clase de producto para garantizar así la
calidad al máximo como para poner un ejemplo embases de aceite de
color blanco.
Figura 3.12. Reciclaje de plástico
55
3.4.2. CAPACIDAD
a) TRITURACIÓN DE PE-HD
Este sistema mecánico va ha ser útil para el proceso de reciclaje
primario y secundario. Por lo tanto solo tomamos el 10% de la capacidad
total.
La capacidad del molino será de 20 Kg/día para solventar las
necesidades de la planta.
Producción anual
Días laborables anuales
Capacidad de producción diaria
Para nuestro proyecto nos basaremos en una producción de
P anual 6.53:= ton
Dlaborables 12 4⋅ 5⋅:=
Dlaborables 240= dias
PdiariaPanual 1000⋅
Dlaborables:=
Pdiaria 27.21= Kgdia
Pdiaria 20:= Kgdia
56
b) LAVADO Y SECADO DE PE-HD
Para el lavado y secado solo se tomara en cuenta el tipo de reciclaje
secundario y por lo tanto solo el 5% de la capacidad total.
La capacidad del lavado y secado será de 20 Kg/día para solventar las
necesidades de la planta.
Producción anual
Días laborables anuales
Capacidad de producción diaria
Para nuestro proyecto nos basaremos en una producción de
Panual 6.53:= ton
Dlaborables 12 4⋅ 5⋅:=
Dlaborables 240= dias
PdiariaPanual 1000⋅
Dlaborables:=
Pdiaria 27.21= Kgdia
Pdiaria 20:= Kgdia
CAPÍTULO 4 ANÁLISIS Y SELECCIÓN DE LA INYECTORA Y EXTRUSIÓN
4.1. INYECTORA
4.1.1. ANÁLISIS
Las principales características para el dimensionamiento y selección de
una inyectora son:
• Presión de inyección
• Capacidad de inyección.
• Fuerza de cierre
• Capacidad de plastificación
• Caudal de inyección
Para el caso de la FMSB Santa Bárbara, el elemento de mayor volumen
a inyectar, es la culata plástica de la escopeta de bomba calibre 12; por
lo que esta culata es nuestro elemento crítico con el cual se va a
dimensionar la máquina inyectora.
Figura 4-1. Culata de la escopeta de bomba calibre 12.
Rediseño: Campana-Loayza Asociados.
58
Valores de simulación computacional realizada en Solid Works 2009, las
propiedades físicas de la culata son:
Tabla 4-1. Propiedades de la culata de la escopeta de bomba cal. 12
Propiedades Cantidad
Masa (gr) 287.3
Volumen (mm3) 303700
Área proyectada (mm2) 78261.7
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
a) PRESIÓN DE INYECCIÓN
Es la presión máxima con la cual se bombea el material hacia el molde.
Para preservar la integridad del compresor, solo se trabaja al 60% de su
capacidad.
La presión mínima necesaria para la inyección de termoplásticos es de 5
MPa, pero debido a pérdidas en el sistema se considerará un factor de
seguridad del 30%; por lo que nuestra presión mínima debe ser 6.5 MPa.
b) CAPACIDAD DE INYECCIÓN
Es la cantidad de material inyectable que la máquina puede suministrar a
la matriz por cada inyección.
Este es el parámetro más importante para la selección de una inyectora.
La capacidad de inyección es de 287.3 g, por lo que nuestra máquina
tiene q tener una capacidad mayor a esta.
59
c) FUERZA DE CIERRE
La capacidad o fuerza de cierre es la fuerza necesaria para mantener
juntos a los moldes.
Esta fuerza se la puede estimar como el producto entre la presión media
en el molde, el área proyectada y un factor de corrección; más un 20%.
Figura 4-2. Factor de corrección de la fuerza de cierre con respecto al plástico a inyectarse. Proceso de inyección – Gordillo A. – 2005.
d) CAPACIDAD DE PLASTIFICACIÓN
Es la cantidad máxima de material que el tornillo suministra por hora,
cuando se plastifica el material; viene dado en kg/h
Para nuestro caso, la inyectora tendrá que tener una capacidad de
plastificación de 18 Kg/h4.1.
4.11
Análisis y determinación de la capacidad de la inyectora, referencia Cap. 3.3.4 sub. a.
F 1.2Pc Ap⋅ KM⋅
Pc 6.5:= N
mm2
Ap 78261.7:= mm2
KM 1:=
F1.2 Pc Ap⋅ KM⋅( )
1000610.44=:= KN
60
e) CAUDAL DE INYECCIÓN.
Es el volumen con el que ingresa el material líquido hacia el molde,
antes del proceso de solidificación. Viene dado en cm3/s.
Según estudios realizados en la Universidad Central de Venezuela, se
comprueba las temperaturas y el caudal de inyección necesarias para
mantener un proceso de inyección óptimo.
Tabla 4-2 Ensayos de presión, temperatura y caudal de inyección. Universidad Central de Venezuela
Ensayo Presión de inyección
Temperatura de inyección
Caudal de inyección
(MPa) (oC) (cm 3/s) 1 6 170 8 2 7 170 8 3 8 170 8 4 6 170 12 5 6 170 6 6 6 180 8 7 6 190 8
Prom 6.4 174.3 8.3
Para nuestro caso, el caudal de inyección necesario tiene que ser de
aproximadamente 8 cm3/s.
4.1.2. SELECCIÓN
a) CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Hemos preseleccionado 2 inyectoras, las cuales satisfacen nuestras
necesidades, las características técnicas de estas son:
61
Tabla 4-3. Especificaciones técnicas entre 2 inyectoras.
ÍTEM Unid. DKM-138 HDX-168
Marca y procedencia DAKUMAR-
CHINA
HAIDA-CHINA-
ARGENTINA Diámetro de tornillo mm 45 48 Relación L/D L/D 19.5 18.8 Volumen de inyección cm3 321 362
Capacidad de inyección g 292 329 Presión de inyección MPa 133 140
Velocidad de rotación del tornillo RPM 190 200
Fuerza de cierre KN 1380 1680
Carrera de apertura mm 345 420
Espesor de moldes (Min-Max) mm 150 - 430 180 - 500
Distancia máxima entre platos mm 775 s/d Espacio entre columnas mm 410x410 455x455 Fuerza de expulsión KN 33 35 Carrera de expulsión mm 100 s/d
Potencia de calefacción KW 7.7 10
Potencia del motor eléctrico KW 11 15
Presión de la bomba MPa 16 16
Capacidad del tanque de aceite L 220 s/d
Dimensiones m 4,6 x 1,2 x 1,85 5,20 x 1,4 x 2
Peso Ton 4 4.8
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
b) PARÁMETROS DE SELECCIÓN
Para la selección la inyectora hemos determinado los siguientes
parámetros para evaluar las diferentes alternativas que existen y
encontrar la que satisfaga nuestras necesidades.
Los parámetros de evaluación que hemos escogido están ordenados en
forma descendente:
62
• Funcionabilidad
• Confiabilidad
• Precio
• Garantía
• Disponibilidad inmediata
• Accesorios
• Mantenimiento
• Espacio Físico
• Número de operarios
Para evaluar cada parámetro, nuestra escala de ponderación es:
1-2: Inadecuado
3-4: Poco adecuado
5-6: Regular
7-8: Bueno
9:10: Excelente
Por lo tanto los parámetros de evaluación serían:
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
# Parámetros de
evaluación
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 P WF
1 Funcionabilidad 0 0.5 1 1 1 1 1 1 1 3 10.5 16.67
2 Confiabilidad 0.5 0 1 1 1 1 1 1 1 3 10.5 16.67
3 Precio 0 1 1 1 1 1 1 3 9 14.29
4 Garantía 0 1 1 1 1 1 3 8 12.70
5 Disponibilidad inmediata
0 1 1 1 1 3 7 11.11
6 Accesorios 1 1 1 3 6 9.52
7 Mantenimiento 0 1 1 3 5 7.94
8 Espacio Físico 0 1 3 4 6.35
9 Número de operarios
0 3 3 4.76
TOTAL 63 100
63
I) PONDERACIÓN
Número de operarios
DAKUMAR DKM 138 8
HAIDA HDX 168 8
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
Funcionabilidad DAKUMAR DKM 138 10 HAIDA HDX 168 8
Accesorios
DAKUMAR DKM 138 8
HAIDA HDX 168 10
Disponibilidad inmediata
DAKUMAR DKM 138 10
HAIDA HDX 168 8
Precio DAKUMAR DKM 138 10 HAIDA HDX 168 5
Garantía DAKUMAR DKM 138 10 HAIDA HDX 168 10
Mantenimiento
DAKUMAR DKM 138 8
HAIDA HDX 168 8
Confiabilidad DAKUMAR DKM 138 8 HAIDA HDX 168 9
Espacio Físico
DAKUMAR DKM 138 10
HAIDA HDX 168 8
64
II) SELECCIÓN
Elaboración: Campana-Loayza Asociados.
III) JUSTIFICACIÓN
La inyectora DAKUMAR DKM-1384.2 ha sido seleccionada ya que
cumple los requisitos técnicos, además de que su adquisición es mucho
más fácil, los plazos de entrega son menores y el costo de la máquina es
más bajo, en comparación a la inyectora HAIDA.
El costo de la máquina DAKUMAR es $19300 más el costo de envío
desde China que es aproximadamente $2000, el plazo del embarque es
30 días después de haber cancelado un adelanto del 30% de su valor, el
saldo restante se puede cancelar según acuerdo entre las partes;
mientras que la otra inyectora, posee un costo más alto, el plazo de
embarque es mayor a 30 días, y se tiene que pagar por anticipado el
100%. En el anexo 5 se puede observar la matricería de la culata y del
taco plástico.
4.2. EXTRUSORA
Por motivo de la situación actual de la empresa no se recomienda la
adquisición de una extrusora.
4.2
Proforma inyectora DAKUMAR DKM-138 (ANEXO 3.1)
PARÁMETROS DE SELECCIÓN WF DAKUMAR DKM 138 HAIDA HDX 168
RT PUNTAJE RT PUNTAJE Funcionabilidad 15.43 10 1.54 8 1.23 Confiabilidad 15.43 8 1.23 9 1.39 Precio 13.58 10 1.36 10 1.36 Garantía 12.35 10 1.23 8 0.99 Disponibilidad inmediata 11.11 8 0.89 8 0.89 Accesorios 9.88 10 0.99 8 0.79 Mantenimiento 8.64 8 0.69 10 0.86 Espacio Físico 7.41 8 0.59 8 0.59 Número de operarios 6.17 10 0.62 5 0.31
TOTAL 9.15 8.41
CAPÍTULO 5 DISEÑO DE SISTEMAS MECÁNICOS
5.1. TRITURACIÓN
Como se selecciono previamente, el molino que satisface nuestras
necesidades es el de cuchillas rotatorias.
El PE-HD tiene una resistencia al cortante de 3380 psi, por lo que se
debe cuantificar la potencia del motor necesaria para vencer dicha
resistencia.
Según la ASTM, el ensayo de prueba de corte D7325.1 es usado para
determinar a la carga a la que una lámina de PEHD es cortada según el
principio de la cizalla.
Las dimensiones del espécimen de prueba son 2x2x0.5 pulgadas.
La ecuación usada por la norma ASTM D732 toma un factor de
seguridad de 2.5 para el cálculo de la potencia requerida por el motor. 5.1
ANEXO 1.15
Tc 0.25:= s
η 0.8:=
Pr33.32τ Vep⋅86600 Tc⋅ η⋅
:=
Pr 13= Hp
Resistencia al cortante del PE-HD
Las dimensiones del espécimen de pruebas según la ASTM D732 son:
El volumen del espécimen de prueba es:
Por lo que la potencia de diseño del motor debe ser:
τ 3380:= psi
L 2:= pulg
E 0.5:= pulg
Vep L2 E⋅:=
Vep 2= pulg3
66
Por lo tanto, la potencia de diseño sin corregir es 15 HP.
Según la potencia de corte necesaria para cortar una lámina de
polietileno, y en base a un molino de PVC existente en las instalaciones
de FAME5.2, escogimos un motor de similares características; por lo que
escogimos un motor de 20Hp.
La fuerza que se aplica en las cuchillas para cortar el espécimen de
prueba de dichas dimensiones, según la norma ASTM D732 es:
5.1.1. PARÁMETROS DE DISEÑO
La trituradora está diseñada para tener una capacidad de producción de
20 kg por día, pero para un desempeño óptimo de la máquina se
dosificará la cantidad de alimentación de plástico según la capacidad de
la tolva.
Los parámetros que fueron tomados en cuenta para diseñar la
trituradora son:
• Potencia requerida por el motor para cortar el plástico
• Tiempo de funcionamiento diario del motor.
• Selección del sistema de transmisión de potencia adecuado
• Cantidad y tipo de bandas a utilizarse.
• Posición y dimensiones de bandas y poleas.
• Cargas soportadas en el eje.
• Concentradores de esfuerzos existentes en el eje.
• Diámetro del eje y selección de material.
• Selección de elementos normalizados.
Las especificaciones técnicas preliminares de la trituradora de PE-HD
son:
Horas de funcionamiento: 8 horas/día
5.2
ANEXO 1.16
Lh68.51000
:=
Fap736Pr Tc⋅( )
Lh11178.44=:= N
67
Potencia del motor: 20 Hp
Capacidad de alimentación: 20 kg/día
Sistema de transmisión: bandas y poleas
Número de cuchillas: 8
Disposición de las cuchillas: 4 en cada porta-cuchillas a 45o.
a) REQUISITOS MÍNIMOS DE DISEÑO
Para el Diseño debe cumplir con requisitos o datos iníciales.
• Capacidad del molino 20 Kg/día.
• Tiempo de funcionamiento 8 horas por día.
• Garantizar un tamaño de la hojuela aproximadamente de 5mm.
• Facilidad de operación.
• La trituradora debe estar montada sobre una estructura de
concreto de 33 cm de altura, la que es aprovechada para realizar
un proceso adicional de separación por densidades mediante flujo
de aire. Este proceso consiste en colocar un soplador en la salida
posterior del molino para así retirar etiquetas de envases así
como otro tipo de impurezas existentes.
b) ELEMENTO CRÍTICO
El elemento crítico en el Diseño de molino es el eje, ya que este tiene
que soportar el peso de las cuchillas y las vibraciones de estas causadas
por su rotación.
5.1.2. DISEÑO MECÁNICO
a) MEMORIA DE CÁLCULO
I) SISTEMA DE CUCHILLAS Para garantizar un proceso de triturado óptimo, se requiere de un
sistema de cuchillas fijas y móviles.
En el caso de las cuchillas móviles, se necesitan 8, las cuales están
distribuidas entre 2 sistemas de sujeción, desfasado cada sistema 45o, lo
68
que provoca que solo se utilice la mitad de la energía destinada para el
proceso de trituración por parte del motor.
Figura 5.1. Sistema de sujeción de las cuchillas fijas. Diseño: Campana-Loayza
El ángulo que debe tener la cuchilla fija es 50º para así desgarrar el
plástico sin ningún problema.
Figura 5.2. Cuchilla móvil. Diseño: Campana-Loayza
Mientras que para el sistema de cuchillas fijas se necesitan 2, las cuales
están colocadas diametralmente opuestas a 45º de acuerdo al diseño.
69
El ángulo de la cuchilla fija debe ser 45º, para garantizar un total
desgarramiento del material.
Figura 5.3. Cuchillas fijas. Diseño: Campana-Loayza
La disposición para el corte entre las cuchillas fijas y móviles es:
Figura 5.4. Disposición de las cuchillas fijas con las móviles. Diseño: Campana-Loayza
El material utilizado tanto para la cuchilla fija como la móvil es acero
DF2, este material es el indicado para ser usado en construcción
mecánica, tiene una gran resistencia al desgaste, una gran tenacidad y
buena conservación del filo.
El número necesario de cuchillas es:
NCPR 800000⋅ η⋅
Mc Rg2⋅ N3⋅ f⋅
70
La potencia de diseño del motor es:
La eficiencia de un motor eléctrico es:
La masa de las cuchillas es:
El radio de giro de las cuchillas es:
La velocidad de giro del eje del motor es:
La velocidad tangencial es:
Figura 5.5. Factores de forma para cuchillas. Fundamentos de diseño mecánico – García José.
PR 15:= Hp
η 0.8=
Mc 0.8:= Kg
Rg0.222
20.11=:= m
N 1800:= rpm
Vt Rg N⋅ 2π
60⋅ 20.92=:= m
s
f 0.016:=
NCPR 800000⋅ η⋅
Mc Rg2⋅ N3⋅ f⋅10=:=
71
Según nuestro diseño, el número de cuchillas tiene que ser múltiplo de
4, por lo que podemos seleccionar 8 o 12.
Según la capacidad del molino, el número óptimo de cuchillas es 8.
Figura 5.6. Disposición de las cuchillas móviles. Diseño: Campana-Loayza
El porta cuchillas es el elemento de sujeción de las cuchillas, sus
dimensiones son estándar, y el material propicio para su construcción es
el acero AISI 4340, por su gran resistencia al desgaste, la abrasión, el
impacto y deslizamiento.
72
Figura 5.7. Porta cuchillas. Diseño: Campana-Loayza
Para evitar el deterioro del porta-cuchillas así como de las cuchillas
móviles, se ha colocado en medio de estos 2 elementos una especie de
fusible mecánico, el que ha sido diseñado con un acero de menores
propiedades mecánicas al de las otras partes, con el fin de preservar la
integridad y la vida útil de las cuchillas y del porta-cuchillas.
Figura 5.8. Fusible mecánico. Diseño: Campana-Loayza
II) TOLVA DE ALIMENTACIÓN La tolva de alimentación del molino ha sido diseñada para contener 20
kg por día de PE-HD, este volumen de plástico tiene que ser colocado
poco a poco para evitar el atascamiento de las cuchillas, y no sobre
esforzar el motor.
Existen diferentes tipos de tolvas para la alimentación de plástico:
73
Figura 5.9. Geometría de tolvas de alimentación. Fundamentos de Diseño Mecánico – Universidad del Valle
En nuestro caso, escogimos la tolva en flujo en planos asimétricos ya
que el ángulo de fricción del material con la pared ϴ no es importante
porque en el interior de la tolva se colocarán las botellas de PE-HD
compactadas, además la escogimos porque estéticamente es más
vistoso.
Figura 5.10. Tolva de alimentación. Diseño: Campana-Loayza
III) TAMIZ METÁLICO El tamiz es un elemento muy importante en el proceso de molido ya que
este asegura que el tamaño final de las hojuelas sea en preciso.
Los factores principales que garantizan el tamaño de las hojuelas de PE-
HD son el diámetro y la separación de los agujeros y el espesor del
tamiz. En nuestro caso se desea que el diámetro de la hojuela sea de
aproximadamente 5 mm, por lo que se necesita que el diámetro de los
agujero del tamiz sea menor.
74
Figura 5.11. Tamiz. Diseño: Campana-Loayza
IV) SISTEMA DE BANDAS Y POLEAS El sistema de transmisión mecánica de potencia por bandas y poleas, es
una de las formas más sencillas de transmitir movimiento entre 2 o más
ejes.
Hemos escogido este sistema de transmisión con respecto al sistema de
cadenas y catalinas, ya que nos ofrece varias ventajas como:
• La distancia entre centros de los ejes tiene una tolerancia
adecuada para su montaje.
• Alineación no tan precisa en el montaje.
• No requiere lubricación.
• La elasticidad de las correas permiten amortiguar las
vibraciones producidas a causa de cargas y torsión
elevadas.
Todas las ecuaciones fueron tomadas del catálogo de bandas y poleas
de HP-E V-belts “incluido en CD”.
75
DATOS INÍCIALES:
Horas de servicio diarias
Potencia de entrada
Velocidad de giro del motor
Velocidad de giro del eje principal
Factor de servicio (Tabla 1)
Efectos externos a causa de polvo o suciedad (Tabla 2)
Factor de servicio total
Potencia de Diseño
Seleccionamos un motor de 20 HP, el cual está disponible en el mercado
KW
ANÁLISIS DE BANDAS
Ingresamos a la tabla #3 5.3con la potencia de Diseño y con el número
de revoluciones del motor.
Según nuestras necesidades, necesitamos una banda tipo B.
5.3
ANEXO 1.6
Hs 8:= h
PI 15:= Hp
n1 1750:= Rpm
n2 600:= Rpm
Kd 1.1:=
Efx 0.1:=
Ks Kd Efx+:=
Ks 1.2=
Pd PI Ks⋅:=
Pd 18= Hp
PD 20:= Hp
Pd 0.746 PD⋅:=
Pd 14.92=
76
RELACIÓN DE TRANSMISIÓN
La relación de transmisión que existe entre el motor y el eje auxiliar la
determinamos asumiendo la velocidad de entrada al eje auxiliar.
DIÁMETRO DE LAS POLEAS
RELACIÓN DE TRANSMISIÓN REAL
VELOCIDAD DE LA BANDA
El rango en la que se encuentra la velocidad es:
Diámetro de la polea del eje motriz (Tabla 5)
mm
Diámetro de la polea del auxiliar
mm
El diámetro estándar más aproximado según tablas es:
inentradan_salida
i 7≤
i1n1n2
:=
i1 2.92=
Dp m 170:=
Dpc i1 Dpm⋅:=
Dpc 495.83=
Dp c 500:= mm
ir1Dp cDp m
:=
ir1 2.94=
77
DISTANCIA MÍNIMA ENTRE CENTROS
Segunda condición
La distancia mínima asumida es:
LONGITUD DE LA BANDA
Mediante esta longitud seleccionamos la banda de longitud estándar5.4
Por lo tanto se ha escogido la banda B85
5.4
ANEXO 1.7
Primera condición
5ms
Vtp≤ 25ms
≤
Vtpπ n1⋅ Dpm⋅
60000:=
Vtp 15.58=ms
Cmax Dpc:=
Cmax 500= mm
CminDpc 3 Dpm⋅+
2:=
Cmin 505= mm
C 500:= mm
Lpteórica 2 C⋅ π2
Dpc Dpm+( )⋅+Dpc Dpm−( )2
4 C⋅+:=
Lpteórica 2106.88= mm
Lp real 2200:= mm
78
DISTANCIA DE CENTROS REAL
TOLERANCIA DE LA DISTANCIA DE CENTROS REAL LA PARA
INSTALACIÓN (Anexo 1.7)
FACTORES DE CORRECCIÓN
Determinaremos los factores de corrección debido al ángulo de contacto
y a la longitud total de la banda (Anexo 1.7)
Factor de corrección del ángulo
Factor de corrección por arco de contacto
Factor de corrección de la longitud de la banda
Kθ 0.91:=
KL 1:=
Creal CLpreal Lpteórica−
2+:=
Creal 546.56= mm
Cmin Creal 30−:=
Cmin 516.56= mm
Cmax Creal 50+:=
Cmax 596.56= mm
Dpc Dpm−
Creal0.6=
β 145:=
79
NÚMERO DE BANDAS
CAPACIDAD DE POTENCIA DE LA BANDA
Mediante la tabla 11 se determina la capacidad de transmisión de cada
banda según los valores de la velocidad de entrada y el diámetro de la
polea matriz
Debido a la relación de transmisión, se debe tomar en cuenta una
potencia adicional.
