diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

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PNF INGENERÍA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL DISEÑO Y FABRICACIÓN DE MÁQUINA PARA LA PRODUCCIÓN DE LADRILLOS A BASE DE LODO ROJO Ciudad Bolívar, 01 de Julio del 2.011 AUTORES: - AMARISTA, JUAN - GONZÁLEZ, MIGUEL - GUAITA, ALEXANDRA - MAITA, RAFAEL

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Page 1: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

PNF INGENERÍA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

DISEÑO Y FABRICACIÓN DE MÁQUINA PARA LA PRODUCCIÓN DE

LADRILLOS A BASE DE LODO ROJO

Ciudad Bolívar, 01 de Julio del 2.011

AUTORES:

- AMARISTA, JUAN

- GONZÁLEZ, MIGUEL

- GUAITA, ALEXANDRA

- MAITA, RAFAEL

Page 2: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

ii

PNF INGENERIA DE MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

DISEÑO Y FABRICACIÓN DE MÁQUINA PARA LA PRODUCCIÓN DE

LADRILLOS A BASE DE LODO ROJO

Ciudad Bolívar, 01 Julio del 2.011

Autores:

- Amarista, Juan

- González, Miguel

- Guaita, Alexandra

- Maita, Rafael

Tutor Metodológico:

Ing. Rojas, Jorge

Tutor Técnico

Ing. Cardozo, Eberth

Page 3: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

iii

HOJA DE APROBACIÓN

Quienes suscriben, Miembros del Jurado Evaluador designados por el

Programa Nacional de Formación de Ingeniería de Mantenimiento, del

Instituto Universitario de Tecnología del Estado Bolívar (IUTEB), para

examinar el Proyecto Socio Integrador titulado: “Diseño y Fabricación de

Máquina para la Producción de Ladrillos a Base de Lodo Rojo”

presentado por los T.S.U. que se nombran a continuación:

Nº Nombres y Apellidos Cédula de Identidad

01 Juan, Amarista 11.723.768

02 Miguel, González 10.045.291

03 Alexandra, Guaita 12.980.534

04 Rafael, Maita 10.568.537

Como requisito importante para optar al título de Ingeniero de

Mantenimiento Industrial consideramos que dicho Informe cumple con los

requisitos exigidos para tal efecto y por lo tanto lo declaramos APROBADO.

En Ciudad Bolívar a los 01 días del mes de julio del 2011.

________________________

Tutor Metodológico Ing. Jorge Rojas

_________________________ ________________________

Tutor Técnico Jurado Ing. Eberth Cardozo Ing. James Massiah

Page 4: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

iv

DEDICATORIA

A Dios Todopoderoso por ser fuente inagotable de amor y sabiduría

dándonos fuerzas para seguir adelante, venciendo cada unos de los

obstáculos e iluminándonos el camino hacia un prominente porvenir.

A Nuestras Familias por brindarnos su apoyo en todo momento, gracias a

ellos se ha mantenido vivo, cada día el deseo de seguir luchando y el espíritu

de valentía para enfrentar nuestras vidas.

A Nuestros Hijos por ser los motivadores e inspiradores para alcanzar

nuestras metas.

Page 5: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

v

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos en primer lugar a Dios Todopoderoso por permitirnos lograr

una meta más en nuestras vidas.

A Nuestras Familias por estar siempre apoyándonos en las metas que nos

trazamos.

A Luis Rodríguez por su apoyo incondicional como guía para la culminación

de este estudio.

A los Profesores Jorge Rojas y Eberth Cardozo por sus asesorías como

tutor metodológico y académico de este estudio.

Al Profesor Roger Medina por sus asesorías para el logro de nuestros

objetivos que nos sirvieron de gran ayuda sus consejos técnicos y recursos

bibliográficos brindados, para la elaboración de este proyecto.

A CVG BAUXILUM por el apoyo brindado y a los habitantes de la comunidad

de Cambalache por su recepción.

Al Jurado calificador de este trabajo ya que sin su aprobación no

hubiésemos podido culminar esta meta en nuestras vidas.

A Todos Ustedes y a los que de una manera u otra nos ayudaron a cumplir

otra meta más en nuestras vidas….

¡Muchas Gracias!

Page 6: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

vi

DISEÑO Y FABRICACIÓN DE MÁQUINA PARA LA PRODUCCIÓN DE LADRILLOS A BASE DE LODO ROJO

RESUMEN

El propósito de este estudio fue diseñar y fabricar máquina para la producción de ladrillos a base de lodo rojo; existente en el sistema de lagunas de oxidación ubicadas en la comunidad de cambalache. Este se ubica en una investigación de tipo descriptiva con un diseño de campo, apoyada en la documental; donde se tomo como muestra a 30 habitantes de la comunidad, obteniendo los datos directamente de la realidad, a través de la aplicación de una encuesta dirigida principalmente a representantes de los Consejos Comunales. Los datos fueron procesados mediante el análisis cuantitativo (Método de Hanlon, Diagrama del árbol y Soluciones, Matriz FODA) y el análisis cualitativo (cuadro de frecuencia porcentual y grafico de pastel); llegando a la conclusión de haber desarrollado un diseño propio cumpliendo con todos los elementos de entradas y componentes establecidos, comprobando mediante cálculos la resistencia de carga y selección de materiales adecuados y por último mediante pruebas se alcanzo la operatividad de la máquina desarrollando práctica operativa para garantizar su buen funcionamiento.

Autores: - Amarista, Juan - González, Miguel - Guaita, Alexandra - Maita, Rafael Tutor Metodológico: Ing. Jorge Rojas Tutor Técnico: Ing. Eberth Cardozo

Page 7: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

vii

ÍNDICE GENERAL

Pág.

Introducción……………………………………………………………….. 01

PARTE I – EL PROBLEMA

1.1