La potencia obtenida multiplicada por los factores de corrección es:
Por lo que el número de bandas requeridas es:
Padic 0.60:= Kw
PB Pu Padic+:=
PB 6.05= Kw
Pu1 PB KL⋅ Kθ⋅:=
Pu1 5.51= Kw
NbPdPu1
:=
Nb 2.71=
Nb 3:=
Pu 5.45:= Kw
ir1 2.94=
80
ANCHO DE LA POLEA
Para bandas C el ancho de la polea de 2 ranuras es:
Resumen
1 Polea doble Dpm = 170 mm
1 Polea doble Dpc = 500 mm
2 Bandas C85
Ancho de la polea= 63 mm
V) DISEÑO DEL EJE PRINCIPAL Para realizar el Diseño del eje, se debe tomar en cuenta que trabajará a
fatiga y se debe cuantificar las cargas producidas por los elementos
constitutivos del sistema de cuchillas y por el conjunto polea-acople.
Torque producido en el eje principal
La fuerza tangencial producida en el eje es:
Para cuantificar las cargas en el eje, se hizo la simulación de los
elementos en el Solid Works 2009.
B 63:= mm
Tqp63025 PD⋅
n2:=
Tqp 2100.83= Lb pulg⋅
Ft2 Tqp⋅
Dpm25.4
:=
Ft 627.78= Lb
81
Tabla 5.1. Propiedades físicas del sistema de trituración polea-eje-cuchillas
ELEMENTO PROPIEDADES FÍSICAS
CUCHILLAS
PORTA CUCHILLAS
BLOQUE SUJETADOR
POLEA CONDUCIDA
82
ACOPLE DE LA POLEA
EJE PRINCIPAL
Elaboración: Campana-Loayza
Figura 5.12. Conjunto armado. Eje, polea, acople y sistema de cuchillas. Diseño: Campana-Loayza
83
CARGAS ESTÁTICAS
Figura 5.13. Diagrama de cargas distribuidas estáticas soportadas por el eje principal. Simulación MD-Solid 3.5.
A lo largo de cada tramo del eje, voy ubicando los pesos de cada
elemento como una carga distribuida.
Tabla 5.2. Cargas distribuidas a lo largo del eje principal.
Nombre DESCRIPCIÓN Masa
(Kg)
Distancia
(mm)
Carga dist.
(N.m)
w1 Peso propio del eje 31.84 690 452
w2 Peso del conjunto polea-acople
33.32 100 3266
w3 Peso del conjunto porta cuchillas-cuchillas
10.05 400 247
Elaboración: Campana-Loayza
Mediante conceptos de estática básica realizamos los diagramas de
cortante y de momento flector para así determinar los valores máximos
de cada diagrama. Los diagramas son ratificados por el programa MD
SOLID.
Figura 5.14. Diagrama de cortante producido por las cargas estáticas sobre el eje. Simulación MD-Solid 3.5.
84
Las reacciones en los apoyos son:
Ay= 580 N
By= 142 N
Figura 5.15. Diagrama de momento flector producido por las cargas estáticas sobre el eje. Simulación MD-Solid 3.5.
El cortante máximo en el diagrama es:
Vmax= 379.7 N
El momento flector máximo es:
Mmax= 25.2 N.m
CARGAS DINÁMICAS
Un volante es un elemento mecánico que al ser acelerado absorbe y
almacena energía cinética que es entregada cuando el sistema la
necesita, reduciendo la velocidad de rotación.
Para el Diseño dinámico, el sistema de cuchillas se debe considerar
como un volante, el que nos permite reducir las variaciones de velocidad
del eje causadas por la fluctuación del par de torsión.
Al girar el volante, la fuerza centrífuga actúa sobre la masa distribuida,
intentando lanzarla hacia la periferia.
Para realizar este análisis, se puede hacer una analogía de estas
fuerzas centrífugas con las presiones dentro de un cilindro de pared
gruesa sometido a presión interna.
85
El peso específico del acero es:
La velocidad de rotación del eje del molino es:
La razón de Poisson para los aceros es:
El diámetro preseleccionado para el Diseño del eje es 89 mm o 3.5 pulg.
El diámetro descrito por las cuchillas al rotar es:
El esfuerzo tangencial es:
El radio 1 tiene que estar entre:
n n22π60
⋅ 62.83=:=rads
v 0.28:=
γ 76100:= N
m3
φa 89:= mm
φc 222:= mm
ri 0.5φa
10000.045=:= mm
roφc
20000.11=:= mm
r ri:=
σtγ
9.8n2⋅ 3 v+
8
⋅ ri2 ro2+ ri2 ro2⋅
r2+ r2
1 3v+( )3 v+
−
⋅
:=
σt 320653.58= Pa
45 r1< 111< mm
r170
10000.07=:= m
86
El esfuerzo radial es:
El esfuerzo radial en cualquier punto siempre será menor que el
tangencial
La resultante entre el esfuerzo tangencial y radial es:
La fuerza tangencial que se producirá cuando el triturador este en
funcionamiento es:
La longitud del sistema de cuchillas es:
El momento producido es:
Atπ4
101.6
1000
2⋅ 0.008=:=
σrγ
9.8n2⋅ 3 v+
8
⋅ ri2 ro2+ ri2 ro2⋅
r12− r12−
⋅
:=
σr 55579.44= Pa
σ σt 2σr 2+( ) 325434.78=:= Pa
σFAt
m2
Ftd At σ⋅:=
Ftd 2638.4= N
Lc 0.4:= m
Md FtdLc2
⋅ 527.68=:= N m⋅
MdMd 2.2⋅ 39.37⋅
9.814658.97=:= lb pulg⋅
87
Diámetro asumido de la sección critica del eje
Para realizar los cálculos seleccionamos un tipo de acero BOHLER
V155.
Resistencia ultima a la tracción
Resistencia teórica a la fatiga
FACTORES DE CORRECCIÓN APLICABLES A LA RESISTENCIA A LA
FATIGA
FACTOR DE CARGA (Flexión)
FACTOR DE TAMAÑO
FACTOR DE SUPERFICIE (Elemento maquinado)
Sut 145000:= Psi
C1 1:=
0.3 Φ≤ 10≤
C2 0.869 Φ0.097−⋅:=
C2 0.78=
A 2.7:=
b 0.265−:=
C3 ASut1000
0.265−⋅:=
C3 0.77=
ESFUERZOS A FLEXIÓN ESFUERZOS A TORSIÓN
σb32 MT⋅
π Φ3( )⋅
τt216 Tq⋅
π Φ3( )⋅
Φ 3:= pulg
Set 0.5 Sut⋅:=
Set 72500= Psi
88
FACTOR DE TEMPERATURA T<450 C
FACTOR DE CONFIABILIDAD
LÍMITE DE RESISTENCIA CORREGIDO A LA FATIGA
La sensibilidad de las muescas del material se determina según:
Constante de neuber para aceros Sut= 145 ksi
Radio de la muesca
FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS
C4 1:=
C5 0.702:=
Se C1 C2⋅ C3⋅ C4⋅ C5⋅ Set⋅:=
Se 28627.03= psi
a 0.0372:=
q1
1a
r+
0.84=:=
r 0.04:= pulg
D 3.25:=
DΦ
1.09
Torsión
A1 0.90337:=
b1 0.12692−:=
Ktt A1rΦ
b1⋅ 1.56=:=
89
FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZO A LA FATIGA
CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS PARA
ESFUERZOS CORTANTES
La ecuación para obtener el factor de seguridad es:
Flexión
A2 0.9512:=
b2 0.23757−:=
Ktf A2rΦ
b2⋅ 2.65=:=
KtKtt Ktf+
22.11=:=
Kf 1 q Kt 1−( )⋅+:=
Kf 1.93=
Kts 2:=
Kfs 1 q Kts 1−( )⋅+:=
Kfs 1.84=
1
FS16
π Φ3
4Kf MT⋅
Se
2
⋅ 3Kfs Tqp⋅
Se
2
⋅+
1
2
⋅
90
FACTOR DE SEGURIDAD PARA CARGAS ESTÁTICAS
FACTOR DE SEGURIDAD PARA CARGAS DINÁMICAS
El factor de seguridad estático es 2.8 veces mayor al dinámico, por lo
que se garantiza que el eje tendrá una vida útil prolongada.
Con el factor de seguridad dinámico comprobamos el diámetro que se
requiere para soportar las cargas.
Fs1
16
π Φ3
4Kf MT⋅
Se
2
⋅ 3Kfs Tqp⋅
Se
2
⋅+
1
2
⋅
:=
Fs 22.44=
1
FS16
π Φ3
4Kf MT⋅
Se
2
⋅ 3Kfs Tqp⋅
Se
2
⋅+
1
2
⋅
FSD1
16
π Φ3
4Kf Md⋅
Se
2
⋅ 3Kfs Tqp⋅
Se
2
⋅+
1
2
⋅
:=
FSD 8=
φ16 FSD⋅
π4
Kf MT⋅Se
2
⋅ 3Kfs Tqp⋅
Se
2
+
1
2
⋅
1
3
:=
φ 2.67=
91
El diámetro inicialmente asumido de 3 pulg o 75 mm es el correcto.
Uno de los factores críticos en el Diseño del eje son las vibraciones
producidas por las cuchillas al cortar el PE-HD, la velocidad de rotación
del eje tiene que ser un 25% menor a la velocidad crítica (resonancia).
Figura 5.16. Diagrama de cargas aplicadas sobre el eje. Diseño: Campana-Loayza
La resultante de las cargas es:
La inercia del eje es:
La longitud del eje es:
Fuerza tangencial producida en la polea
Fuerza radial producida en la polea
Fuerza tangencial producida en las cuchillas
Fuerza radial producida en las cuchillas
FT1 2797:= N
FR1 0:= N
FT2 2638.4:= N
FR2 450.6:= N
F1 FT22 FR22+ 2676.6=:= N
F2 FT12 FR12+ 2797=:= N
Iπ
6476.2( )4⋅ 1654968.7=:= mm4
L 690:= mm
92
El módulo de elasticidad del acero es:
La deflexión que produce la F1 es:
La deflexión que produce la F2 es:
a 617.5:= mm
b 540:= mm
x1 L:=
δ1F1
6 E⋅ I⋅b a−
b
x13⋅ ab
x1 b−( )3⋅+ x1 a−( )3− b a b−( )⋅ x1⋅+
⋅:=
δ1 0.019−= mm
x2 b:=
δ2F1
6 E⋅ I⋅b a−
b
x23⋅ ab
x2 b−( )3⋅+ x2 a−( )3− b a b−( )⋅ x2⋅+
⋅:=
δ2 0.0006= mm
x3 0:= mm
δ3F1
6 E⋅ I⋅b a−
b
x33⋅ ab
x3 b−( )3⋅+ x3 a−( )3− b a b−( )⋅ x3⋅+
⋅:=
δ3 0.0711= mm
a1 272.5:= mm
x4 0:= mm
δ4F2
6 E⋅ I⋅1
a1L
−
x43⋅ x4 a1−( )3− a1L
a12− 3 a1⋅ L⋅+ 2L2−( )⋅ x4⋅+
⋅:=
δ4 0.03= mm
x5 a1:=
E 210000:= GPa
93
La deflexión máxima en el eje es:
La fuerza 1 causa la mayor deflexión del eje en el apoyo.
Según la tabla 5.2, la masa de la polea es 33.3 Kg, la del eje es 29 Kg y
la del sistema de cuchillas es 10 Kg.
La sumatoria de las masas por las deflexiones es:
La sumatoria de las masas por las deflexiones al cuadrado es:
Por lo tanto la velocidad de resonancia del eje es:
La velocidad a la que debe girar el eje tiene que ser 25% menor a la de
resonancia, por lo tanto la velocidad máxima permisible del eje es:
δ5F2
6 E⋅ I⋅1
a1L
−
x53⋅ x5 a1−( )3− a1L
a12− 3 a1⋅ L⋅+ 2L2−( )⋅ x5⋅+
⋅:=
δ5 0.05−= mm
x6 540:= mm
δ6F2
6 E⋅ I⋅1
a1L
−
x63⋅ x6 a1−( )3− a1L
a12− 3 a1⋅ L⋅+ 2L2−( )⋅ x6⋅+
⋅:=
δ6 0.03−= mm
ξ Mp δ1⋅ Me δ2⋅+ Mc δ3⋅+ 1.36=:=
u Mp δ1 2⋅ Me δ2 2⋅+ Mc δ3 2⋅+:=
δmax max δ1 δ2, δ3, δ4, δ5, δ6, ( ) 0.0711=:= mm
θ 2.65 10 4−⋅:= rad
Wn30π
g ξ⋅u
⋅
Wn30π
9800ξ
u⋅ 4409=:= rpm
94
La velocidad de rotación del eje del molino es 600 rpm, es 5.5 veces
menor a la velocidad máxima permisible; esto nos garantiza que el eje
no va a entrar en resonancia.
VI) DISEÑO DE LA SOLDADURA El Diseño del cordón de soldadura es muy importante, ya que dicho
cordón permitirá la sujeción de los porta-cuchillas con el eje, además de
resistir el torque y las fuerzas producidas en las cuchillas.
Figura 5.17. Sujeción del sistema de cuchillas con el eje mediante un cordón de soldadura. Diseño: Campana-Loayza
El electrodo preseleccionado es E7010.
Esfuerzo a la fluencia del electrodo
Esfuerzo último a la tracción del electrodo
El diámetro del eje es:
Sy 393:= MPa
Su 482:= MPa
φ 89:= mm
Wg Wn 0.25 Wn⋅− 3306=:= Rpm
95
La altura del cordón de soldadura es:
El área transversal de la soldadura es:
El torque producido en el eje es:
La fuerza producida en las cuchillas al producirse el corte es:
El momento polar de inercia de un cordón de suelda circular sometido a
torsión es:
La distancia entre el centro de gravedad y el punto en la cuchilla móvil
en que se produce el corte es:
Los esfuerzos cortantes máximo y mínimo son:
El esfuerzo producido por el torque es:
H 8:= mm
At 0.707 H⋅ π φ⋅( )⋅ 1581.43=:= mm2
Tq 237700:= N mm⋅
Fmin 0:= N
Fmax 11174.3:= N
Ju 2πφ
2
3⋅ 553681.36=:= mm3
J 0.707 H⋅ Ju⋅ 3131621.76=:= mm4
ρ 110.5:= mm
Τvmin 0:= MPa
Τvmax2Fmax
At14.13=:= MPa
τtmin 0:= MPa
οβ 51.69:=
96
MPa
El esfuerzo medio producido por la torsión es:
El esfuerzo medio alternante es:
La resistencia teórica a la fatiga es:
Los factores de corrección aplicables a la resistencia a la fatiga son:
FACTOR DE CARGA (Torsión)
FACTOR DE SUPERFICIE
FACTOR DE TEMPERATURA T<450 C
FACTOR DE CONFIABILIDAD
El límite de resistencia corregido a la fatiga es:
τtmaxTq ρ⋅
J8.39=:=
τ τtmax 2Τvmax 2+ 2 τtmax⋅ Τvmax⋅ cos
β
57.3
⋅+:=
τ 20.42= MPa
τmτ
210.21=:= MPa
Kf 2:=
τa Kf τm⋅ 20.42=:= MPa
Se_ 0.5 Su⋅ 241=:= MPa
C1 0.577:=
A 272:=
b 0.995−:=
C2 A Su( )b⋅:=
C2 0.58=
C3 1:=
C4 1:=
Se C1 C2⋅ C3⋅ C4⋅ Se_⋅:=
97
La resistencia máxima al cortante en un cordón de suelda es:
Según el criterio de Godman, el factor de seguridad es:
El factor de seguridad nos garantiza que el cordón de soldadura
soportará sin ningún problema las cargas, el torque y el impacto.
VII) DISEÑO DE CHAVETAS
En nuestro caso, estamos en el rango:
ANCHO NOMINAL DE LA CHAVETA5.5
5.5
Una chaveta es un elemento utilizado en maquinaria, la cual nos permite transmitir un par de torsión entre un eje y algún elemento montado en esta.
Se 80.93= MPa
Ssu23
Su⋅ 321.33=:= MPa
SsuFS
τmSsu τa⋅
Se+
FSSsu
τmSsu τa⋅
Se+
:=
FS 3.52=
Φ 3= pulg
Φ 75:= mm
2.75 Φ< 3.25≤ pulg
70 Φ< 82.5≤ mm
Ac 12.7:= mm
98
PROFUNDIDAD DEL CHAVETERO
LONGITUD DE LA CHAVETA
La longitud de la chaveta tiene que ser menor a 1.5 veces el diámetro
del eje, por lo que la longitud será 100 mm.
Con las dimensiones de la chaveta, verificamos si esta resistirá las
cargas aplicadas.
El material seleccionado para la chaveta es el ASTM A36.
El esfuerzo a la fluencia del material es:
La fuerza tangencial es:
Las dimensiones de la chaveta son:
El factor de seguridad de la chaveta es:
La chaveta resistirá sin ningún problema las cargas.
Ftd 2638.4= N
2 Ftd⋅h L⋅
SyFS
Pc 5:= mm
Lch 1.5 Φ⋅:=
Lch 112.5= mm
Sy 248:= MPa
h 12.7:= mm
l 100:= mm
FscSy h⋅ l⋅( )2 Ftd⋅
:=
Fsc 59.69=
99
VIII) SELECCIÓN DE RODAMIENTOS Los rodamientos rígidos con una hilera de bolas soportan cargas
radiales y axiales, además son apropiados para revoluciones elevadas.
Estos rodamientos no son deslizables y su adaptabilidad angular es
relativamente pequeña. Por su gran variedad de aplicaciones y debido a
su precio económico, los rodamientos rígidos de bolas son los más
usados entre todos los tipos de rodamientos
Figura 5.18. Esquema de un rodamiento de bolas. Rodamientos FAG.
Según nuestros requerimientos, el diámetro del eje en donde será
colocado el rodamiento es 3 pulg o 75mm, por lo que asumo como dato
inicial las características de dicho rodamiento.
La carga estática del rodamiento es:
Rodamiento FAG 6015
FUERZA TANGENCIAL
FUERZA RADIAL
FUERZA AXIAL
Co 33.5:= Kn
Ftd 2638.4= N
Frdσr At⋅( )1000
0.45=:= KN
FadFtd
10002.64=:= Kn
100
Los factores para seleccionar el rodamiento son:
Figura 5.19. Factores radiales y axiales de rodamientos. Rodamientos FAG.
La carga dinámica equivalente es:
Por ser trabajo ligero, se ha tomado que el sistema va a trabajar 8 horas
diarias, 20 días al mes por 5 años.
El rodamiento al girar a 600 Rpm, el número de ciclos en 10000 horas
es:
FadFrd
5.86=
e 0.27:=
FaFr
e≥
5.86 0.27≥
X 0.56:=
Y 1.65:=
P X Frd⋅ Y Fad⋅+:=
P 4.61= Kn
Horas
fo 14.7:=
Zfo Fad⋅
Co1.16=:=
L 10000:=
101
La capacidad de carga dinámica del rodamiento de bolas FAG 6015 es:
Comparo que la capacidad de dicho rodamiento es 39 KN, por lo que
cumple con todas las condiciones.
IX) PERNOS DE SUJECIÓN DEL CONJUNTO POLEA-ACOPLE. El diámetro de los pernos preseleccionados es:
Colocamos 4 pernos para sujetar la polea con el acople
El torque producido en el eje es:
La fuerza producida en cada perno es:
El perno seleccionado es un tornillo métrico estándar de 12 mm de
diámetro, rosca gruesa de grado 4.6 (Anexo 1.9)
El área de esfuerzo a tensión de un perno ϕ12 es:
El límite elástico mínimo del perno de acero clase 4.6 es:
CICLO L 60⋅ n2⋅:=
CICLO 3.6 108×=
CICLOCICLO
1000000:=
Diámetro 12:= mm
Dp 100:= mm
N 4:=
Tq 237700:= N mm⋅
FTq
N Dp⋅594.25=:= N
At 84.27:= mm2
C P CICLO
1
3⋅:=
C 32.76= Kn
102
(Anexo 1.10)
Para determinar si los pernos soportarán la carga, calculo su factor de
seguridad
Los pernos soportarán sin ningún problema el torque producido por el
eje, y el impacto que producen las cuchillas.
b) SELECCIÓN DE ELEMENTOS NORMALIZADOS
I) CHAVETAS Ubicación: Conjunto polea-acople
Material: Acero ASTM A36
DIMENSIONES
Ancho: 12.7 mm
Profundidad: 5 mm
Longitud: 100 mm
II) RODAMIENTOS Rodamiento FAG 6015
Carga dinámica: 39 KN
Diámetro interno: 75 mm
Diámetro externo: 115 mm
Ancho: 20 mm
Velocidad límite: 13000 rpm
Cantidad: 2 unidades
Sy 240:= MPa
SyFS
FpernoAt
Fs SyAt
F⋅:=
Fs 34=
103
III) CHUMACERAS Ubicación: Soportes
Tipo: Silleta
Serie: UCP 215
IV) PERNOS DE SUJECIÓN Ubicación: Conjunto polea-acople
Material: Acero al carbono
Clase: 4.6
DIMENSIONES
Diámetro: 12 mm
Longitud: 100 mm
Longitud de roscado:30 mm
Tipo de rosca: Basta
Cantidad: 4
5.1.3. PLANOS
Véase en ANEXO 7.1
104
5.2. LAVADO
5.2.1. PARÁMETROS DE DISEÑO
El Diseño de la lavadora está basado en la forma en que se encuentra el
tanque contenedor, el cual tiene una disposición inclinada de su eje
radial con respecto al eje de transmisión, logrando así que el material
contenido cambie bruscamente de posición provocando rozamiento
entre los elementos internos (PE-HD triturado + agua) y por lo tanto un
buen lavado. Para lograr un buen cambio de posición del contenido, este
no debe de sobrepasar la altura del eje y ser a la vez ser un 10% menor
al mismo.
El volumen agua necesaria para el optimo lavado es un 25% más del
volumen de material a lavarse (PE-HD triturado), de esta manera se
obtiene el volumen neto del material contenido y de esta manera se
diseña las dimensiones brutas del tanque.
Para ingresar y retirar el material a lavarse se tiene una compuerta en
disposición radial al eje del tanque que facilitará el trabajo del operario;
el tambor contará con un mirilla en una cara del tanque para que
permitirá observar el nivel del agua dentro del tanque.
El ingreso del agua se lo realizará mediante un acople de conexión
rápida anclado a la estructura, que conduce el fluido internamente por el
eje (tubo mecánico con agujeros en disposición radial), permitiendo el
ingreso del agua en el tanque, el cual se encontrará envuelta de una
malla media metálica usada para impedir el ingreso de hojuelas en el
eje.
El sistema mecánico debe trabajar a bajas revoluciones, ya que el
contenido dentro del tanque cambia de posición y esto genera fuerzas
críticas que serán soportadas por el eje. Las revoluciones
recomendables deben estar en un rango entre 40 a 85 rpm,
obteniéndolas mediante un reductor mecánico con un variador de
frecuencia para poder regular de una manera experimental y así obtener
el mejor resultado del lavado.
105
Para nuestro estudio, se regulará la velocidad del motor a 60 rpm véase
en torque generado por la carga y potencia requerida.
El sistema de transmisión utilizado entre el moto-reductor y el eje del
tanque, es el sistema de polea-banda; este sistema es el preciso para
nuestra aplicación, ya que permite reducir las vibraciones generadas en
la operación.
Para garantizar que el producto en el interior del tanque tenga un efecto
cascada, el tanque interno debe tener cuatro aletas en disposición radial
dos desde la tapa superior hasta la mitad y dos desde la tapa inferior
hasta la mitad para garantizar que se produzca un desplazamiento
turbulento.
Para poder desfogar el agua utilizada al desagüe, se utilizará una llave
de media vuelta con un filtro, para así poder separar el agua del PE-HD
previamente lavado.
a) REQUISITOS MÍNIMOS DE DISEÑO
Una máquina de Diseño sencillo de fácil construcción, bajo
mantenimiento y sencilla operación.
El Diseño se basará en un sistema de tambor rotatorio, similar
mescladora de materiales; áridos, alimentos balanceados.
El proceso de limpieza se hace necesario pues el plástico a ser reciclado
que en general está contaminado de polvo, alimentos, papel, piedrecillas
(basura solida), pegamento, grasas, químicos, aceites, etc.
El plástico triturado debe de pasar por dos etapas de lavado; el primero
(agua + detergente) y segundo (agua) y así garantizar la eliminación de
(químicos, grasas, aceites), estas dos etapas del proceso se lo realiza
con agua a temperatura ambiente.5.6
5.6 Diseño de una lavadora de plástico reciclado. ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL. Departamento de materiales y procesos de fabricación.
106
Para el Diseño debe cumplir con requisitos o datos iníciales.
• Capacidad de lavado 20 Kg.
• Operación una vez cada día.
• Garantizar la limpieza del plástico de elementos contaminantes.
• Facilidad de operación.
b) ELEMENTO CRÍTICO
El Diseño del elemento crítico, es el Diseño del eje que es un tubo
mecánico con perforaciones en forma radial para permitir el ingreso de
agua al interior del tanque hermético tomando en cuenta el torque
generado, la fatiga producida por el cambio de ubicación del material
dentro del tambor rotatorio.
Analizar la deflexión máxima producida por las fuerzas aplicadas al eje.
Analizar la soldadura de unión entre el eje y tambor la cual será una
soldadura de transmisión de fuerza y por lo tanto critica para el
funcionamiento.
107
5.2.2. DISEÑO MECÁNICO
a) MEMORIA DE CÁLCULO
I) CAPACIDAD Y DIMENSIONAMIENTO DEL TANQUE
LAVADORA POR TAMBOR ROTATORIO
CAPACIDAD PARA EL LAVADO
• DIMENSIONAMIENTO
TAMBOR
EL PROCESO DE LAVADO DEL PE-HD TRITURADO SE REALIZARÁ CADA DÍA.
CANTIDAD DE AGUA NECESARIA PARA EL LAVADO
mpehd 20:= Kg
δ pehd 0.95:= gr
cm3
Vpehdmpehd
δ pehd1
1000
⋅:=
Vpehd 21052.63= cm3
magua 1.25 mpehd⋅:=
magua 25= Kg
Tlav 13 273+ 286=:= ºK
δagua 1000:= Kg
m3
108
• VOLUMEN DEL TANQUE INTERNO
Figura 5.20. Representación grafica de un cono truncado
Vaguamagua
δagua1
1003
⋅:=
Vagua 25000= cm3
Vtotal Vpehd Vagua+:=
Vtotal 46052.63= cm3
V π r2⋅ h1 h2+2
⋅:=
Vtanque Vtotal103
1
⋅:=
Vtanque 4.605 107×= mm3
109
Para un mejor lavado el nivel del PE-HD triturado a lavarse mezclado con agua no debe de superar el eje y debe de estar un 10% más abajo del mismo
La altura total del tanque
Por facilidad de construcción
• ÁNGULO DE INCLINACIÓN DEL TANQUE
Figura 5.21. Ángulo de inclinación del tanque contenedor de su eje axial con respecto al eje de transmisión
= 25º30´
Rtanque 200:= mm
r Rtanque:=
h1 0:= mm
h2 2Vtanque
π r2⋅
h1−:=
h2 732.95= mm
htanque h2 1.10( )⋅:=
htanque 806.25= mm
htanque 850:= mm
φ 404:= mm
h 854:= mm
α atanφ
h
180
π⋅:=
α 25.32= º
Lt φ2 h2+( ):=
Lt 944.7= mm
110
II) TORQUE GENERADO POR LA CARGA Y POTENCIA REQUERIDA
Para cuantificar las cargas, se hizo la simulación de los elementos en el
Solid Works 2009
Figura 5.22. Conjunto tambor. Diseño: Campana-Loayza
Tabla 5.3. Propiedades físicas del conjunto tambor
Elaboración: Campana-Loayza
PROPIEDADES FÍSICAS CANTIDAD UNIDAD MASA 26.25 Kg CENTRO DE MASA X=444.19 mm
Y=-1.55 Z=-0.01
Donde Nc es la velocidad crítica de rotación del molino a partir de la cual la energía centrifuga no permite la molienda. D es el diámetro (m) del molino. La velocidad del molino debe mantenerse entre el 65% y el 80% de Vc.
D 0.250 2⋅:= m
Nc42.2
D
59.68=:= rpm
Nc 0.75 Nc⋅ 44.76=:= rpm
111
Producido por el contenido y por el peso neto del tanque Para romper la tracción que ejerce la gravedad sobre un cuerpo (PE-HD + AGUA) se coloca un 15% para incrementar el peso.
Figura 5.23. Centro de gravedad del contenido
TORQUE DEL TANQUE VACIO
n 60:= rpm
ω1 n2π1
⋅ 1
60
⋅:=
ω1 6.28= rads
gr 9.8:=m
s2
mtanque 26.25:= Kg
F mtanque( )gr:=
F 257.25= N
D 0.365:= m
Torquetv F D⋅:=
Torquetv 93.9= N m⋅
112
FUERZA TANGENCIAL DEL TANQUE
aceleración tangencial
Torque producido por fuerza tangencial
tiempo en dar una revolución
aceleración angular
TORQUE DEL CONTENIDO
Ft mtanque at⋅:=
at α r⋅:=
TFt Ft r⋅:=
TFt mtanque r2⋅ α⋅:=
t2π
ω11=:= seg
αω1t
:=
rad
seg2α 6.283=
r D:=
TFt mtanque r2⋅ α⋅:=
TFt 21.973= N m⋅
Torque1 Torquetv TFt+:=
Torque1 115.87= N m⋅
magua mpehd+ 45= Kg
F magua mpehd+( )1.15 gr⋅:=
F 507.15= N
D 0.250:= m
Torque2 F D⋅:=
Torque2 126.79= N m⋅
113
PARÁMETROS DEL MOTOR
Horas de servicio diarias
Potencia de entrada
Velocidad de entrada
Factor de servicio (Tabla 1 de catalogo HP - E V-belts)
Efectos externos a causa de polvo o suciedad (Tabla 2 de catalogo HP - E V-belts)
Por factores y factores de humedad y temperatura
Factor de servicio total
Potencia de diseño
El torque total es el torque generado por el tanque vacio y por el contenido
Hs 2:= h
Pent 2.04= Hp
n1 1200:= rpm
Kd 1.1:=
Efx 0.1 0.1+:=
Ks Kd Efx+:=
Ks 1.3=
Pd Pent Ks⋅:=
Pd 2.66= Hp
Torquet Torque1 Torque2+:=
Torquet 242.66= N m⋅
Pent Torque t ω1⋅ 1
745.7⋅:=
Pent 2.04= Hp
114
III) ANÁLISIS DE BANDAS
Potencia Comercial y por factor de seguridad
Este sistema es implementado para reducir vibraciones desde el tambor al moto reductor. Par todo este estudio nos basaremos en el catalogo HP –E V-belts Para la selección de la banda, ingresamos en la tabla con la potencia de Diseño y con número de revoluciones del motor. Tabla 2 .
Según nuestras necesidades, necesitamos una banda tipo B
RELACIÓN DE TRANSMISIÓN
La relación de transmisión que existe entre el moto reductor al eje auxiliar
Velocidad de entrada al eje auxiliar
Basándose en las recomendaciones, está en el rango de 40 a 100
rpm
Velocidad del moto reductor
PD 3:= Hp
Pd 0.745 PD⋅:=
Pd 2.23= Kw
n2 ω:=
n2 60=
n1 n2:=
inentradansalida
i 7≤
i1n1n2
:=
i1 1=
115
• DIÁMETRO DE LAS POLEAS
Diámetro de la polea del eje motriz
Tabla 5
mm
Diámetro de la polea del auxiliar
mm
Seleccionamos el diámetro estándar más aproximado de la tabla 5
• RELACIÓN DE TRANSMISIÓN REAL
• DISTANCIA ASUMIDA DE CENTROS
• LONGITUD DE LA BANDA
Mediante el Catálogo HP - E V-belts
Dpm 200:=
Dpc i1 Dpm⋅:=
Dpc 200=
Dp c 200:= mm
ir1DpcDpm
:=
ir1 1=
C 579:= mm
Lpteórica 2 C⋅ π2
Dpc Dpm+( )⋅+Dpc Dpm−( )2
4 C⋅+:=
Lpteórica 1786.32= mm
116
Mediante esta longitud seleccionamos la banda de longitud estándar de la tabla 12 sección B del catalogo HP - E V-belts
Por lo tanto se ha escogido la banda B #71
• DISTANCIA DE CENTROS REAL
Mediante la siguiente formula determinaremos la distancia real que existirá desde el motor hacia el eje auxiliar
TOLERANCIA DE LA DISTANCIA DE CENTROS REAL LA PARA INSTALACIÓN
Tabla 12
FACTORES DE CORRECCIÓN
Determinaremos los factores de corrección debido al ángulo de contacto y a la longitud total de la banda
Tabla 12 del catalogo HP - E V-belts
Factor de corrección del ángulo
Factor de corrección por arco de contacto
Factor de corrección de la longitud de la banda
Lp real 1850:= mm
Creal CLpreal Lpteórica−
2+:=
Creal 611= mm
Cmin Creal 30−:=mm
Cmin 580.84=
Cmax Creal 50+:=
Cmax 660.84= mm
Dpc Dpm−
Creal0=
β 180:=
Kθ 1.00:=
KL 0.95:=
117
• NÚMERO DE BANDAS
CAPACIDAD DE POTENCIA DE LA BANDA
Mediante la tabla 11, determinamos la capacidad de transición de cada banda según los valores de la velocidad de entrada y el diámetro de la polea matriz
Debido a la relación de transmisión, se debe tomar en cuenta una potencia adicional.
FUERZA Y FLEXIÓN DE LA BANDA
Par cada banda
Con este valor de la distancia de centros, entramos a la tabla de la pág. 27 y determinamos la deflexión de cada banda.
• ANCHO DE LA POLEA
El ancho de la polea se selecciona de la tabla 18 .
Para bandas B el ancho de la polea de 1 ranuras es
KwPu 3.48:=
ir1 1=
Padic 0.23:= Kw
PB Pd Padic+:=
PB 2.46= Kw
Pu1 PB KL⋅ Kθ⋅:=
Pu1 2.34= Kw
NbPdPu1
:=
Nb 0.95=
Nb 1:=
F 30:= Kgf
Creal 611= mm
δ 1:= mm
B 25:= mm
118
IV) DISEÑO DEL ACOPLE PARA LA POLEA
Figura 5.24. Diseño del acople para la polea
Material: aluminio
Torque1 Torque1000
1
⋅:=
Torque1 2.007 105×= N mm⋅
Pesopolea 1.87:= Kg
V Pesopolea gr⋅:=
V 18.326= N
φ acople 24:= mm
Long φacople 25:= mm
yLongφacople
2:=
Mv Longφacople V⋅:=
Mv 458.15= N mm⋅
Iπ64
φ acople4⋅:=
I 1.629 104×= mm4
119
+ critico
FACTORES DE CORRECCIÓN
FIGURA E-3 DEL LIBRO DE NORTON
σ xMv y⋅
I:=
σ x 0.352= MPa
rφ acople
2:=
Jπ32
φ acople4⋅:=
J 3.257 104×= mm4
τ TTorque1 r⋅
J:=
τ T 73.96= MPa
Aπ4
φ acople2⋅:=
A 452.39= mm2
τ V4
3
VA
⋅:=
MPaτ V 0.05=
σ y 0:=
σ 1σ x σ y+
2
σ x σ y−
2
2
τ T2++:=
σ 1 74.13= MPa
σ 2σ x σ y+
2
σ x σ y−
2
2
τ T2+−:=
σ 2 73.78−= MPa
Kt 1.90:=
σ 1 Kt σ 1⋅:=
σ 1 140.85= MPa
120
V) FUERZAS Y CARGAS GENERADAS AL EJE
AISI 4140 normalizado @ 1650ºF
Material dúctil
FUERZAS GENERADAS POR EL CONTENIDO DEL TANQUE
Para romper la tracción que ejerce la gravedad sobre un cuerpo (PE-HD + AGUA) se coloca un 15% para incrementar el peso.
Figura 5.25. Representación grafica de cono truncado.
Sut 655:= MPa
Sus 0.75 Sut:=
Sus 491.25= MPa
FSSusσ 1
:=
FS 3.49=
Mcont 1.15 magua mpehd+( ):=
Mcont 51.75= Kg
121
CENTRO DE GRAVEDAD
CON RESPECTO AL CENTRO DEL CONO TRUNCADO
CG = (50;265.625)
CON RESPECTO AL EJE DE GIRO DEL TANQUE
CG = (250;265.625)
INERCIA DEL CONTENIDO
Se considera el cilindro truncado como un cilindro del mismo volumen y con el mismo diámetro base
Figura 5.26. Representación del centro de gravedad del contenido
Y0h1 h2+
4
h2 h1−( )2
16 h2 h1−( )⋅+:=
X0r4
h2 h1−h2 h1+
⋅:=
h1 0:=
h2 htanque:=
r Rtanque:=
Y0h1 h2+
4
h2 h1−( )2
16 h2 h1−( )⋅+:= X0
r4
h2 h1−h2 h1+
⋅:=
Y0 265.625= mm X0 50= mm
YE 265.625:= mm XE 250:= mm
Iπ 2 r⋅( )4⋅
64:=
I 1.257 109×= mm4
122
D
Radio de giro
Teoría de ejes paralelos
FUERZA NORMAL
FUERZA TANGENCIAL
A π r2⋅:=mm2
A 1.257 105×=
rGI
A:=
rG 100= mm
IO Mcont rG1
1000
⋅
2⋅ Mcont XE
1
1000
⋅
2⋅+:=
IO 3.75= Kg m2⋅
ΣFn m ω2⋅ r⋅:=
ω1 6.28= radseg
Tn Mcont ω1 2⋅ XE1
1000
⋅
⋅:=
Tn 510.75= N
Torquet Torque:=
ΣFt m α⋅ r⋅:=
Tt− Mcont gr⋅+ Mcont α⋅ XE⋅:=
ΣM O IO α⋅:=
Torquet Mcont gr⋅ XE⋅+ IO α⋅:=
αTorquet Mcont gr⋅ XE
1
1000
⋅
⋅+
IO:=
rad
s2α 87.3=
123
FUERZA AXIAL
El desplazamiento del centro de gravedad en las dos posiciones criticas
Figura 5.27. Distancia generada por el cambio de posición
180º grados en cambiar de posición 1 a posición 2
Tt Mcont gr⋅ Mcont α⋅ XE1
1000
⋅
⋅−:=
Tt 622.28−= N
Mcont 51.75= Kg
vo 0:= ms
x 160.67:= mm
ω1 6.28= radseg
θ ω t⋅:=
tπ
ω1:=
segt 0.5=
x vo t⋅ 1
2a t2⋅+:=
a2 x⋅ 1
1000
⋅
t2:=
m
s 2a 1.29=
Ta Mcont a⋅:=
Ta 66.52= N
124
• CARGAS UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDAS
Para cuantificar las cargas , se hizo la simulación de los elementos en
el Solid Works 2009.
Tabla 5.4. Propiedades físicas del sistema de lavado y secado.
ELEMENTO PROPIEDADES FÍSICAS W1 PESO DEL EJE HUECO = 10.25 Kg
EJE
TAPÓN
W2 PESO DEL TANQUE VACIO = 26.25 Kg TANQUE
LLAVE DE BOLA 1 1/4”
125
COMPUERTA
EMPAQUE DE COMPUERTA
MIRILLA
EMPAQUE DE MIRILLA
FILTRO
126
W3 PESO DEL ACOPLE POLEA = 3.13 Kg ACOPLE
CHAVETA
POLEA
Elaboración: Campana-Loayza
127
W1 PESO DEL EJE HUECO
a todo el largo del tubo sin costura
W2 PESO DEL TANQUE VACIO
apoyados en dos bocines de
W3 PESO DEL ACOPLE POLEA
gr 9.8= m
s2
M1 10.25 gr⋅:=
M1 100.45= N
L1 1400:= mm
W1M1L1
:=
NmmW1 0.07=
mtanque 26.25= Kg
M2 mtanque gr⋅:=
M2 257.25= N
L2 160:= mm
W2
M2L2
2:=
NmmW2 0.8=
macople 1.26:= Kg
mpolea 1.87:= Kg
mchaveta 2.26 10 3−⋅:= Kg
M3 macople mpolea+ mchaveta+( ) gr⋅:=
M3 30.7= N
128
apoyado en la rosca del acople
Figura 5.28. Cargas uniformemente distribución w1 y w3
Figura 5.29. Cargas uniformemente distribución w2 y cargas puntuales en A, B y T
L3 30:= mm
W3M3L3
:=
NmmW3 1.02=
129
Figura 5.30. Dimensiones generales del tanque. Diseño: Campana-Loayza
VI) CALCULO DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO FLECTOR
ANÁLISIS DE FUERZAS
carga distribuida en (N/mm)
distancia en (mm)
Torque1 2.01 105×= N mm⋅
W1 0.07=
W2 0.8=
W3 1.02=
L1 1400= L11 160:= L12 1171:= L13 69:=
L2 160=
L3 30=
130
fuerza puntuales en (N)
Figura 5.31. Fuerzas generadas en el eje. Diseño: Campana-Loayza
ΣFx = 0
Ax - 66.52 = 0
ΣFz = 0
ΣFy = 0
W1 L11⋅ 11.48=
W1 L12⋅ 84.02=
W1 L13⋅ 4.95=
W2 L2⋅ 128.63=
W3 L3⋅ 30.7=
Ta 66.52=
Tt 622.28:=
Tn 510.75=
Ax 66.52:= N
11.48− Az+ 128.63 2⋅− 622.28− 84.02− Bz+ 4.95− 30.7− 0:=
Az Bz+ 1010.69:=
Ay− 510.75+ By− 0:=
Ay By+ 510.75:=
131
Figura 5.32. Fuerzas generadas en el eje con respecto al apoyo A.
ΣMAzx = 0
ΣMAyx = 0
11.48− 80( ) 128.63 172( )⋅+ 622.28 84.02+( ) 584.5( )⋅+ 128.63 997( )⋅+ Bz 1171( )⋅− 4.95 1205.5( )+ 30.7 1225( )⋅+ 0:=
Bz11.48− 80( ) 128.63 172( )⋅+ 706.3 584.5( )⋅+ 128.63 997( )⋅+ 4.95 1205.5( )+ 30.7 1225( )⋅+
1171:=
Bz 517.38= N
Az 1010.69 Bz−:=
Az 493.31= N
510.75− 584.5( )⋅ 2.01 105⋅+ By 1171( )⋅+ 2.01 105⋅− 0:=
By510.75 584.5( )⋅
1171:=
By 254.94= N
Ay 510.75 By−:=
Ay 255.81= N
132
PLANO ZX
5.7
Aplicación de software MD Solid 3.5
• SIMULACIONES EN SOFTWARE5.7
Figura 5.33. Diagrama de cargas aplicadas estáticas soportadas por el eje plano zx
Figura 5.34. Cargas y reacciones del eje plano zx
133
Diagrama de fuerza cortante
Figura 5.35. Diagrama de fuerza cortante plano zx
Diagrama de momento flector
Figura 5.36. Diagrama de momento flector plano zx
134
5.8
Torque critico en sentido horario conferido por el moto reductor de operación
Plano YX
Torque critico en sentido horario5.8
Figura 5.37 Diagrama de cargas aplicadas estáticas soportadas por el eje plano yx
Figura 5.38. Cargas y reacciones del eje plano yx
Diagrama de fuerza cortante
Figura 5.39. Diagrama de fuerza cortante plano yx
135
Diagrama de momento flector
Figura 5.40. Diagrama de momento flector plano yx
MOMENTO RESULTANTE A 744,5 mm
FUERZA CORTANTE RESULTANTE A 744,5 mm
TORQUE
Mzx 214829.53:= N mm⋅
Myx 350221.63−:= N mm⋅
Mmax Mzx2 Myx
2+:=
Mmax 4.11 105×= N mm⋅
Mmax Mmax1
9.8
⋅ 2.2
1
⋅ 1
25.4
⋅:=
Mmax 3.631 103×= Lb pulg⋅
Vzx 310.95:= N
Vyx 254.94:= N
Vmax Vzx2 Vyx
2+:=
Vmax 402.1= N
Torque1 2.007 105×= N mm⋅
Tmax Torque11
9.8
⋅ 2.2
1
⋅ 1
25.4
⋅:=
Tmax 1.774 103×= Lb pulg⋅
136
VII) DISEÑO DEL EJE
5.9 Catalogo de TEMARIS
• DIMENSIONES DE LA TUBERÍA SIN COSTURA SCH 80
Figura 5.41. Eje hueco del sistema mecánico • DISEÑO A FATIGA
Concentradores de esfuerzos
Diámetro asumido de la sección critica del eje
TUBERÍA SIN COSTURA
Figura 5.42. Análisis químico y propiedades mecánicas TAM2455.9
Kfn 1.54:=
Dext 2.38:=
Dint 1.94:=
tDext Dint−
2:=
t 0.22= pulg
pulg
pulg
137
TAM245TM y su equivalente API 5L templado y revenido
Limite a la fluencia
Resistencia ultima a la tracción
Resistencia teórica a la fatiga
• TOLERANCIA DE FABRICACIÓN
Sobre el diámetro nominal 1%
Sobre el espesor 5%
• FACTORES DE CORRECCIÓN APLICABLES A LA RESISTENCIA A LA FATIGA
FACTOR DE CARGA (Flexión)
FACTOR DE TAMAÑO
Sy 59900:= psi
Sut 89900:= psi
Set 0.5 Sut⋅:=
Set 44950= psi
C1 1:=
A95 0.0766 Dext⋅:=
A95 0.182=
dequiA95
0.0766:=
dequi 1.543=
0.3 dequi≤ 10≤ pulg
C2 0.869 dequi0.097−⋅:=
C2 0.83=
138
FACTOR DE SUPERFICIE (Elemento maquinado)
FACTOR DE TEMPERATURA T<450 C
FACTOR DE CONFIABILIDAD
LIMITE DE RESISTENCIA CORREGIDO A LA FATIGA
La sensibilidad de las muescas del material se determina según:
Constante de neuber para aceros Sut= 70 ksi
Radio de la muesca
Sensibilidad de la muesca
A 39.9:= b 0.995−:=
C3 ASut1000
b⋅:=
C3 0.45=
C4 1:=
C5 0.702:=
Se C1 C2⋅ C3⋅ C4⋅ C5⋅ Set⋅:=
Se 11934.51= psi
a 0.093 2:=
r 0.04:= pulg
q1
1a
r+
:=
q 0.68=
139
5.10 ANEXO 1.3 5.11
ANEXO 1.4 5.12 Factor de seguridad aceptable
• FACTORES DE CORRECCIÓN
FIGURA E-7 DEL LIBRO DE NORTON5.10
FIGURA E-8 DEL LIBRO DE NORTON5.11
FACTOR DE CONCENTRACIÓN A LA FATIGA
CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS PARA ESFUERZOS CORTANTES
FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS
5.12
Ktf 1.9:= flexion
Ktt 2.6:=
KtKtf Ktt+
2:=
Kt 2.25=
Kf 1 q Kt 1−( )⋅+:=
Kf 1.85=
Kts 2:=
Kfs 1 q Kts 1−( )⋅+:=
Kfs 1.68=
FSSy
32 Dext⋅
π Dext4 Dint
4−( ) Kfs Tmax⋅( )24 Kf⋅ Mmax⋅( )2+⋅
:=
FS 1.63=
Torsion
140
Tomando en cuenta que el motor otorgue un torque en sentido anti
horario el momento generado en el plano YX disminuye a 279300 N/mm
por lo tanto el factor de seguridad aumenta 1,9 con lo cual se comprueba
que no llega a un estado crítico.
5.13
Torque en sentido anti horario no conferido por el moto reductor ni de operación
Torque de entrada en sentido horario5.13
Myx 149521.56:= N mm⋅
Mmax Mzx2 Myx
2+:=
Mmax 2.62 105×= N mm⋅
Mmax Mmax1
9.8
⋅ 2.2
1
⋅ 1
25.4
⋅:=
Mmax 2.313 103×= Lb pulg⋅
FSSy
32 Dext⋅
π Dext4 Dint
4−( ) Kfs Tmax⋅( )24 Kf⋅ Mmax⋅( )2+⋅
:=
FS 2.54=
141
• DEFLEXIÓN MÁXIMA
Figura 5.43 Diagrama de fuerza aplicada al eje
Torque1 2.01 105×= N mm⋅
W1 L12⋅ 84.02=
Tt 622.28=
Tn 510.75=
FNeta Tt W1 L12⋅+( )2Tn
2+:=
FNeta 742.018= N
Dext 2.38= pulg
Dint 1.94= pulg
Iπ64
Dext4 Dint
4−( )⋅
25.4
1
4⋅:=
I 3.662 105×= mm4
L 1171:= mm
E 210000:= GPa
a1 584.5:= mm
142
• AGUJEROS RADIALES AL EJE HUECO
Cantidad mínima de agujero para poder evitar que exista presión interna
producida por los fluidos que se desplazan por el interior del eje hueco.
PUNTO DE ESTUDIO
La deflexión se produce donde se aplica la mayor carga al eje hueco
Juego que existe entre el eje hueco y el eje conducido es de 0.75 mm por lo tanto el eje interno no provoca al eje externo un punto de apoyo y por lo tanto no produce un factor crítico. Además la distancia crítica es a 584.5 mm donde se produce la mayor deflexión mientras que la distancia del eje conducido esta por los 479.3 mm.
Cantidad de agujeros mínimos
De esta manera se garantiza que no existirá presiones internas generadas por los fluido Distancia apropiada entre centros debe de estar entre 2 a 3 veces el diámetro del agujero radial
x2 a1:=
δ2FNeta6 E⋅ I⋅
1a1L
−
x23⋅ x2 a1−( )3− a1L
a12− 3 a1⋅ L⋅+ 2L2−( )⋅ x2⋅+
⋅:=
δ2 0.32−= mm
δMAXFNeta
3 E⋅ I⋅2 a13⋅ a14
L− L a12⋅−
⋅:=
δMAX 0.32−= mm
Dint 1.94=
a1π Dint
2⋅
42.956=:=
Dagu 0.79:=
aπ Dagu( )2⋅
40.49=:=
a1a
6.03=
pulg
pulg2
pulg
pulg2
143
VIII) DISEÑO DE LA SOLDADURA
Figura 5.44. Distancia máxima del tambor rotatorio con respecto al centro de gravedad
Electrodo E6011
Esfuerzo último a la tracción del electrodo
El diámetro del eje es:
El altura del cordón de soldadura es:
El área transversal de la soldadura es:
Su 468:= MPa
Dext 60.33:= mm
H 5:= mm
At 0.707 H⋅ π Dext⋅( )⋅:=
At 669.997= mm2
144
El torque producido en el eje es:
La fuerza producida por el contenido del tanque
El momento polar de inercia de un cordón de suelda circular sometido a torsión es:
La distancia entre el centro de gravedad y el punto más distante del tambor rotatorio
Los esfuerzos cortantes máximo y mínimo son:
El esfuerzo producido por el torque es:
MPa
Torque 200.747= N mm⋅
Fmin 0:= N
Fmax 706.3:= N
Ju 2πDext
2
3
⋅:=
Ju 1.725 105×= mm3
J 0.707 H⋅ Ju⋅:=
J 6.096 105×= mm4
ρ 365:= mm
οβ 0:=
Τvmin 0:= MPa
Τvmax2Fmax
At2.108=:= MPa
τtmin 0:= MPa
τtmaxTorque ρ⋅
J:=
τtmax 0.12=
145
El esfuerzo medio producido por la torsión es:
El esfuerzo medio alternante es:
La resistencia teórica a la fatiga es:
Los factores de corrección aplicables a la resistencia a la fatiga son:
FACTOR DE CARGA (Torsión)
FACTOR DE SUPERFICIE
FACTOR DE TEMPERATURA T<450 C
FACTOR DE CONFIABILIDAD
τ τtmax 2Τvmax 2+ 2 τtmax⋅ Τvmax⋅ cos
β57.3
⋅+:=
τ 2.229= MPa
τmτ2
1.114=:= MPa
Kf 2:=
τa Kf τm⋅ 2.229=:= MPa
Se 0.5 Su⋅ 234=:= MPa
C1 0.577:=
A 272:= b 0.995−:=
C2 A Su( )b⋅:=
C2 0.599=
C3 1:=
C4 1:=
146
IX) SELECCIÓN DE RODAMIENTOS
5.14
Catalogo Rodamientos FAG
El límite de resistencia corregido a la fatiga es:
Figura 5.45. Características de rodamientos FAG5.14
Se C1 C2⋅ C3⋅ C4⋅ Se⋅:=
Se 80.92= MPa
Ssu2
3Su⋅ 312=:= MPa
SsuFS
τmSsu τa⋅
Se+
FSsSsu
τmSsu τa⋅
Se+
:=
FSs 32.14=
147
5.15
Catalogo SYC soporte para rodamientos
Analizando todas nuestras exigencias y tomado en cuenta que la fuerza axial cambia de sentido. La mejor opción es RODAMIENTOS DE BOLAS DE CONTACTO ANGULAR DE DOBLE HILERA
d = 2 3/8"
Figura 5.46 Esquema de un rodamiento de bolas. Rodamientos FAG.
Con soporte tipo o chumacera UPC 212-38
Figura 5.47. Características técnicas SYC5.15
148
5.3. SECADO
5.3.1. PARÁMETROS DE DISEÑO
El Diseño de la secadora es un sistema mecánico que es acoplable y
complementario al sistema mecánico de lavado, basándose en el
dimensionamiento ya establecido del mismo para el Diseño de la
secadora.
Para el secado del PE-HD después del lavado y centrifugado se
considera que el materia absorbe 1% de la misma agua que se utilizo en
el lavado.
El sistema seca el PE-HD con aire caliente a 115ºC.
Los sistemas se ensamblan mediante un acople fijado a la estructura la
cual tiene una facilidad de montaje y desmontaje de las mangueras de
conexión tanto para el agua como para el aire caliente.
El ingreso del aire caliente se lo realiza por el acople anclado a la
estructura que conducirá el fluido por el interior del eje que es un tubo
mecánico con agujeros en disposición radial permitiendo el ingreso del
aire caliente en el tanque hermético.
Para poder desfogar el aire caliente saturado del sistema se utiliza
sistema tipo sello laberinto con desfogue de cuello de ganso que se
localiza en el acople fijo y así eliminar el agua condensada al sistema de
alcantarillado.
a) REQUISITOS MÍNIMOS
Una maquina de Diseño sencillo de fácil construcción, bajo
mantenimiento y sencilla operación.
El Diseño se basara en una secadora por aire caliente con flujo de aire
forzado.
El proceso de limpieza se hace necesario pues con el plástico reciclado
lavado adsorbe humedad y esto hace que su calidad se deteriore,
además de que es un requisito indispensable para la inyección que la
materia prima sea limpia y seca.
149
Para el diseño se debe cumplir con requisitos o datos iníciales.
• Capacidad de lavado 20 Kg.
• Operación una vez cada día.
• Garantizar el secado del plástico.
• Facilidad de operación.
b) ELEMENTO CRITICO
El Diseño del elemento crítico; es la cuantificación de la cantidad de
calor necesario para el proceso de secado que será suministrado por
resistencias eléctricas así como la cantidad de aire necesario para
intercambio de calor por flujo forzado; necesario un secado óptimo y el
tiempo estimado de secado.
150
5.3.2. DISEÑO MECÁNICO
a) MEMORIA DE CALCULO
I) CALOR NECESARIO PARA EL SECADO
CAPACIDAD PARA EL SECADO
CALOR GANADO
AIRE = PE-HD+ RECIPIENTE + HUMEDAD
• CALOR GANADO POR EL AIRE
Temperatura de entrada al ventilador
ºK
Temperatura de entrada a la tolva
ºK
Temperatura de salida de la tolva
Pdiaria 20:= Kgdia
Tent 15 273+:=
Tent 288=
Tsec.ent 115 273+:=
Tsec.ent 388=
Tsec.sal 100 273+:=
Tsec.sal 373= ºK
TmTent Tsec.ent+
2:=
Tm 338= ºK
151
5.16
Pág. 839 Libro INCROPERA
Tabla 5.5. Tabla de propiedades termofísicas de gases a presión atmosférica5.16
Velocidad promedio de aire para el secado suministrado por el ventilador
Área de tubería circular de 2" de diámetro interno
300 338−300 350−
1.1614 ρ−1.1614 0.9950−
solve 1.034936→
ρ 1.035:= kg
m3
Cp 1.008:= KJKg ºK⋅
300 338−300 350−
184.6 µ−184.6 208.2−
solve 202.536→
µ 202.54 10 7−⋅:= N s⋅
m2
Kgm s⋅
300 338−300 350−
0.707 Pr−0.707 0.700−
solve 0.70168→
Pr 0.702:=
ν 2:= ms
D 1.93925.4
1
⋅ 1
1000
⋅:=
152
Viscosidad dinámica
Flujo turbulento
Con flujo turbulento se mejora la transferencia de calor
FLUJO MÁSICO
D 0.049= m
Aπ D2⋅
4:=
A 1.905 10 3−×= m3
Reynolds
Reynoldsρ ν⋅ D⋅
µ:=
vµ
ρ:=
v 1.957 10 5−×=m2
s
Reynoldsν D⋅
v:=
Reynolds 5033.51=
Reynolds 4000>
maire ρ ν⋅ A⋅:=
maire 3.944 10 3−×= Kgs
Qgaire maire Cp⋅ Tsec.ent Tent−( )⋅:=
Qgaire 0.398= KJs
153
5.17
Temperatura promedio del sistema mecánico en operación secadora.
• CALOR GANADO POR EL PE-HD
Por la cantidad de material a ser secado se procederá a realizar esta proceso una vez por día por motivos de costo de operación y capacidad de la misma.
Kg
KJ
• CALOR GANADO POR EL RECIPIENTE
Temperatura media de la maquina5.17
mpehd Pdiaria:=
Pdiaria 20=
Cp 2.3:= KJKg ºK⋅
Tlav 13 273+ 286=:= ºK
Tsec 100 273+ 373=:= ºK
Qgpehd mpehd Cp⋅ Tsec Tlav−( )⋅:=
Qgpehd 4.002 103×=
macero 66.32:= Kg
Tmed 60 273+ 333=:= ºK
ºKTamb 15 273+ 288=:=
Qgrecp macero Cp⋅ Tmed Tamb−( )⋅:=
Qgrecp 6.864 103×= KJ
154
5.18
Tablas termodinámicas de CARLOS J RENEDO
• CALOR GANADO POR LA HUMEDAD
masa de agua es el 1% de la masa PE-HD lavado
temperatura de ebullición del agua
Tabla 5.6. Tabla de propiedades térmicas del agua5.18
Calor sensible + Calor latente
Qgagua = Qsagua+Qlagua
ma Pdiaria1
100⋅:=
ma 0.2= Kg
Temb 91 273+:=
Temb 364= ºK
TmTlav Temb+
2:=
Tm 325= ºK
320 325.5−320 340−
1238.6 hfg−
1238.6 1027.9−solve 1180.6575→
hfg 1180.66:= KJKg
Qgagua ma Cp⋅ Tsec Tlav−( )⋅ ma hfg⋅+:=
Qgagua 276.152= KJ
155
II) RESISTENCIA ELÉCTRICA REQUERIDA
III) CAPACIDAD DEL VENTILADOR
Debido a la transferencia de calor, existente por las perdidas en la convección, conducción y radiación hacia el exterior se incrementado en un 7% el valor de la resistencia como un factor de seguridad
Comercialmente
FLUJO DE AIRE DE SECADO
ALTITUD NIVEL DEL MAR
PRESIÓN ATMOSFÉRICA EN SANGOLQUI
Entrada del aire al ventilador
Entrada al tanque
Presión de vapor
Qg Qgaire( )1.07:=
Qg 0.425= KW
Qg 0.450:= KW
h 2510:= m
P101325 1 2.25577 10 5−⋅ h⋅−( )5.2588
103:=
P 74.58= KPa
Te 15 273+:=
Te 288= K
HR 0.60:= %
KTeT 115 273+ 388=:=
HR 0.60:= %
Td 115:= ºc
156
5.19
ANEXO 1.13 5.20
ANEXO 1.14
Relación de mezcla
Salida del tanque
Tanque
Entalpia de entrada5.19
Entalpia de salida5.20
Pv6.11 e
17.27 Td⋅Td 237.3+
⋅
10:=
Pv 171.52= KPa
w 0.62198Pv
P Pv−
⋅:=
w 1.1−=
TsT 100 273+ 373=:= K
KJKgh1 110.61:=
h2 117.16:= KJKg
Qg maire h2 h1−( )⋅:=
maireQg
h2 h1−( ):=
maire 0.069= Kgs
157
5.21
Pág. 839 Libro INCROPERA
Densidad del aire a temperatura de entrada al ventilador y de salida del tanque
Tabla 5.7. Propiedades termofísicas de gases a presión atmosférica del aire5.21
250 288−250 300−
1.3947 ρ1−1.3947 1.1614−
solve 1.217392→
ρ1 1.22:= Kg
m3
350 388−350 400−
0.995 ρ2−0.995 0.8711−
solve 0.900836→
ρ2 0.9:= Kg
m3
ρaireρ1 ρ2+
2:=
ρaire 1.06= Kg
m3
Flmaireρ aire
3.283
1
⋅ 60
1
⋅:=
Fl 137.23= ft3
minCFM( )
Flmaireρaire
3600
1
⋅:=
Fl 233.33= m3
h
158
IV) TIEMPO DEL SECADO
El tiempo estimado de secado de PE-HD es de 7 horas, sin tomar en
cuenta que el sistema está en movimiento (rotatorio) y por lo tanto el
tiempo de secado se pueden reducir a la mitad5.22 ya que se genera un
efecto de rozamiento entre el aire caliente y las partículas del PE-HD
aumentado así la transferencia de calor.
Tiempo de secado de 3.5 horas para el estudio de costos de operación.
La cuantificación real del tiempo de secado se realizara de manera
experimental.
5.22
Recomendaciones Ing. Ojeda y Ing. Pérez docentes DECEM
Qgaire=Qgpehd+Qgrecp+Qgagua
Qgpehd 4.002 103×= KJ
KJ
Qgagua 276.152= KJ
Qgsec Qgpehd Qgrecp+ Qgagua+:=
KJ
Qg 0.45= KWKJs
Horas
Qgrecp 6.864 103×=
Qgsec 1.114 104×=
QgsecQg
1
3600
⋅ 6.9=
159
5.4. LAVADO Y SECADO
Los procesos de lavado y secado del PE-HD se realizan en un mismo
sistema mecánico diseñado para poder satisfacer las necesidades y
requerimientos de estos dos procesos.
Por lo cual se realizara planos de construcción tanto para la lavadora
como para la secadora en este capítulo que al fin son los mismos planos
y los mismos elementos normados.
5.4.1. DISEÑO MECÁNICO
a) SELECCIÓN DE ELEMENTOS NORMALIZADOS
I) MOTO REDUCTOR
Cantidad = 1
Con las exigencias se propone un motor reductor tipo: 5.23
Motor: REDUCTOR LINEAL 3HP
Modelo: P/HEL C412 P19,8 P100 B5B3
Con su respectivo variador de frecuencia.
II) POLEAS Características
Disco solido para una sola banda
Material: Aluminio forjado
Cantidad: 2
Dimensiones
Ancho: 25 mm
Diámetro externo: 200 mm
5.23
Inducom Anexo
Potencia = 3 Hp
Torque = 279.3 N.m
Rev. = 1200 rpm
Reductor
Rev. = 43 a 780 rpm
Motor
160
Para la conducida
Diámetro interno: 30 mm
Para la conductora
Diámetro interno: Dependiendo del eje del motor
Figura 5.48. Polea de aluminio5.24
III) BANDAS Se utilizara un sistema de banda de transmisión de fuerza desde el moto
reductor a eje de transmisión minimizando así las vibraciones
Figura 5.49. Banda de transmisión de fuerza5.25
5.24
http://www.disvecazulia.com/DISVECA/Productos%20Imagenes/Imagenes_
Productos_P.htm 5.25
http://www.acdelco.mx/bandas.html
Distancia entre centros: 611 mmMin. 580 mmMáx. 660 mm
Longitud: 1850 mm
Tipo: B#71
Cantidad : 1
161
IV) CHAVETAS Material: Acero ASTM A36
Dimensiones
Largo: 15 mm
Ancho: 6 mm
Profundidad: 6 mm
Cantidad: 1
V) EJE HUECO Un requerimiento del sistema mecánico es que el flujo en el caso del
lavado “agua” y el caso del secado “aire caliente” debe de ser
suministrado hacia el sistema por el interior del eje, por lo tanto se
escogió para esta aplicación un tubo sin costura (tubo mecánico),
necesario para poder resistir las cargas generadas por el proceso como
también la existencia en el mercado del mismo.
Por lo tanto se necesita un tubo sin costura calibre 80 de 2 pulg de
diámetro interno.
Tabla 5.8. Características técnicas del tubo sin costura calibre 80 de 2” 5.26
El cual debe de ser TAM245TM y su equivalente API5L templado y
revenido.
Y de un largo bruto especificado en planos.
5.26 Catalogo de TEMARIS
162
VI) TUBO CONDUCIDO Para conducir los fluidos dentro del tanque hermético se utilizara un tubo
sin costura (tubo mecánico) calibre 40 de 1 ½” de diámetro interno.
Tabla 5.9. Características técnicas del tubo sin costura calibre 40 de 1 1/2” 5.27
El cual debe de ser TAM245TM y su equivalente API5L.
Y de un largo bruto especificado en planos.
VII) NEPLOS Conector entre la tapa derecha y la válvula de bola de desfogue de 11/4”
roscado en su totalidad.
Neplo
Características:
Material: Acero galvanizado
Diámetro: 1 1/4 Pulg
Longitud: 2 Pulg
Cantidad: 1
Figura 5.50. Neplo de 1 ¼ pulg x 25 mm5.28
5.27
Catalogo de TEMARIS 5.28
http://val-sa.com/Conexiones.php
163
Neplo con garganta
Características:
Material: Acero galvanizado
Diámetro: 1 Pulg
Longitud: 1 Pulg
Cantidad: 1
Figura 5.51. Neplo con garganta de Ø1” x 2”5.29
VIII) VÁLVULA DE BOLA Paso total, accionada por palanca de ¼ vuelta
Cuerpo de bronce y bola cromada
Para uso; Aire, agua, aceite y gases.
Desfogue de agua
Diámetro interno: 1 1/4 Pulg
Cantidad: 1
De alimentación de agua o aire
Diámetro interno: 1 3/4 Pulg
Cantidad: 1
5.29
http://www.ingesev.com/Niple.html
164
Figura 5.52 Válvula de bola5.30
IX) EMPAQUES Se utilizara como sello de caucho alrededor para evitar filtraciones o
fugas de los fluidos
Características
Material: Caucho
Ubicación: Entre compuerta y tanque barolado
Dimensiones: Ver en planos
Espesor: 6 mm
Cantidad: 1
Figura 5.53. Empaque de caucho1. Diseño: Campana-Loayza
5.30 Catalogo Vignola industrial
165
Características
Material: Caucho
Ubicación: Entre mirilla y tanque barolado
Dimensiones: Ver en planos
Espesor: 3 mm
Cantidad: 1
Figura 5.54. Empaque de caucho2. Diseño: Campana-Loayza
X) MIRILLA Mirilla transparente para verificar el nivel del agua y nivel del PE-HD
Características
Material: Acrílico de alto impacto
Ubicación: Mirilla en la tapa izquierda del tanque hermético
Dimensiones: Ver en planos
Cantidad: 1
Figura 5.55. Mirilla de acrílico Diseño: Campana-Loayza
166
XI) TAPÓN Tapón de caucho para limitar el alcance del agua dentro del eje hueco
Características
Material: Caucho
Ubicación: Tapón para limitar el alcance del agua dentro del
eje hueco
Dimensiones: Ø1.94 pulg x 1 pulg
Cantidad: 1
Figura 5.56. Tapón de caucho
XII) FILTROS Son elementos metálicos diseñados para una amplia variedad de
aplicaciones. La media filtrante consiste de hilos metálicos entrelazados
lo cual atrapa sólidos. La media filtrante metálica se encuentra dentro de
un marco de acero estos filtros son 100% lavables y se encuentran en
una variedad de tamaños.
Tubo mecánico
Tipo: Media “malla” metálica
Ubicación: Alrededor del eje en el interior del tanque hermético
Dimensiones: 1000 mm x 200 mm
Luz: 3 mm
Cantidad: 1
167
Figura 5.57. malla metalica5.31
Desfogue
Tipo: Cilindro metálico en forma cónica
con media metálica
Ubicación: En el Neplo de salida
Dimensiones: 1 pulg de diámetro interno
Cantidad: 1
Figura 5.58. Filtro cilíndrico metálico5,32
5.31
http://www.rayter.es/prod2.htm 5.32
http://www.drpez.net/panel/showthread.php?t=295317
168
XIII) RODAMIENTOS Y CHUMACERAS Se utilizara dos rodamientos de bolas de contacto angular de doble
hilera para cargas axiales con chumaceras en conjunto o separadas.
Rodamiento
Tipo: 3212B.2ZR.TVH FAG
Ubicación: Sujeción completa
Diámetro del eje: 2 3/8 pulg
Cantidad: 2
Chumacera
Tipo: UPC 212-38 SYC
Ubicación: Sujeción completa
Diámetro del eje: 2 3/8 pulg
Cantidad: 2
Figura 5.59. Chumacera tipo SKF5.33
XIV) CUELLO DE GANSO Desfogue5.34
Tipo: Tubería de acero galvanizado
Ubicación: Salida del acople
Diámetro: 1 pulg
Largo del desfogue: 32 pulg
Cantidad: 1
5.33
http://www.skf.com/portal/skf/home/products?maincatalogue=1&lang=en&newlink
=2_11_1 5.34
Para poder desfogar el aire saturado y el agua condensada del sistema de secado hacia e
drenaje.
169
Figura 5.60. Cuello de ganso Diseño: Campana-Loayza
XV) ELEMENTOS DE SUJECIÓN
CHUMACERAS
Tipo: Perno hexagonal de cuello cuadro
Tamaño: M16x90
Longitud roscada: 26
Clase: 4.6
Ubicación: Chumaceras fijadas a estructura
Cantidad: 4
Tipo: Tuerca hexagonal
Tamaño: M16
Clase: 4.6
Ubicación: Chumaceras fijadas a estructura
Cantidad: 4
170
BOCÍN DE SUJECIÓN Y SEPARACIÓN
Tipo: Prisionero punta plana
Tamaño: M4x6
Clase: 4.6
Ubicación: Fijación del bocín al eje hueco
Cantidad: 6
COMPUERTA DEL TANQUE HERMÉTICO
Tipo: Perno mariposa
Tamaño: M10x30
Clase: 4.8
Ubicación: Compuerta del tanque hermético
Cantidad: 4
Tipo: Tuerca hexagonal
Tamaño: M10
Clase: 5.8
Ubicación: Tanque hermético
Cantidad: 4
MIRILLA
Tipo: Perno allen
Tamaño: M8x16
Clase: 4.6
Ubicación: Mirilla y tanque barolado
Cantidad: 4
Tipo: Tuerca hexagonal bridada
Tamaño: M8
Clase: 4.6
Ubicación: Mirilla y tanque barolado
Cantidad: 4
171
CORAZA DE PROTECCIÓN
Tipo: Perno hexagonal
Tamaño: M8x40
Clase: 4.6
Ubicación: Protección de la banda polea
Cantidad: 2
Tipo: Tuerca hexagonal
Tamaño: M8
Clase: 4.6
Ubicación: Protección de la banda polea
Cantidad: 2
EJE ACOPLE
Tipo: Perno hexagonal
Tamaño: M8x30
Clase: 4.6
Ubicación: Polea con acople de polea
Cantidad: 1
Tipo: Arandela plana
Tamaño: M8 Øext 50
Clase: 4.6
Ubicación: Polea con acople de polea
Cantidad: 1
ACOPLE
Tipo: Perno hexagonal
Tamaño: M10x100
Longitud roscada: 26
Clase: 4.8
Ubicación: Unión de las tapas del acople
Cantidad: 4
172
Tipo: Tuerca hexagonal abridada
Tamaño: M10
Clase: 4.8
Ubicación: Unión de las tapas del acople
Cantidad: 4
Tipo: Perno hexagonal
Tamaño: M8x40
Clase: 4.6
Ubicación: Acople fijación estructura fija
Cantidad: 3
Tipo: Tuerca hexagonal
Tamaño: M8
Clase: 4.6
Ubicación: Acople fijación estructura fija
Cantidad: 3
Tipo: Perno mariposa
Tamaño: M4x14
Clase: 4.6
Ubicación: Purga de agua
Cantidad: 1
173
BASE DE RESISTENCIAS ELÉCTRICAS
Tipo: Perno allen
Tamaño: M6x25
Clase: 4.6
Ubicación: Base de resistencias a la estructura fija
Cantidad: 4
Tipo: Tuerca hexagonal
Tamaño: M6
Clase: 4.6
Ubicación: Base de resistencias a la estructura fija
Cantidad: 4
Tipo: Arandela plana
Tamaño: M6
Clase: 4.6
Ubicación: Base de resistencias a la estructura fija
Cantidad: 4
ACOPLE DEL SOPLADOR
Tipo: Perno cabeza cilíndrica
Tamaño: M6x10
Clase: 4.6
Ubicación: Unión entre soplador y reductor cuadrado redondo
Cantidad: 4
174
XVI) SOPLADOR DE AIRE Se necesita un soplador de aire 250 m^3/h.
Los parámetros de evaluación que hemos escogido están ordenados en
forma descendente; se tomaron debido a la importancia para el
desarrollo de sistema mecánico de secado del PE-HD.
• Caudal
• Precio
• Tamaño
• Instalación
• Peso
El tamaño y la instalación tienen la misma importancia.
Cuantificación de pesos por importancia
# Parámetros de evaluación 1 2 3 4 5 6 P WF 1 Caudal 0 1 1 1 1 1 5,0 33,3 2 Precio 0 1 1 1 1 4,0 26,7 3 Tamaño 0 0,5 1 1 2,5 16,7 4 Instalación 0,5 0 1 1 2,5 16,7 5 Peso 0 1 1,0 6,7 TOTAL 15,0 100
Características técnicas5.35
Ponderación:
Caudal Tamaño
Peso 1G 120 9 1G 120 10 1G 120 10 RLB 120 10 RLB 120 9 RLB 120 6 D2E 146 8 D2E 146 8 D2E 146 6
Precio Instalación 1G 120 10 1G 120 8
RLB 120 10 RLB 120 8 D2E 146 8 D2E 146 8
5.35
Anexo
175
PARÁMETROS DE SELECCIÓN WF 1G 120 RLB 120 D2E 146
RT PUNTAJE RT PUNTAJE RT PUNTAJE Caudal 33,33 9 3,00 10 3,33 8 2,67 Precio 26,67 10 2,67 10 2,67 8 2,13 Tamaño 16,67 10 1,67 9 1,50 8 1,33 Instalación 16,67 8 1,33 8 1,33 8 1,33 Peso 6,67 10 0,67 6 0,40 6 0,40
TOTAL 8,00 7,90 6,53
Por lo tanto el soplador de aire será del modelo 1G 120 de la marca
ebm-papst o su similar G2 E120-CR21-01.
Figura 5.61 1G 120 single inlet, Ø1205.36
XVII) ACOPLE CUADRADO A REDONDO Para la instalación de las mangueras flexibles circulares al soplador con
salida rectangular se debe de comprar un acople que cambie la salida de
cuadrado a redondo para su aplicación.
5.36
Catalogo EBM-PAPST
176
Figura 5.62 Acople cuadrado a redondo Diseño: Campana-Loayza
XVIII) CONDUCTO DE ALUMINIO SEMI RÍGIDO DEL SECADOR Tubería semi-rígida de conexión entre el secador y la tobera la cual
tienen un diámetro de 2 pulg. de longitud de 1 m. ideal para aire entre
una temperatura range-30ºC a +130ºC, optimo para canalizaciones
redondas u ovaladas.5.37
Con sus respectivas abrazaderas para una buena sujeción y
hermeticidad.
Figura 5.63 Tubería semi rígida de aluminio con abrazaderas de sujeción y hermeticidad.5.38
5.37http://spanish.alibaba.com/product-gs/dryer-semi-rigid-aluminum-duct- 28134215.html 5.38http://spanish.alibaba.com/product-free-img/semi-rigid-aluminum-duct-228881588.html
177
XIX) RESISTENCIAS ELÉCTRICAS Resistencias conformables (RCO)5.39
CANTIDAD 1
Tipo: 6x6
Ø interior: 30
A (ancho): 56
V (voltios): 230 V
W (watios); 250 W
S (conexiones): 1000 mm/nº2
Dirección de salida: Radial
Termopar FE-CuNi; Si
CANTIDAD 1
Tipo: 6x6
Ø interior: 30
A (ancho): 30
V (voltios): 230 V
W (watios); 200 W
S (conexiones): 1000 mm/nº2
Dirección de salida: Radial
Termopar FE-CuNi; Si
CANTIDAD 1
5.39 Catalogo RCI RESISTENCIA CALOR INDUSTRIAL S.L. www.resistencias-rci.es
178
Figura 5.64. Esquema de la resistencia eléctrica
XX) PANEL DE CONTROL El panel de control será el encargado de activar al soplador de aire y a
las resistencias eléctricas como también dar marcha al motor reductor.
Todo esto desde el mismo tablero de control
Mediante los siguientes elementos;
SOPLADOR DE AIRE
• Toggle switch5.40: interruptor ON-OFF
RESISTENCIA ELÉCTRICAS
• Toggle switch: interruptor ON-OFF
MOTO REDUCTOR
• Toggle switch: interruptor ON-OFF
5.40 Traducción: Interruptor de palanca
179
ELEMENTOS VARIOS PARA BUEN FUNCIONAMIENTO5.41
Block de terminales5.42
Protección contra corto circuito5.43
Protección térmica de seguridad5.44
Protección contra falta de aire5.45
5.4.2. PLANOS
Véase ANEXO 7.2
5.41 Manual para el buena instalación CALELEC anexo 5.42 Tablilla de terminales para voltaje de fuerza y control 5.43 Fusibles y block de fusibles 5.44 Interruptor límite de temperatura operación manual o automático 5.45 Interruptor diferencial de flujo de aire
180
CAPÍTULO 6 ANÁLISIS ECONÓMICO Y FINANCIERO
6.1 ANÁLISIS ECONÓMICO
El análisis económico nos permite establecer la factibilidad y rentabilidad
del proyecto a realizarse por la FMSB S.A., por lo cual se detallara a
continuación los costos totales del proyecto, desglosados en directos e
indirectos, y con un porcentaje por imprevistos.
6.1.1 COSTOS INDIRECTOS
Son aquellos costos indirectos que comprenden los gastos que no
influyen directamente en el costo del bien pero son necesarios para su
realización.
Tabla 6.1. Descripción de costos indirectos
GASTOS VARIOS DESCRIPCIÓN COSTO $
Insumos de oficina 200 Transporte 150 Servicios básicos 100 Imprevistos 250 TOTAL 700
7 Elaboración: Campana-Loayza 8
6.1.2 COSTOS DIRECTOS
Los costos directos o de contribución son aquellos efectuados durante la
ejecución del proyecto, y por tanto forman parte integral del mismo.
a) ASESORAMIENTO PROFESIONAL
Tabla 6.2 . Asesoramiento profesional
CARGO NOMBRE Horas Total DIRECTOR Ing. Hernán Ojeda 40 350
CODIRECTOR Ing. Pablo Figueroa 40 350
TOTAL $ 700
Elaboración: Campana-Loayza
182
b) DISEÑO E INGENIERÍA
Tabla 6.3. Diseño e ingeniería
CARGO NOMBRE Horas Costo hora Total
RESPONSABLES DEL PROYECTO
HÉCTOR LOAYZA 640 3,50 2240
ANDRÉS CAMPANA 640 3,50 2240
TOTAL $ 4480
Elaboración: Campana-Loayza
c) PRESUPUESTO GENERAL
Descripción de costos por concepto de construcción y montaje de los
elementos mecánicos para los diferentes sistemas mecánicos tomando
en cuenta el material, la cantidad de materia prima, el tiempo de
construcción, la mano de obra, los gastos de fabricación, los costos de
producción, los gastos administrativos y los costos de operación.
Descrito por separado para el sistema mecánico de molido y lavado-
secado
Todos los costos están sustentados con proformas6.1.
6.1
ANEXO 3
183
I) TRITURADORA COSTOS DE MAQUINADO
TIEMPO
VOLUMEN (mm3)
PESO BRUTO (Kg)
Horas
CANT MATERIAL
1 1877,97
1.1 EJE 1 AISI 6115 4062318,58 31,9 9,0 36 288,0 129,6 453,6 68,0 68,0 521,64
1.2 SUJETADOR DE LAS CUCHILLAS 6 AISI 4340 450000 21,2 60,0 240 110,4 49,7 400,1 60,0 60,0 460,09
1.3 CUCHILLAS MOVILES 8 DF2 210080 13,2 60,0 240 79,2 35,6 354,8 53,2 53,2 408,07
1.4 FUSIBLE 24 ASTM A36 14784 2,8 30,0 120 210,0 94,5 424,5 63,7 63,7 488,18
TIEMPO
CANTVOLUMEN
(mm3)CANTIDAD
(Kg)Horas
2 559,69
2.1 TOLVA 1 ASTM A366 3573919 28,06 45,0 180 168,3 75,7 424,1 63,6 63,6 487,69
2,2 APOYOS 2ASTM A36
102850 1,61 6,0 24 9,7 4,4 38,0 5,7 5,7 43,76
2,3 APOYOS POSTERIORES 2ASTM A36
48000 0,75 4,5 18 4,5 2,0 24,6 3,7 3,7 28,24
TIEMPO
CANTVOLUMEN
(mm3)CANTIDAD
(Kg)Horas
3 1579,73
3.1 PLANCHA LATERAL 2 BOHLER K100633413 9,94 36,0 144 121,3 54,6 319,9 48,0 48,0 367,91
3.2 PLANCHA FRONTAL 2 BOHLER K1001565275 20,00 36,0 144 244,0 109,8 497,8 74,7 74,7 572,47
3.3 CUCHILLA FIJA 2 BOHLER K460 324000 5,09 97,5 390 44,8 20,1 454,9 68,2 68,2 523,14
3.4 ANGULO ESTRUCTURAL 1 ASTM A3664574216,21 35,00 7,5 30 49,0 22,1 101,1 15,2 15,2 116,21
Costo Materia prima
ORDCOSTO PROD.
Gastos Adm. (15%)
Costo de operación
FMSB SANTA BÁRBARA PRESUPUESTO DE MANUFACTURA DE ELEMENTOS MECANICOS N ECESARIOS PARA EL SISTEMA DE TRITURACIÓN DE PE-HD
Gastos de fabricación
ARTICULO Costo totalCosto MOD
DESCRIPCIÓN (mm)
REQUERIMIENTO DE MATERIA PRIMA
Costo totalDESCRIPCIÓN (mm)
Costo de operación
Costo totalDESCRIPCIÓN (mm)
ORD ARTICULOCosto MOD
Costo Materia prima
Gastos de fabricación
COSTO PROD.
Costo MOD
REQUERIMIENTO DE MATERIA PRIMA
REQUERIMIENTO DE MATERIA PRIMA
ORDGastos
Adm. (20%)
DIMENSIONES BRUTAS
SISTEMA DE CORTE
Gastos Adm. (20%)
Costo de operación
285 x 175 x 12.7
425 x 145 x 25.4
450 x 45, e=16
Perfil L. 75 x 75 x 6 x 6000
ARTICULO
BASTIDOR, SOPORTE Y CUCHILLAS FIJAS
Ø90 x 700
150 x 150, e=20
202 x 52, e=20
42 x 22, e=16
85 x 55 x 22
120 x 16 x 25
500 x 600 x 460, e= 3
Costo Materia prima
Gastos de fabricación
COSTO PROD.
TOLVA DE ALIMENTACIÓN
184
TIEMPO
CANTVOLUMEN
(mm3)CANTIDAD
(Kg)Horas
4 259,04
4.1 POLEA CONDUCIDA 1 ALUMINIO FORJ. 11367237,19 30,69 1,5 6 60,0 27,0 93,0 14,0 14,0 106,95
4.2 POLEA CONDUCTORA 1 ALUMINIO FORJ. 1197321,27 3,23 1,5 6 15,0 6,8 27,8 4,2 4,2 31,91
4.3 ACOPLE DE LA POLEA 1 ALUMINIO FORJ. 1050164,28 2,84 15,0 60 25,0 11,3 96,3 14,4 14,4 110,69
4.4 CHAVETA DEL EJE DEL MOTOR 1 ASTM A36 9025 0,07 0,8 3 0,4 0,2 3,6 0,5 0,5 4,16
4.5 CHAVETA DEL ACOPLE 1 ASTM A36 24003 0,19 0,8 3 1,1 0,5 4,6 0,7 0,7 5,34
4,6 CARCASA PROTECTORA 1 ASTM A366 1266648 9,94 24,0 96 66,8 30,1 192,9 28,9 28,9 221,82
TIEMPO
CANTVOLUMEN
(mm3)CANTIDAD
(Kg)Horas
5 270,60
5,1 COMPUERTA TRASERA 1 ASTM A366 609860,52 4,79 36,0 144 32,2 14,5 190,6 28,6 28,6 219,25
5,2 TAPA POSTERIOR 1 ASTM A366 270000 2,12 6,0 24 14,2 6,4 44,7 6,7 6,7 51,35
TIEMPO
VOLUMEN (mm3)
CANTIDAD (Kg)
Horas
6 173,36
6.1 RECIPIENTE CONTENEDOR 1 ASTM A366 547404 4,30 7,5 30 28,9 13,0 71,9 10,8 10,8 82,65
6,2 TAPA LATERAL 1 ASTM A366 192000 1,51 0,8 3 10,1 4,6 17,7 2,7 2,7 20,34
6,3 TAPA LATERAL DEL MOTOR 1 ASTM A366 112000 0,88 0,8 3 5,9 2,7 11,6 1,7 1,7 13,30
6,4 BANDEJA DE CAIDA 1 ASTM A366 413400 3,25 4,5 18 21,8 9,8 49,6 7,4 7,4 57,06
TIEMPO
Horas
490,50
TOTAL HORAS TALLER (2 PERSONAS) 122,63TOTAL DÍAS 15,33
105 x 18 x 12.7
100 x 9.5 x 9.5
4.720
Gastos de fabricación
Costo Materia prima
Costo MOD
285 x 175 x 12.7
780 x 530 x 1
350 x 320 x 1
600 x 320 x 1
Costo total
Gastos de fabricación
COSTO PROD.
Gastos Adm. (20%)
Costo de operación
Costo total
VARIOS
REQUERIMIENTO DE MATERIA PRIMA
REQUERIMIENTO DE MATERIA PRIMA
DESCRIPCIÓN (mm)
COSTO TOTAL
TOTAL DE HORAS HOMBRE REQUERIDAS
450 x 280 x 240
450 x 200 x 3
ARTICULO
SISTEMA DE TRANSMISIÓN
COMPUERTA DE REVISION TRASERA
Costo de operación
Gastos Adm. (20%)
Costo de operación
COSTO PROD.
Gastos Adm. (20%)
ARTICULO
DESCRIPCIÓN (mm)
Øext 170, Øint 40, e= 63
1000 x 760 x 3
ORD ARTICULOCosto MOD
Costo Materia prima
Øext 500, Øint 75, e= 63
Costo totalCosto MOD
Costo Materia prima
Gastos de fabricación
COSTO PROD.
DESCRIPCIÓN (mm)
REQUERIMIENTO DE MATERIA PRIMAORD
Øext 250, Øint 75, e= 40
ORD
Elaboración: Campana-Loayza
185
ELEMENTOS DE SUJECIÓN
PERNO CLASE 4.6
CANTIDAD DESCRIPCIÓN TIPO PRECIO UNITARIO
PRECIO TOTAL
24 M10 x 50 x 26 HEXAGONAL 0,35 8,40 10 M6 x 30 x 18 HEXAGONAL 0,09 0,90 2 M10 x 70 x 30 HEXAGONAL 0,53 1,05
50 M6 ESTRELLA 0,03 1,68
TUERCA CLASE 4.6
CANTIDAD DESCRIPCIÓN TIPO PRECIO UNITARIO
PRECIO TOTAL
2 M10 HEXAGONAL 0,12 0,24
CANTIDAD 86 TOTAL 12,27 Elaboración: Campana-Loayza
MATERIALES
TIPO DE ACERO COSTO KG
PESO KG VALOR
AISI 6115 9,0 32,0 288,0 AISI 4340 9,2 12,0 110,4 DF2 8,8 9,0 79,2 ASTM A36 6,0 35,0 210,0 BOHLER K100 12,2 30,5 372,1 ASTM A366 6,7 15,0 100,8 ANGULO ESTRUCTURAL 1,4 35,0 49,0 TOTAL 1209,5
Elaboración: Campana-Loayza
ELEMENTOS ESTÁNDAR
CHUMACERAS CANTIDAD SUBTOTAL MOTOR ELÉCTRICO 20 HP 1 780,0 CHUMACERAS 2 324,8 BANDAS 3 40,0 GARRUCHAS 4 12,0 VENTILADOR 1 40,0 TOTAL 1196,8
Elaboración: Campana-Loayza
186
RESUMEN
DESCRIPCIÓN CANTIDAD SUBTOTAL COSTOS DE MAQUINADO 4.720,4 ELEMENTOS ESTÁNDAR 11 1.196,8 ELEMENTOS DE SUJECIÓN 86 12,27 TOTAL 5.929,5
Elaboración: Campana-Loayza
187
II) LAVADORA Y SECADORA COSTOS DE MAQUINADO
TIEMPO
VOLUMEN (mm3)PESO BRUTO
(Kg)Horas
CANTIDAD MATERIAL
1.0 680.87
1.1 TANQUE 1 --------------- --------------- --------------- --------------- --------------- 72.0 288 160.5 72.2 520.8 78.1 78.1 598.87
1,1,1 TANQUE BAROLADO 1 ASTM A36 Ø404 x 852 e= 2 2162728 16.98 114.1
1,1,2 TAPA DE TANQUE 2 ASTM A36 Ø404 e= 2 512759 4.03 27.0
1,1,3 APOYO DEL TANQUE 2 ASTM A36 Ø 70 x 160 e= 2 140744 1.10 7.4
1,1,4ARANDELA DE APOYO 2 ASTM A36 Ø 85 e= 2
22698 0.18 1.2
1,1,7 ALETAS 4 ASTM A36 30X850 e= 3204000 1.60 10.8
1.3 EMPAQUE DE COMPUERTA 1 CAUCHO Øext 208 x 380 e= 6134602 0.13 3.0 12 5.0 2.3 19.3 2.9 2.9 22.20
1.4 COMPUERTA 1 ASTM A36 Øext 210 x 380 e= 245743 0.36 4.5 18 2.4 1.1 21.5 3.2 3.2 24.72
1.6 MIRILLA 1 ACRÍLICO 140x220 e= 392400 0.11 3.0 12 2.2 1.0 15.2 2.3 2.3 17.54
1.7EMPAQUE DE MIRILLA 1 CAUCHO 140x220 e= 3
92400 0.09 3.0 12 2.2 1.0 15.2 2.3 2.3 17.54
TIEMPO
VOLUMEN (mm3)PESO BRUTO
(Kg)Horas
2.0 239.05
2.1 EJE 1 API 5L 1325630 10.41 9.0 36 78.3 35.2 149.6 22.4 22.4 172.00
2.2 POLEA 1ALUMINIO FORJADO Øext 200 Øint 30 e= 25
767729 2.08 1.5 6 4.7 2.1 12.8 1.9 1.9 14.67
2.3 CHAVETA 1 ACERO A36 288 0.00 0.8 3 0.0 0.0 3.0 0.5 0.5 3.48
2.4 ACOPLE DE POLEA 508056 3.99 4.5 18 13.7 6.2 37.9 5.7 5.7 43.58
2.5 TAPOM 1 CAUCHO 48439 0.06 0.8 3 1.1 0.5 4.6 0.7 0.7 5.32
TIEMPO
VOLUMEN (mm3)PESO BRUTO
(Kg)Horas
3.0 ACOPLE 579.22
3.1 TUBO CONDUCIDO 1 ASTM A53 GR A431291 3.39 3.0 12 31.1 14.0 57.0 5.7 62.7 119.76
3.2 BUJE DE ACOPLE 1 SAE 64263894 2.07 3.0 12 39.6 17.8 69.4 6.9 76.4 145.84
3.3 BOCÍN SEPARADOR 1 SAE 64 82467 0.647 3.0 12 12.4 5.6 30.0 3.0 32.9 62.90
3.4 ACOPLE TAPA 1 1 AISI 1045 110 x 200 e= 501210000 9.50 18.0 72 32.7 14.7 119.4 11.9 131.3 250.71
3.5 ACOPLE TAPA 2 1 AISI 1045 110 x 200 e= 501210000 9.50 18.0 72 32.7 14.7 119.4 11.9 131.3 250.71
3.7 SUJECIÓN DEL ACOPLE 1 ASTM A36 310 x 100 e= 393000 0.73 4.5 18 4.9 2.2 25.1 2.5 27.6 52.74
1
DIMENSIONES BRUTAS
TAMBOR
Gastos Adm.
Costo de operación
ORD ARTICULO
Costo totalDESCRIPCIÓN (mm)
Costo de operación
Costo totalDESCRIPCIÓN (mm)
ORD ARTICULOREQUERIMIENTO DE MATERIA PRIMA
Costo MOD
Costo Materia prima
Gastos de fabricación
COSTO DE PRODUCCIÓN
REQUERIMIENTO DE MATERIA PRIMACosto MOD
TUBO MECÁNICO 2" CAL 80 x 1400
8 x 6 x 6
Ø75 x 115
Ø 1.94" x 1"
ORDCOSTO DE
PRODUCCIÓNGastos Adm.
Costo de operación
FMSB SANTA BÁRBARA PRESUPUESTO DE MANUFACTURA DE ELEMENTOS MECANICOS N ECESARIOS PARA EL SISTEMA MECANICO DE LAVADO Y SECA DO DE PE-HD
Gastos de fabricación
ARTICULO
REQUERIMIENTO DE MATERIA PRIMA
Costo totalCosto MOD
DESCRIPCIÓN (mm)
Costo Materia prima
Costo Materia prima
Gastos de fabricación
COSTO DE PRODUCCIÓN
Gastos Adm.
EJE ACOPLE
TUBO MECÁNICO 1 1/2" CAL 40 X 870
Øext 71 Øint 29 x 80
Øext 71 Øint 29 x 25
188
TIEMPO
VOLUMEN (mm3)PESO BRUTO
(Kg)Horas
4.0 959.31
4.1 SOPORTE 2 --------------- --------------- --------------- --------------- --------------- 60.0 240 126.5 56.9 423.4 42.3 465.7 889.14
4,1,1 SOPORTE MIEMBRO ESTRUCTURAL 1 1 ASTM A36 1215080 19.08 8.6
4,1,2 SOPORTE MIEMBRO ESTRUCTURAL 2 1 ASTM A36 1071189 16.82 7.6
4,1,3 SOPORTE MIEMBRO ESTRUCTURAL 3 2 ASTM A36895322 14.06 6.4
4,1,4 PLANCHA DE ACERO 1 ASTM A366 670 x 735 e= 2 984900 15.46 103.9
4.5 BUJE DE SUJECIÓN 1BARRA PERFORADA 123371 1.94 4.5 18 10.6 4.8 33.4 3.3 36.8 70.17
TIEMPO
VOLUMEN (mm3)PESO BRUTO
(Kg)Horas
5.0 448.69
5.2 CORAZA 1 ASTM A366 1730 x 76 + 790 x 280 e= 2 705360 11.07 24.0 96 74.4 33.5 203.9 20.4 224.3 428.20
5.4 POLEA 1 ALUMINIO FORJADO Øext 200 Øint 30 e= 25 767729 2.08 0.8 3 4.7 2.1 9.8 1.0 10.7 20.49
TIEMPO
VOLUMEN (mm3)PESO BRUTO
(Kg)Horas
6.0 755.50
6.1 BASE DE RESISTENCIA 1 ----------------- ----------------- ----------------- 27.0 108 79.2 35.6 222.8 22.3 245.1 467.91
6,1,1 CUERPO 1 API 5L 1325630 10.41 78.3
6,1,2 APOYO 1 2 ASTM A36 14400 0.11 0.8
6,1,3 APOYO 2 2 ASTM A36 1920 0.02 0.1
6.7 MESA SOPORTE 1 ----------------- ----------------- ----------------- 30.0 120 11.7 5.3 136.9 13.7 150.6 287.59
6,7,1 MESA SOPORTE MIEMBRO ESTRUCTURAL 1 4 ASTM A36 158069 1.24 1.7
6,7,2 MESA SOPORTE MIEMBRO ESTRUCTURAL 2 2 ASTM A36 107575 0.84 1.2
6,7,3 MESA SOPORTE MIEMBRO ESTRUCTURAL 3 2 ASTM A36 111965 0.88 1.2
6,7,4 MESA SOPORTE MIEMBRO ESTRUCTURAL 4 2 ASTM A36 79034 0.62 0.9
6,7,5 MESA SOPORTE MIEMBRO ESTRUCTURAL 5 1 ASTM A36 55983 0.44 0.6
6,7,6 PLANCHA DE ACERO 1 ASTM A366 360 x 510 e= 3 550800 4.32 6.1
TIEMPO
Horas
297.75
TOTAL HORAS TALLER (2 PERSONAS) 148.88TOTAL DÍAS 18.61
Costo MOD
Costo Materia prima
3,663
Gastos de fabricación
Costo Materia prima
Costo MOD
REQUERIMIENTO DE MATERIA PRIMA
L 20x20x3 x 510
-----------------
-----------------
L 20x20x3 x 360
L 20x20x3 x 510
L 20x20x3 x 360
Costo total
Gastos de fabricación
COSTO DE PRODUCCIÓN
Gastos Adm.
Costo de operación
Costo totalDESCRIPCIÓN (mm)
DESCRIPCIÓN (mm)ORD
PERFIL UPN C 120x20 x 760
TOTAL DE HORAS HOMBRE REQUERIDAS
COSTO TOTAL
ARTICULO
SUJECION COMPLETA
MOTOR TRANSMISIÓN CORAZA
Costo de operación
Gastos Adm.
Costo de operación
COSTO DE PRODUCCIÓN
Gastos Adm.
ARTICULO
DESCRIPCIÓN (mm)ORD
ORD ARTICULOREQUERIMIENTO DE MATERIA PRIMA
PERFIL UPN C 120x20 x 280
Øext 94 Øint 63 x 30
SECADORA
TUBO MECÁNICO 2" CAL 80 x 160
L 20x20x3 x 490
PLT 25 x6
PLT 25 x6
PERFIL UPN C 120x20 x 670
Costo totalCosto MOD
Costo Materia prima
Gastos de fabricación
COSTO DE PRODUCCIÓN
REQUERIMIENTO DE MATERIA PRIMA
Elaboración: Campana-Loayza
189
ELEMENTOS DE SUJECIÓN
PERNO CLASE 4.8
CANTIDAD DESCRIPCIÓN TIPO PRECIO UNIT.
PRECIO TOTAL
4 M10x30 MARIPOSA 0,25 1,00 4 M10x100x26 HEXAGONAL 0,70 2,80
CLASE 4.6 1 M4x14 MARIPOSA 0,05 0,05 5 M8x40 HEXAGONAL 0,20 1,00 4 M16x90x24 HEXAGONAL 1,55 6,20 4 M8x16 ALLEN 0,15 0,60
6 M4x6 PRISIONERO PUNTA PLANA 0,05 0,30
4 M6x25 ALLEN 0,08 0,32
4 M6x10 CABEZA CILÍNDRICA 0,07 0,28
1 M8x30 HEXAGONAL 0,16 0,16
TUERCA CLASE 5.8
CANTIDAD DESCRIPCIÓN TIPO PRECIO UNIT.
PRECIO TOTAL
4 M10 HEXAGONAL 0,10 0,40 CLASE 4.8
4 M10 HEXAGONAL BRIDADA 0,10 0,40
CLASE 4.6 5 M8 HEXAGONAL 0,05 0,25
4 M8 HEXAGONAL BRIDADA 0,05 0,20
4 M16 HEXAGONAL 0,40 1,60 4 M6 HEXAGONAL 0,05 0,20
ARANDELA CLASE 4.6
CANTIDAD DESCRIPCIÓN TIPO PRECIO UNIT.
PRECIO TOTAL
4 M6 PLANA 0,03 0,12 1 M8 PLANA 0,03 0,03
CANTIDAD 86 TOTAL 15,91 Elaboración: Campana-Loayza
190
MATERIALES
DESCRIPCIÓN COSTO KG PESO KG VALOR ASTM A36 6,72 35,0 235,2 ACRÍLICO 2,24 32,0 71,7 AISI 4140 3,02 12,0 36,3 ASTM A53 GR A 9,17 3,4 31,1 DF2 8,8 9,0 79,2 API 5L 7,53 10,4 78,3 ASTM A366 6,72 15,0 100,8 ANGULO ESTRUCTURAL 1,40 35,0 49,0 SAE 64 21,42 2,7 58,2 TOTAL 739,78
Elaboración: Campana-Loayza
ELEMENTOS ESTÁNDAR
DESCRIPCIÓN CANT. PRECIO UNIT SUBTOTAL
NEPLO DE 1 1/4" x 2" 1 0,94 0,94 VÁLVULA DE BOLA 1 1/4" 1 17,63 17,63 FILTRO 1 3,00 3,00 CUELLO DE GANSO 1 5,00 5,00 VÁLVULA DE BOLA 1 3/4" 1 23,50 23,50 NEPLO CON GARGANTA DE 1" x 1" 1 0,78 0,78 CHUMACERA DE 2 3/8" 2 65,91 131,82 MOTO REDUCTOR DE 3HP 1 1580,90 1580,90 BANDA B#71 1 10,94 10,94 RESISTENCIA ELÉCTRICA 1 1 15,00 15,00 RESISTENCIA ELÉCTRICA 2 1 23,00 23,00 SOPLADOR 1 98,94 98,94 REDUCCIÓN CUADRADO REDONDO 1 32,00 32,00 TABLERO DE CONTROL 1 30,00 30,00 MANGUERA DE ALUMINIO 1 2 9,95 19,90 CAUCHO 1 4,00 4,00 TOTAL 1997,36
Elaboración: Campana-Loayza
191
RESUMEN:
DESCRIPCIÓN CANTIDAD SUBTOTAL COSTOS DE MAQUINADO 3.662,62 ELEMENTOS DE SUJECIÓN 67 15,91 ELEMENTOS ESTÁNDAR 18 1.997,36 TOTAL 5.675,89
Elaboración: Campana-Loayza
d) PERSONAL OPERATIVO
Rubro incluido en el valor de sistemas mecánicos.
PERSONAL PROFESIONAL ENCARGADO DE SUPERVISIÓN
Tabla 6.4. Personal profesional encargado de la supervisión
CARGO Meses Salario Total ING. RESPONSABLE DE PRODUCCIÓN* 2 1000 2000 ING. SUPERVISOR** 2 800 1600
TOTAL $ 3600
* ING. PABLO FIGUEROA **ING DANNY CÁRDENAS
Elaboración: Campana-Loayza
PERSONAL PROFESIONAL ENCARGADO DE LA MANUFACTURA
Tabla 6.5. Personal profesional encargado de la manufactura
CARGO Meses Salario Total
OBRERO 1 2 296 592
OBRERO 2 2 240 480
TOTAL $ 1072
* Obrero 1 "Cristian Aguirre" - Obrero 2 "Edgar Jácome" sujetos a cambio ** Salario neto6.2
Elaboración: Campana-Loayza
6.2
Información otorgada por el departamento de recursos humanos de FMSB S.A.
192
e) MATRICERÍA
Valores de matricería requerida para la producción de inversión en el
primer año.
Tabla 6.6. Valores por concepto de matricería
DESCRIPCIÓN COSTO
$ PRODUCTOS VARIOS
ARMADOR 10000
PINZAS 1 5000
PINZAS 2 4500
TOTAL 1 19500 MATRICERÍA PARA CONFORMADO
PINZAS 1 3000
PINZAS 2 2000
TOTAL 2 5000 LÍNEA DE ARMAS Y MUNICIONES
TACO PLÁSTICO CAL. 12 6000
TACO INTERMEDIO 2000
CILINDRO EXPLOSIVO 4000
GUARDAMANO TRUFLY 5000
CULATA (ESCOPETA/TRUFLY)* 0
GUARDAMANO ESCOPETA 5000
TOTAL 3 17000 TOTAL 36500
* Existencia en la fábrica
Elaboración: Campana-Loayza
193
f) MATERIA PRIMA
Costo de materia prima (polietileno de alta densidad PE-HD), cuantificada en empresas locales con disponibilidad inmediata del producto.
Tabla 6.7 Referencia precios de botellas plásticas de desecho recicladas
COMPRA DE BOTELLAS PLÁSTICAS DE DESECHO RECICLADAS LOCALIZACIÓN VENTA OBSERVACIONES
PROVEEDORAS $/Kg GRAHAM RECICLAJE Quito 0,15 MAT. PRIMA S.A. Quito 0,18 MEGA RECICLAJE Quito 0,20 RECICLART Quito 0,28 Plástico limpio RECIPLASTEC Quito 0,20 Plástico limpio BIOCYCLE Quito 0,17
Valor de compra ($/Kg) 0,20 Proceso de limpieza requerido 6.3
Valor de materia prima de PE-HD ($/Kg) 1,5 Virgen pellets
RESUMEN $/Kg
Reciclado Compra 0,20 Virgen Compra 1,50
Elaboración: Campana-Loayza
6.3
Retiro de etiquetas y tapas dependiendo del lote.
194
6.2 ANÁLISIS FINANCIERO
6.2.1 FINANCIAMIENTO
Financiamiento para la materialización del proyecto
a) INVERSIÓN FIJA
Tabla 6.8. Presupuesto de proyecto
PRESUPUESTO DEL PROYECTO DESCRIPCIÓN PRESUPUESTO FMSB REC. PROPIOS ESPE
HONORARIOS PROFESIONALES 700 700
PERSONAL PROFESIONAL ENCARGADO DE MANUFACTURA 1072 1072
PERSONAL PROFESIONAL ENCARGADO DE SUPERVISION 3600 3600
HONORARIOS A ESTUDIANTES 4480 4480 GASTOS VARIOS 27271 27271 INYECTORA 21300 21300 MATRICERÍA 41500 41500
SISTEMAS MECÁNICOS 11601 11601 TOTAL 111524 106344 4480 700
* Inyectora precio de compra e importación ANEXO 3.1 *** Sistemas mecánicos presupuesto general
Elaboración: Campana-Loayza
195
b) INVERSIÓN VARIABLE
Tabla 6.9. Valores por concepto de materia prima primer año
PRIMER AÑO Línea de armas y municiones $ $ Materia prima virgen 2.594,35
2.632,79 90% material virgen y 10%
reciclado Materia prima reciclada 38,43 Productos varios $ $ Materia prima virgen 39.570,00
40.889,00 80% material virgen y 20%
reciclado Materia prima reciclada 1.319,00 TOTAL 1 43.521,79
Pinzas 1 Resortes metálicos 90.000,00 pinzas 2 Resortes metálicos 90.000,00
TOTAL 2 180.000,00
AÑO MATERIA PRIMA 1 223.521,79
Elaboración: Campana-Loayza
c) FINANCIAMIENTO
Financiamiento otorgado por HOLDING DINE S.A.
Tabla 6.10 Financiamiento del proyecto FMSB
FINANCIAMIENTO CAPITAL 329.866,2 PERIODOS 3 AÑOS TASA 12%
CUOTA PAGO INTERÉS
AMORTIZACIÓN CAPITAL SALDO
329.866,18 -
137.339,45 39.583,94 -97.755,51 232.110,67 -
137.339,45 27.853,28 -109.486,17 122.624,51 -
137.339,45 14.714,94 -122.624,51 0,00
Elaboración: Campana-Loayza
196
6.2.2 PRESUPUESTO DE INVERSIÓN
a) INVERSIÓN PARA EL PRIMER AÑO
Tabla 6.11. Presupuesto de inversión primer año
DESCRIPCIÓN COSTOS $ FLUJO DE INVERSIÓN 106.344,4 Sistemas mecánicos 16.273,4 Inyectora 21.300,0 Matricería 41.500,0 Transporte 240,0 Mantenimiento 240,0 Servicios básicos 3.926,0 Costos de prueba 240,0 Materiales indirectos 22.625,0 Inyectado línea de armas y municiones
Materia prima virgen 2.594,4 2.632,8
90% material virgen y 10%
reciclado Materia prima reciclada 38,4 Inyectado productos varios Materia prima virgen 39.570,0
40.889,0 80% material virgen y 20%
reciclado Materia prima reciclada 1.319,0 COSTO MATERIA PRIMA 43.521,8
Pinzas 1 Resortes metálicos 90.000,0
Pinzas 2 Resortes metálicos 90.000,0
COSTO DE RESORTES 180.000,0
TOTAL 329.866,2
Elaboración: Campana-Loayza
197
b) DEPRECIACIÓN
Debido a que son sistemas mecánicos serán utilizados de manera
continua para un periodo de 5 años, aplicando el método de
depreciación más conocido y simple de todos, llamado como el método
de la línea recta6.4, para así prorratear la diferencia entre la vida útil
estimada del activo en referencia.
Tabla 6.12. Porcentajes anuales depreciación en línea recta6.5
AÑOS DE DEPRECIACIÓN DESCRIPCIÓN AÑOS Inyectora 10 Molde "matricería" 20 Trituradora 7 Lavadora y Secadora 7
Elaboración: Campana-Loayza .
Tabla 6.13. Valor de depreciación anula con respecto a porcentajes tabulados
BIENES DEPRECIABLES VALOR AÑOS VALOR DEP. ANUAL Inyectora 21.300 10 2.130 Molde "matricería" 41.500 20 2.075 Sistemas mecánicos 16.273 7 2.325 TOTAL 6.530
Elaboración: Campana-Loayza
c) VARIOS
Tabla 6.14 Valores varios
DESCRIPCIÓN VALOR ANUAL Mantenimiento 240 Costos de prueba 240 Transporte 240 TOTAL 720
Elaboración: Campana-Loayza
6.4
Método de Depreciación que toma el Costo depreciable de un Activo y lo divide entre la
vida útil del Activo para determinar el Gasto anual por Depreciación.
La depreciación en línea recta crea Gastos de Depreciación uniformes para cada uno de los
años en que un Activo se deprecia. 6.5
http://www.docstoc.com/docs/3183192/METODOS-Y-PORCENTAJES-DE-DEPRECIACION-En-
la-presente-tabla-se
198
d) ESTUDIO DE MERCADO
CUANTIFICACIÓN DEL MERCADO NACIONAL
PRODUCTOS VARIOS
Consumo de elementos conformado de plástico en el ecuador con
respecto al año 2010.
Tabla 6.15 Importaciones del rubro 3926,29,29,00 en el 2010
BANCO CENTRAL DEL ECUADOR IMPORTACIONES DESDE ENERO A NOVIEMBRE DEL 2010
NOMBRE DE ARANCEL:
PINZAS DE MATERIAS PLÁSTICAS PARA USO DOMESTICO (COLGAR ROPA Y SIMILARES)
GANCHOS Y GANCHILLOS DE MATERIAS PLÁSTICAS PARA ROPA, PIZARRAS, ETC.
CÓD. 3926,90,90,00
PAÍSES DEL PACTO ANDINO FRONTERIZOS
TONELADAS FOB. DÓLARES 6.6 COLOMBIA 747,74 3.635.170 PERÚ 90,98 505.750
838,72 4.140.920
Elaboración: Campana-Loayza
6.6
Término de comercialización internacional que indica el precio de la mercancía a bordo de la
nave o aeronave (Free on Board). Esto no incluye fletes, seguros y otros gastos de manipulación
después de embarcada la mercancía.
199
Tabla 6.16 Producción nacional de la actividad y clase de producto en el 2010
INEC INSTITUTO NACIONAL DE ESTADÍSTICAS Y CENSOS
PRODUCCIÓN NACIONAL 2007
ACTIVIDAD Y CLASE DE PRODUCTO:
VAJILLAS Y DEMÁS SERVICIOS DE MESA, UTENSILIOS DE COCINA Y OTROS ARTÍCULOS DE USO DOMÉSTICO Y DE TOCADOR, DE MATERIAL PLÁSTICO: ARTÍCULOS DE COCINA, BANDEJAS DE MESA, CUBOS DE BASURA MANTELES DE PLÁSTICO, ETC.
CÓD. 25203694000
PRODUCCIÓN NACIONAL
UNIDAD DE MEDIDA CANTIDAD VALOR KILOS 28.509.970 83.355.842 UNIDADES 182.928.188 1.356.733
Elaboración: Campana-Loayza
Figura 6.1 PIB aporte de la industria del plástico6.7
6.7
http://www.cip.org.ec/frontEnd/images/objetos/Perfil_industria_plastica%20%5BModo%20d
e%20compatibilidad%5D.pdf
200
AÑO PIB 2004 7,90% 2005 4,70% 2006 4,07% 2007 4,10% 28.509.970 2008 4,71% 29.852.790 2009 4,31% 31.139.445 2010 4,31% 32.481.555
PRODUCCIÓN DEL PAÍS
TONELADAS IMPORTACIÓN 838,7
NACIONAL 32.481,6 TOTAL 33.320,3
Elaboración: Campana-Loayza
Producción del año 2010 referente a una empresa en particular.
PRODUCCIÓN ESTIMADA DE ELEMENTOS DE PLÁSTICO INDUSTRIAS DON BOSCO
PINZA 1 PINZA 2 ARMADORES
ELEMENTOS / INYECCIÓN (PARES)
40 40 2
TIEMPO DE INYECCIÓN (s) 20 20 20
CANTIDAD DE MAQUINAS DEL PROCESO (U)
2 1 1
PESO TOTAL (Gr) 3,40 2,60 38,20 PRECIO DE VENTA ($) 0,10 0,09 0,236 ESTIMADO ANUAL (U) 27.648.000 13.824.000 691.200 PESO TOTAL (Kg) 94.003,20 35.942,40 26.403,84
LÍNEA DE INYECCIÓN DE PLÁSTICO FMSB SANTA BARBARÁ S.A.
ESTIMADO DE LA FABRICA (U) 6.000.000 3.000.000 125.000 PESO ESTIMADO (Kg) 20.400 7.800 4.775
CAPACIDAD TOTAL (Ton) 32,98
201
INDUSTRIAS DON BOSCO FMSB SANTA BÁRBARA S.A. 21,70% 21,70% 18,08%
20,50%
A NIVEL NACIONAL
CONSUMO NACIONAL 32.481,6 100,00% INDUSTRIAS DON BOSCO 160 0,49%
FMSB SANTA BÁRBARA S.A. 33 0,11%
Elaboración: Campana-Loayza
CUANTIFICACIÓN DEL PRECIO UNITARIO
Tabla 6.17 Costos de funcionamiento por año
COSTOS DE FUNCIONAMIENTO
CONCEPTO Mat. Prima
/ MD MOD CIF MID Ventas Finan
Materia reciclada (20%) Inyección 1.357,43 Materia virgen (80%) Inyección 42.164,35 Embalaje y Almacenamiento 22.625,00
Mano de obra directa 30.720,00
Supervisor Responsable 32.256,00
Resortes metálicos 180.000,00
Servicios básicos del galpón 3.926,00
Depreciación de maquinaria 6.529,77
Mantenimiento maquinaria 240,00 Financiamiento 137.339,45 Transporte 240,00
Gastos varios administrativos 64.059,71
Costos de prueba 240,00 TOTAL 223.521,79 63.216,00 10.935,77 22.625,00 0,00 201.399,16
202
Costo de producción 297.673,56 Gastos (20%) 224.024,16
TOTAL 521.697,71
Elaboración: Campana-Loayza
Para obtener el precio unitario de cada elemento, cuantificamos los
costos producidos por concepto de materia prima, mano de obra directa,
gastos de fabricación por concepto de responsables de producción y
depreciación de la maquinaria así como los materiales indirectos de
empaque y costos de producción.
Tabla 6.18 Porcentaje de producción
CAPACIDAD DE PRODUCCIÓN ANUAL
Kg % Línea de armas y municiones 1.921,7 5,51% Productos varios 32.975,0 94,49%
34.896,7 100,00%
Elaboración: Campana-Loayza
Tabla 6.19 Porcentaje de producción en productos varios
CANTIDAD ANUAL
PESO UNITARIO
PESO NETO ANUAL
U Gr Kg % ARMADOR 125.000,0 38,2 4775 14,48% PINZAS 1 6.000.000,0 3,4 20400 61,87% PINZAS 2 3.000.000,0 2,6 7800 23,65% TOTAL 9.125.000,0 32.975,0 100,00%
Elaboración: Campana-Loayza
203
Tabla 6.20 Costo unitario pinzas 1
Elaboración: Campana-Loayza
Precio unitario de pinzas 2 bajo el mismo criterio anterior con valor de
gancho metálico en 0,03 es de USD 0.0577.
204
Tabla 6.21 Costo unitario armadores
Elaboración: Campana-Loayza
205
Tabla 6.22 Precio unitarios mínimos de producción
ARMADOR PINZA 1 PINZA 2 Volumen de producción (Cant) 125.000 6.000.000 3.000.000 Precio mínimo USD $ 0,1435 0,0311 0,0575 INGRESO ANUALES MÍNIMOS 17.937,50 186.600,00 172.500,00
377.037,50
Elaboración: Campana-Loayza
Para cuantificar el ingreso por concepto de venta tomaremos el precio
unitario con respecto al precio referencial de venta PVP. de este tipo de
productos menos un 10% del mismo, ya que el precio unitario calculado
de funcionamiento es inferior al PVP.
Tabla 6.23 Precios unitarios referenciales del mercado local
ARMADOR
($) PINZA1
($) PINZA 2
($) ALMACENES ESPINOZA 0,224 0,074 0,086 PICA 0,236 0,100 0,09
SUPERMAXI 0,236 0,061 0,074
PRECIO UNITARIO6.8 0,236 0,061 0,074
-10% 0,212 0,055 0,067
Elaboración: Campana-Loayza
Tabla 6.24 Ingresos con PVP
ARMADOR PINZA 1 PINZA 2 Volumen de producción (Cant) 125.000 6.000.000 3.000.000 PVP USD $ 0,2124 0,0548 0,0668 INGRESOS ANUALES 26.550,00 328.500,00 200.250,00
555.300,00
Elaboración: Campana-Loayza
6.8
Referencia a productos similares.
206
e) INGRESOS POR VENTAS
Para la cuantificación de los ingresos por ventas se tomara la capacidad
necesaria y real del proyecto.
La capacidad de la planta de inyección de plástico será de:
Primer año de 35 Ton/año6.9.
Capacidad del proyecto desde el primer año al tercer año.
Tabla 6.25. Capacidad de inyección
Ton/año INYECCIÓN 35
AÑOS DEMANDA ANUAL Kg/Año Kg/día Kg/h 1 2011 34560 144,0 18,0 2 2012 34560 144,0 18,0 3 2013 34560 144,0 18,0 3 2014 34560 144,0 18,0
3 2015 34560 144,0 18,0
Elaboración: Campana-Loayza .
Para la capacidad requerida por la empresa se tomará en cuenta el
criterio de capacidad de la línea de inyección de plástico6.10.
6.9
Basando en la capacidad de la inyectora detallada en el Capítulo 4 6.10
Basado en el Capitulo 3
207
Tabla 6.26. Capacidad y cantidad requerida
LÍNEA MUNICIONES ANTIMOTÍN CAL 12
PESO UNITARIO
CANTIDAD ANUAL
PESO NETO ANUAL
COSTO UNITARIO
INGRESO NETO
Gr U Kg $ $
ANTIMOTÍN VARIOS PERDIGONES
TACO INTERMEDIO
1,5 20.000 30,0 0,1500 3.000,00
ATURDIDOR AÉREO
TACO INTERMEDIO
1,2
67.690
81,2 0,1500 10.153,50
TACO PLÁSTICO 2,2 148,9 0,0513 3.472,50 CILINDRO EXPLOSIVO 6,4 433,2 0,3000 20.307,00
ANTIMOTÍN SAQUETE TACO PLÁSTICO 2,2 23.500 51,7 0,0513 1.205,55
CAPSULA FULMINADA TACO PLÁSTICO 32,8 20.000 656,0 0,3000 6.000,00
TOTAL 131.190 1401,1
30.985,05 Elaboración: Campana-Loayza .
208
LÍNEA ARMAS
PESO UNITARIO
CANTIDAD ANUAL
PESO NETO ANUAL
COSTO UNITARIO
INGRESO NETO
Gr U Kg $ $
ESCOPETA TRUFLY CULATA 285,7 600 171,4 15,0 9.000,00 GUARDAMANO 60,5 1.200 72,6 5,0 6.000,00
ESCOPETA DE BOMBA CULATA 300,0 600
180,0 15,0 9.000,00 GUARDAMANO 161,1 96,7 10,0 6.000,00
TOTAL 2.400 520,7
30.000,00
PRODUCTOS VARIOS
PESO UNITARIO
CANTIDAD ANUAL
PESO NETO ANUAL
PRECIO UNITARIO
INGRESO NETO
Gr U Kg $ $ ARMADOR 38,2 125.000,0 4.775,0 0,212 26.550,0 PINZAS 1 3,4 6.000.000,0 20.400,0 0,055 328.500,0 PINZAS 2 2,6 3.000.000,0 7.800,0 0,067 200.250,0
TOTAL 9.125.000,0 32.975,0
555.300,0
*Pinzas se componen de dos elementos plásticos que conforma una unidad.
Elaboración: Campana-Loayza
209
Tabla 6.27. Precio del primero año
INGRESOS NETOS $ LÍNEA MUNICIONES 30.985,0 LÍNEA ARMAS 30.000,0 PRODUCTOS VARIOS 555.300,0 PRIMER AÑO 616.285,0
Elaboración: Campana-Loayza
f) DESCRIPCIÓN DE COSTOS DE PRODUCCIÓN
Tabla 6.28. Valores por concepto anual
DESCRIPCIÓN Cantidad Costo hora V. Total
Personal operativo 4 4,00 30.720,00
Supervisor 1 7,2 13.824,00
Responsable 1 9,6 18.432,00
Materiales indirectos 22.625,00 Servicios básicos del galpón 3.926,00
Elaboración: Campana-Loayza
210
g) COSTOS DE PRODUCCIÓN Y OPERACIÓN
Tabla 6.29. Costos de producción y operación
PERIODOS CÓDIGO DESCRIPCIÓN 1 2 3 4 5 6
1 Costo de producción 320.298,56 331.758,47 343.676,78 356.071,82 368.962,66 1,1 Costos directos 286.497,79 297.957,70 309.876,01 322.271,05 335.161,89
1,1,1 Materia prima / materiales directos 223.521,79 232.462,66 241.761,16 251.431,61 261.488,88 1,1,2 Mano de obra directa 62.976,00 65.495,04 68.114,84 70.839,44 73.673,01
1,2 Costos indirectos 33.800,77 33.800,77 33.800,77 33.800,77 33.800,77
1,2,1 Materiales indirectos 22.625,00 22.625,00 22.625,00 22.625,00 22.625,00 1.2.3 Depreciaciones 6.529,77 6.529,77 6.529,77 6.529,77 6.529,77 1.2.4 Varios 720,00 720,00 720,00 720,00 720,00 1,2,5 Servicios básicos del galpón 3.926,00 3.926,00 3.926,00 3.926,00 3.926,00
2 Costo de operación 201.399,16 203.691,14 206.074,80 71.214,36 73.792,53
2.1.1 Varios gastos (20%) 64.059,71 66.351,69 68.735,36 71.214,36 73.792,53 2.1.2 Gastos financiamiento 137.339,45 137.339,45 137.339,45 0,00 0,00
COSTO TOTAL 521.697,71 535.449,61 549.751,58 427.286,18 442.755,19
Elaboración: Campana-Loayza
211
h) PRESUPUESTO PROYECTADO DE UTILIDADES
Tabla 6.30. Presupuesto proyectado de utilidades
PERIODOS CÓDIGO DESCRIPCIÓN 1 2 3 4 5 6
1 Ingreso por ventas 616.285,05 640.936,45 666.573,91 693.236,86 720.966,34 2 Costo total 521.697,71 535.449,61 549.751,58 427.286,18 442.755,19 3 Utilidad bruta en ventas 94.587,33 105.486,84 116.822,33 265.950,68 278.211,15
4 15% participación de trabajadores 14.188,10 15.823,03 17.523,35 39.892,60 41.731,67
5 UTILIDAD ANTES DE IMPUESTOS 80.399,23 89.663,81 99.298,98 226.058,08 236.479,48
6 Impuesto a la renta 25% 20.099,81 22.415,95 24.824,74 56.514,52 59.119,87
7 UTILIDAD ANTES DE RESERVAS 60.299,42 67.247,86 74.474,23 169.543,56 177.359,61
8 Reservas 10.853,90 12.104,61 13.405,36 30.517,84 31.924,73 Legal 10% 6.029,94 6.724,79 7.447,42 16.954,36 17.735,96 Estatutaria 5% 3.014,97 3.362,39 3.723,71 8.477,18 8.867,98 Facultativa 3% 1.808,98 2.017,44 2.234,23 5.086,31 5.320,79
9 UTILIDAD 49.445,53 55.143,25 61.068,87 139.025,72 145.434,88
Elaboración: Campana-Loayza
212
i) FLUJO DE NETO DE CAJA
Tabla 6.31. Flujo neto de caja
AÑO FLUJO NETO DE CAJA
1 -329.866,18 2 49.445,53 3 55.143,25 4 61.068,87 5 139.025,72 6 145.434,88
Elaboración: Campana-Loayza
j) TIEMPO DE RECUPERACIÓN
Tabla 6.32 Tiempo de recuperación
DESCRIPCIÓN $ TOTAL INVERTIDO 329.866,2
INVERSIÓN RECUPERADA EN 5 AÑOS 450.118,2
Elaboración: Campana-Loayza .
La recuperación de la inversión es menor a los 5 años de funcionamiento
Se puede menorar el tiempo aumentando los porcentajes de reciclaje
para la elaboración de productos varios.
6.2.3 CALCULO DEL VAN Y TIR
a) VAN
Una vez determinado el costo total del proyecto y los ingresos netos de
cada año y con la utilización del programa Excel, procedemos a realizar
la iteraciones con lo cual nos determina los valores del VAN6.11.
VAN debe. Si su valor es mayor a cero, el proyecto es rentable,
considerándose el valor mínimo de rendimiento para la inversión.
Tasa de 1.5.
Tabla 6.33. VAN
VAN $ 37.557,85
Elaboración: Campana-Loayza
6.11
“VAN” El valor actual neto es la diferencia entre todos los ingresos y todos los egresos
actualizados al periodo actual.
213
b) TIR
La tasa interna de retorno también es conocida como la tasa de
rentabilidad producto de la reinversión de los flujos netos de efectivo
dentro de la operación propia del negocio y se expresa en porcentaje.
Tabla 6.34.TIR
TIR 9,20%
Elaboración: Campana-Loayza
Otra manera de verificar si el proyecto es rentable es la comparación del
TMAR y del TIR, el TIR debe ser mayor que el TMAR para que pueda
ser ejecutable.
El temar será determinado con la ecuación siguiente:
fiTMAR += 1
Donde:
i1 es el premio al riesgo
f es la inflación.
El premio al riesgo, se lo que se considera el premio al riesgo del 2%.
La tasa de interés activa al 31 de diciembre del 2009 es de 9.19%
Por tanto el TMAR6.12 es igual a 11.19%
Debido a que el TIR es mayor que el TMAR se define que el proyecto es
aconsejable en un 100%.
6.12
Tasa activa referencial: Banco Central del Ecuador.
http://www.bce.fin.ec/resumen_ticker.php?ticker_value=activa
214
CAPÍTULO 7 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
7.1 CONCLUSIONES
• Para el proceso de reciclaje de plásticos para la empresa FMSB
Santa Barbará S.A., el plástico más idóneo para la reutilización es
el PE-HD, ya que su densidad entre cada reproceso disminuye en
porcentajes menores al 1%; lo que implica que la cristalinidad,
pérdida de plasticidad y absorción de los solventes, sea mínima.
• La capacidad de inyección es de 35 ton/año respectivamente,
mientras que el molino y lavadoras/secadora son de 6 ton/año, las
maquinas fueron seleccionadas y diseñadas tomando en cuenta
un crecimiento moderado a las expectativas de la fabrica.
• Ahorro en materia prima por uso de material reciclado primario y
secundario. En el primer año un ahorro de $ 8.823,3.
• En los elementos inyectados para elementos de armas y
municiones se propuso que un 10% de la materia prima sea
material reciclado de alta calidad, esto se debe de comprobar con
ensayos destructivos y no destructivos comparándolos con los
mismos elementos inyectados solo usando materia primas
vírgenes y verificar si cumple con sus normas establecidas, con lo
cual aumentar o disminuir el porcentaje de mescla según sea el
caso del elemento inyectado.
216
TRITURADORA
• El diseño del elemento crítico en la trituradora es el eje, el cual
tiene ya que este tiene que soportar el peso de las cuchillas y las
vibraciones de estas causadas por su rotación.
• El eje se diseño tanto a cargas estáticas como a dinámicas para
así garantizar su vida útil prolongada, el factor de seguridad
estático es 22.4 mientras q el de cargas dinámicas es 8.
• El sistema de cuchillas consta de un juego de 8 cuchillas móviles,
y 2 fijas. Las cuchillas fijas están dispuestas en 2 juegos de 4
cada uno, cada juego está desfasado 45º, lo que provoca que
solo se utilice la mitad de la energía destinada para el proceso de
trituración por parte del motor; mientras que las cuchillas fijas
están colocadas diametralmente opuestas. El material utilizado
tanto para la cuchilla fija como la móvil es acero DF2.
• La velocidad de resonancia del eje es 4409 RPM, y nuestra
velocidad de giro es 600 RPM. Bajo ningún concepto el sistema
va a entrar en resonancia.
LAVADORA Y SECADORA
• El diseño del elemento crítico en la lavadora es el eje que es un
tubo mecánico con perforaciones en forma radial, tomando en
cuenta todos los esfuerzos generados por la operación y
concentradores de esfuerzos generados por su geometría su
factor de seguridad fue de 1,63 en sentido horario (operación) y
2,54 en sentido antihorario.
• La secadora es un sistema complementario al sistema de lavado,
la cuantificación del calor necesario y la capacidad requerida del
ventilador son los elementos críticos en este sistema los cuales
son 450 KW y 233 m3/h.
• La capacidad de la lavadora/secadora es de 20Kg/día la cual se
debe a que el sistema mecánico funciona cada dos días.
217
• La velocidad asumida de rotación de 60 rpm, es la velocidad
límite para que se produzca el deseado efecto cascada dentro del
tanque. Con la ayuda de las aletas, la inclinación del tanque y al
ser el contenido un elemento acuoso, la velocidad del tanque para
un buen resultado debe estar en 45 rpm (75% de la velocidad
límite).
• Al inicio de la operación de funcionamiento el contenido por su
inercia se opone al movimiento incrementado en 50 N.m el torque,
lo que no hace que los elementos lleguen a un estado crítico.
7.2 RECOMENDACIONES
• Se recomienda usar PE-HD en lugar de otros plásticos ya que su
proceso tecnológico de reproceso es menos costoso e implica
menos etapas de producción.
• El reciclaje mecánico es el proceso más optimó para obtener una
composición homogénea del PE-HD proveniente de objetos que
cumplieron ya su vida útil o desechos de producción, para luego
convertirlos en elementos de armas y municiones.
• Se recomienda realizar ensayos de los elementos inyectados para
verificar sus propiedades mecánicas.
• Se recomienda comprar la materia prima reciclada aun proveedor
que nos garantice la homogeneidad y la pre limpieza de la misma
y así garantizar la calidad de la materia prima reciclada.
• La lavadora/secadora se puede utilizar también como una
mezcladora entre materia prima virgen y reciclada para obtener
una buena homogeneidad de la misma y así obtener mejores
resultados de los elementos inyectados.
218
7.3 BIBLIOGRAFÍA
• Incropera F.; Fundamentos de Transferencia de calor;; 4ª edición.
• Avallone E.A.; Marks manual del ingeniero mecánico; Traducido
del inglés por Francisco Noriega; 3ra ed. México, MacGraw Hill
• Shigley, J., Mischke C., Diseño En Ingeniería Mecánica, México,
Sexta edición MC Graw Hill, s.f.
• Larburu, N. Máquinas Prontuario, España, 13ª edición Thomson
Paraninfo, 2003.
• Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, 3ra edición
• VARIOS AUTORES; “Normas de dibujo técnico ecuatoriano”;
Escuela Politécnica Nacional.
• Ingeniería mecánica Dinámica R.C. Hibbeler séptima edición
• Norma ASTM D732
• Catálogo de bandas y poleas HP-E belts.
• Catálogo de rodamientos SKF.
• Catálogo de rodamientos FAG.
• Catálogo de chumaceras SYC.
• Catálogo de motores eléctricos Siemens.
• Catálogo de válvulas Vignola.
• Catálogo de aceros Ivan Bohman 2010.
• Catálogo de aceros Bohler 2010.
ANEXO 1: SISTEMAS MECÁNICOS
1.1. FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS Kt PARA UN EJE CON UN FILETE DE HOMBRO A FLEXIÓN.
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de
Página 1006
ANEXOS
ANEXO 1: SISTEMAS MECÁNICOS
DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS PARA UN EJE CON UN FILETE DE HOMBRO A FLEXIÓN.
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Figura E2;
DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS PARA UN EJE CON UN FILETE DE HOMBRO A FLEXIÓN.
máquinas”, Figura E2;
1.2. FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS Kt PARA UN EJE CON UN FILETE DE HOMBRO A TORSIÓN.
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Figura E3;
Página 1007
220
DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOSPARA UN EJE CON UN FILETE DE HOMBRO A TORSIÓN.
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Figura E3;
GEOMÉTRICOS PARA UN EJE CON UN FILETE DE HOMBRO A TORSIÓN.
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Figura E3;
221
1.3. FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS Kt PARA UN EJE CON PERFORACIÓN TRANSVERSAL A FLEXIÓN.
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Figura E7;
Página 1009
1.4. FACTOR DE CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS GEOMÉTRICOS Kt PARA UN EJE CON PERFORACIÓN TRANSVERSAL A TORSIÓN.
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Figura E8;
Página 1009.
222
1.5. CURVAS DE SENSIBILIDAD A LAS MUESCAS DE ACERO
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Figura 6.36;
Página 392.
1.6. SELECCIÓN DEL TIPO DE BANDA
FUENTE: Catálogo HP-E V-belts – Tabla 3
223
1.7. LONGITUD DE LAS BANDAS, TOLERANCIAS DE INSTALACIÓN Y FACTORES DE CORRECCIÓN DE BANDAS
FUENTE: Catálogo HP
224
LONGITUD DE LAS BANDAS, TOLERANCIAS DE INSTALACIÓN Y FACTORES DE CORRECCIÓN DE BANDAS
FUENTE: Catálogo HP-E V-belts – Tabla 12
LONGITUD DE LAS BANDAS, TOLERANCIAS DE INSTALACIÓN Y
225
1.8. POTENCIA SOPORTADA POR CADA BAND
FUENTE: Catálogo HP-E V-belts – Tabla 11
1.9. DIMENSIONES PRINCIPALES DE LAS ROSCAS GRUESAS PARTORNILLO MÉTRICO ESTÁNDAR ISO
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Tabla 14.2;
Página 896.
226
DIMENSIONES PRINCIPALES DE LAS ROSCAS GRUESAS PARTORNILLO MÉTRICO ESTÁNDAR ISO
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Tabla 14.2;
DIMENSIONES PRINCIPALES DE LAS ROSCAS GRUESAS PAR A
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Tabla 14.2;
1.10. ESPECIFICACIONES Y RESISTENCIAPERNOS DE ACERO
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Tabla 14.7;
Página 915.
227
ESPECIFICACIONES Y RESISTENCIAS MÉTRICAS PARA PERNOS DE ACERO
Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Tabla 14.7;
S MÉTRICAS PARA
Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Tabla 14.7;
228
1.11. TABLA DE VIGAS. VIGA SIMPLEMENTE APOYADA CON CARGA CONCENTRADA
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Tabla 14.7;
Página 915.
229
1.12. TABLA DE VIGAS. VIGA APOYADA Y EN VOLADIZO CO N CARGA CONCENTRADA
FUENTE: Norton R.; “Diseño de elementos de máquinas”, Tabla 14.8;
Página 916.
230
1.13. TABLA PSICROMÉTRICA
FUENTE: OTORGADA POR EL PROGRAMA COMPUTACIONAL CYTPSYCHART.
231
1.14. REPORTE DE LA TABLA PSICROMETRÍCA OTORGADO PO R EL PROGRAMA COMPUTACIONAL CYTPSYCHART.
232
FUENTE: OTORGADA POR EL PROGRAMA COMPUTACIONAL
CYTPSYCHART.
233
1.15. NORMA ASTM D732 SHEAR TEST.
Scope:
Shear strength testing is used to determine the load at which a plastic or
film will yield when sheared between two metal edges. Shear strength
results are important to designers of film and sheet products that tend to
be subjected to shear loads, or in applications where applied crushing
loads are a risk.
Test Procedure:
The test is performed by clamping a test sample attached to a 1-inch
punch between two metal fixtures. A male punch is then forced through
the hole in the metal fixture causing shear along the edge of the hole. A
universal testing machine is used to push the punch until shearing of the
specimen occurs.
Specimen size:
The specimens are usually 2-in. diameter discs or 2 in. squared plates,
with a thickness ranging between 0.05 and 0.5 in. A 7/16th in. hole is
drilled through the center of the specimen to mount it in the fixture.
Data:
The results are expressed as shear strength and are given in the units of
MPa or psi. The shear strength is calculated by dividing the force
required to shear the specimen by the area of the sheared edge. The
area of the sheared edge is equal to the circumference of the punch
multiplied by the thickness of the specimen.
Equipment Used:
Instron universal testing machine.
Shear fixture
For HDPE the shear strength at 73 F is 3380 psi.
To determinate the engine power to shear any HDPE specimen, ASTM
D732 uses the following equation:
Pr is the power required to shear the plastic specimen (Hp), t is the
HDPE shear strength (psi), Vep is specimen volume (in), Tc is the shear
time and η is efficiency of a engine.
Pr33.32τ Vep⋅86600 Tc⋅ η⋅
:=
234
1.16. TRITURADORA DE PVC EXISTENTE EN LAS INSTALACIONES DE FAME (ÁREA CALZADO).
CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS
Potencia: 15 HP Capacidad: 30-45 Kg/h
Voltaje: 230 / 460 V Amperaje: 40 / 20
Factor de servicio: 1.15 Material: PVC
Tipo de transmisión:
Bandas y poleas
Ø Polea móvil: 130 mm
Ø Polea conducida:
500 mm
Ø Eje: 4 pulg
Número de cuchillas
móviles: 2
Número de cuchillas
fijas: 1
Número de porta -
cuchillas: 5
Sujeción de las cuchillas
al eje: soldadura
Número de bandas: 4, 2
en cada lado.
Tipo de banda: B85
Procedencia: EEUU
235
ANEXO 2: DIAGRAMAS DE FLUJO
2.1. DIAGRAMA DE FLUJO DE LA LAVADORA Y SECADORA
1) Conectar la alimentacion de agua al acople rapido1.
2) Abertura de la compuerta.
3) Llenado del tanque con 20 Kg PE-HD triturado.
4) Cerrado de la compuerta.
5) Llenado parcial con agua a temperatura ambiente por medio del
acople rapido con la válvula de alimentacion abierta y con la
valvula de desfogue cerrada 2.
6) El material PE-HD triturado mesclado con agua mas detergente
comun entran en un proceso de lavado mediante funcionamiento
rotacional del tanque con la valvula de alimentación cerrada.
1 Proceso de lavado
2 Recomendaciones de llenado y operación CAPITULO 5. 5.2 LAVADO 5.2.1 PARÁMETROS DE
DISEÑO
236
7) Desfogue del agua utilizada por la válvula de desfogue con el
sistema parado.
8) Se repite el paso 5.
9) El material PE-HD triturado y mesclado con agua entra en un
proceso de enfuague.
10) Se repite el paso 7.
11) El material PE-HD triturado humedo entra en un proceso de
centrifugado3.
12) Se detiene el proceso de centrifugado para que el agua restante
salga por la válvula de desfogue abierta.
13) Conectar la alimentacion de aire caliente al acople rapido4.
14) Suministrar aire aire caliente por medio del acople rapido en un
proceso de secado mediante funcionamiento rotacional del tanque
con la válvula de alimentacion abierta y con la valvula de
desfogue cerrada.
3 Para reducir en mayor cantidad la presencia de agua en el PE-HD
4 Proceso de secado
237
15) El aire caliente saturado se dirigue por el juego que existe entre el
eje y el tubo conducido que dirige el saturado fuera del sistema5
mediante un sello laberinto.
16) Abertura de la compuerta6.
17) Retiro de 20 Kg de PE-HD seco.
18) Cerrado de la compuerta.
5 Al aumentar la presión del tanque por el suministro de aire caliente continuo el exceso de aire
caliente saturado se dirige hacia el acople donde es sacado del sistema. 6 Hasta un tiempo CAPITULO 5. 5.3 SECADO 5.3.2 DISEÑO MECÁNICO IV) TIEMPO DE SECADO
238
239
ANEXO 3: PROFORMAS
3.1. PROFORMA DE LA INYECTORA DAKUMAR DKM-13
240
3.2. PROFORMA MATRICERÍA
DESCRIPCIÓN COSTO $
UNIDADES POR INYECCION
PRODUCTOS VARIOS ARMADOR 10000 2 PINZAS 1 5000 40 PINZAS 2 4500 40 TOTAL 1 19500
MATRICERÍA PARA CONFORMADO PINZAS 1 3000 PINZAS 2 2000 TOTAL 2 5000
LÍNEA DE ARMAS Y MUNICIONES TACO PLÁSTICO CAL. 12 6000 40 TACO INTERMEDIO 2000 40 CILINDRO EXPLOSIVO 4000 24 GUARDAMANO TRUFLY 5000 1 CULATA (ESCOPETA/TRUFLY) 0 1 GUARDAMANO ESCOPETA 5000 1 TOTAL 3 17000 TOTAL 36500
FUENTE: DON LEÓN OPERARIO DE LA PLANTA CON 20 AÑOS DE
TRABAJO EN IEPESA “EMPRESA DESARROLLADORA DE
MATRICES” ADEMÁS DE CONTAR CON SU MISMA METAL
MECÁNICA PARA FABRICACIÓN DE MATRICERÍA.
241
3.3. PROFORMA MOTOR ELÉCTRICO 20 HP
242
3.4. PROFORMA DEL MOTO-REDUCTOR 3HP
243
3.5. PROFORMA DE MATERIALES ACEROS CENTER
244
3.6. PROFORMA DE MATERIALES – BOHLER
245
3.7. PROFORMA DE MATERIALES JOHANDRE
246
3.8. PROFORMA DE PERNOS Y TUERCAS – CASA DEL PERNO
247
3.9. PROFORMA DEL SOPLADOR
248
249
ANEXO 4: PROYECCIÓN DE CRECIMIENTO
4.1. PROYECCIÓN DE CRECIMIENTO – FABRIL FAME.
En caso en que por cualquier motivo la empresa no produzca los
elementos ya definidos, para no detener el funcionamiento de su
maquinaria, se ha tomado como alternativa suplir las necesidades de
inyección de elementos plásticos del grupo Holding Dine S.A, en
especial de FAME S.A.
El complejo FABRIL FAME S.A. es una empresa nacional que diseña,
fabrica y comercializa vestuario, calzado y equipos de camping. Dispone
de la marcas: FAME S.A., para elaborar ropa de trabajo, uniformes
institucionales, uniformes escolares, ropa deportiva y calzado militar;
Pietro Peruzzi y Jean Cartier, para la confección de la línea de ropa
masculina y femenina; y Cover Camp para la producción de equipos de
camping y calzado de trabajo.
FABRIL FAME S.A. asesora a los clientes en la elección de telas, tipos
de calzado, diseños, entre otros.
Logotipo institucional
Entre productos que se fabrica y en los que se utiliza elementos
conformados de plástico tenemos:
Solamente nos basaremos en las necesidades de la línea de vestuario y
equipo pesado.
250
VESTUARIO
EQUIPO PESADO
N.- Línea militar N.- Línea Militar 1 Gorras de lanilla 1 Cinturones de campaña 2 Jockey deportivos 2 Carpas de campaña 3 Overoles de vuelo 3 Chalecos de combate 4 Capotes 4 Bolsas de dormir
N.- Línea Civil 5 Ponchos de agua 1 Uniformes Institucionales 6 Mosquiteros
2 Uniformes para Policías Metropolitanos 7 Suspenders
4 Uniformes para Empresas de Seguridad 8 Mochilas
5 Ropa de trabajo 9 Hamacas 6 Overoles térmicos 10 Toldos, etc.
N.- Línea de camping
1
Equipos de seguridad para fumigación
2 Mochilas de camping
3 Mochilas escolares
4 Ponchos de agua
5 Carpas, etc.
Productos de FABRIL FAME S.A. que utilizan elementos conformados de plástico
Elementos conformados de plástico necesarios para la elaboración de
los productos anteriormente nombrados.
N.- ARTIC. DESCRIPCIÓN 1 M0353 ARGOLLA RECTANGULAR PLAS. 2 M0369 CANDADO MOSQUETÓN 40MM PLAS. 3 M2236 ESTOPEROL PLÁSTICO 4 M0388 HEBILLA DAGMACH PLÁSTICA 5 M0328 HEBILLA DE PRESI. 50MM PLAS. 6 M0393 HEBILLA ESCALA 25MM PLAS. 7 M2517 HOMBRERAS 40MM PLÁSTICA.
Elementos conformados de plástico
251
Los elementos conformados de plástico necesarios para la elaboración
de productos de varios desarrollados por FAME S.A.3.7
Argolla rectangular plástica
Candado mosquetón 40 mm. plástica
3.7
Información suministrada por COMPLEJO FABRIL FAME S.A.
252
Estoperol plástico
Hebilla dagmach plástica
253
Hebilla de presión 25 mm. plástica
Hebilla escala 25 mm. plástica
254
Hombrera 40 mm. plástica
255
DESCRIPCIÓN DE LOS ELEMENTOS CONFORMADOS DE
PLÁSTICO
ELEMENTO CONFORMADO
DE PLÁSTICO U/M MATERIAL PESO
ARGOLLA RECTANGULAR UNI PE-HD 2 Gr.
CANDADO MOSQUETÓN
40 mm. UNI PE-HD 8,7 Gr.
ESTOPEROL UNI PE-HD 1,4 Gr.
HEBILLA DAGMACH JUE PE-HD 29,6 Gr.
HEBILLA DE PRESIÓN UNI PE-HD 67 Gr.
HEBILLA ESCALA UNI PE-HD 3,1 Gr.
HOMBRERA 40 mm. UNI PE-HD 29,1 Gr.
Descripción de elementos conformados de plástico para FAME
256
UNIDADES DE ELEMENTOS
FABRIL FAME:
CANTIDAD CONSUMIDA
Productos necesarios para la producción de conjuntos varios que se
repite cada 2 años por pedido del comando conjunto de las fuerzas
armada8.
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2009
DESCRIPCIÓN CANTIDAD
ARGOLLA RECTANGULAR PLAS. 2.100,00 CANDADO MOSQUETÓN 40MM PLAS. 3.200,00 ESTOPEROL PLÁSTICO 15.000,00 HEBILLA DAGMACH PLÁSTICA 1.000,00 HEBILLA DE PRESI. 25MM PLAS. 30,00 HEBILLA ESCALA 25MM PLAS. 1.500,00 HOMBRERA 40MM PLÁSTICA 4.450,00
TOTAL 5.300
PESOS DE ELEMENTOS PRODUCIDOS
FABRIL FAME:
CANTIDAD A PRODUCIRSE
PERIODO: ENERO A DICIEMBRE 2009
ELEMENTOS CANTIDAD PESO Gr.
PESO TOTAL Kg.
ARGOLLA RECTANGULAR PLAS. 2.100,00 2 4,20 CANDADO MOSQUETÓN 40MM PLAS. 3.200,00 8,7 27,84 ESTOPEROL PLÁSTICO 15.000,00 1,4 21,00 HEBILLA DAGMACH PLÁSTICA 1.000,00 29,6 29,60 HEBILLA DE PRESI. 25MM PLAS. 300,00 67 20,10 HEBILLA ESCALA 25MM PLAS. 1.500,00 3,1 4,65 HOMBRERA 40MM PLÁSTICA. 4.450,00 29,1 129,50
236,89
TOTAL PROYECTADO ANUAL 0,24 ton
8 Información suministrada por FABRIL FAME S.A.
257
4.2. PROYECCIÓN DE CRECIMIENTO – PRODUCTOS VARIOS.
El polietileno de alta densidad PE-HD es un polímero con el cual se
pueden realizar gran cantidad de elementos conformados de plástico
tanto para uso industrial como para uso doméstico.
La FMSB Santa Bárbara S.A está pasando por un momento
económicamente sensible por el impuesto ICE del 300% a armas y
municiones, por lo que la empresa mediante este proyecto, intentará
salir de esta crisis de 2 maneras, la primera, la empresa fabricará sus
propios elementos plásticos para armas y municiones, logrando una
autonomía tecnológica, y segundo, se dedicará a la producción de
ciertos elementos conformados plástico para uso doméstico y para uso
del ejército, tales como pinzas para colgar ropa de diversos tipos, y
armadores para ropa.
Dichos elementos plástico, utilizarán materia prima reciclada al 100%,
por motivo de que no soportan cargas elevadas y no son usados para la
fabricación de envases contenedores de alimentos, además de que el
plástico reciclado no pierde significativamente sus propiedades
mecánicas después de cada reproceso.
ELEMENTOS A CONFORMARSE
N.- Artículos de uso doméstico 1 Pinza de ropa tipo 1 2 Pinza de ropa tipo 2 3 Armadores
Elementos a conformarse de plástico para uso doméstico.
ELEMENTOS CONFORMADOS DE USO DOMÉSTICO
PINZAS 1
PINZAS 2
ARMADOR
TIPO CANTIDADARMADOR PINZAS 1 PINZAS 2
258
ELEMENTOS CONFORMADOS DE USO DOMÉSTICO PESO (gr)
CANTIDAD PRECIO PRECIO UNITARIO
10 2,24 0,22424 0,89 0,03724 1,03 0,043
PESO (gr)
3,4
2,6
38,2
0,224 0,037 0,043
259
ANEXO 5: MATRICERÍA
5.1. MATRIZ DE LA CULATA
Matriz de culata Diseño: Campana-Loayza
El costo de esta matriz es de $8000, y el propietario de esta matriz es la
FMSB Santa Bárbara S.A.
260
5.2. MATRIZ DEL TACO PLÁSTICO
Matriz de taco Diseño: Campana-Loayza
El costo de esta matriz es de $8000, y el propietario de esta matriz es
IEPESA.
261
ANEXO 6: VARIOS
6.1. VISITA TÉCNICA A INDUSTRIAS DON BOSCO
262
6.2. CARTA DE AUSPICIO FMSB SANTA BARBARÁ S.A.
263
ANEXO 7: PLANOS.
7.1. TRITURADORA
Trituradora Diseño: Campana-Loayza
264
ÍNDICE DE PLANOS
1. DIMENSIONES GENERALES
2. ENSAMBLAJE TOTAL
3. SUBENSAMBLAJE EJE-SISTEMA DE CORTE
4. EJE DEL MOLINO
5. SUJETADOR DE CUCHILLAS
6. CUCHILLAS MÓVILES
7. BLOQUE SUJETADOR
8. TOLVA DE ALIMENTACIÓN
9. TOLVA Y APOYOS POSTERIORES
10. SUBENSAMBLAJE BASTIDOR-CUCHILLAS FIJAS
11. PLANCHA LATERAL DEL BASTIDOR.
12. PLANCHA FRONTAL DEL BASTIDOR
13. CUCHILLA FIJA
14. SUBENSAMBLAJE ACOPLE-POLEA
15. ACOPLE DE LA POLEA
16. SOLDADURA DEL BASTIDOR
17. ESTRUCTURA DE LA COMPUERTA TRASERA
18. COMPUERTA DE REVISIÓN
19. TAPA DE LA COMPUESTA POSTERIOR
20. SUBENSAMBLAJE BASTIDOR-TOLVA
21. APOYOS DE LA TOLVA
22. APOYO POSTERIOR DE LA TOLVA
23. RECIPIENTE MÓVIL
24. SOPORTE ESTRUCTURAL
25. BANDEJA DE CAÍDA
26. TAPA LATERAL
27. TAPA LATERAL DEL MOTOR
28. SUBENSAMBLAJE POLEAS Y MOTOR
29. CARCASA PROTECTORA
265
7.2. LAVADORA Y SECADORA
Lavadora/secadora Diseño: Campana-Loayza
266
ÍNDICE DE PLANOS
1. LAVADORA Y SECADORA FINAL ISOMÉTRICO
2. LAVADORA Y SECADORA FINAL
3. TAMBOR
4. TANQUE
5. TANQUE BAROLADO Y TAPAS
6. SUJECIÓN TANQUE
7. ALETAS TANQUE
8. EMPAQUE DE COMPUERTA
9. COMPUERTA
10. MIRILLA
11. EMPAQUE DE MIRILLA
12. EJE ACOPLE
13. EJE
14. ACOPLE DE POLEA
15. ACOPLE
16. TUBO CONDUCIDO
17. BUJE DE ACOPLE
18. BOCÍN SEPARADOR
19. ACOPLE TAPA 1
20. ACOPLE TAPA 2
21. SUJECIÓN DEL ACOPLE
22. SUJECIÓN COMPLETA
23. BUJE DE SUJECIÓN
24. MOTOR TRANSMISIÓN CORAZA
25. CORAZA DE PROTECCIÓN
26. SECADORA BASE DE RESISTENCIA
27. MESA SOPORTE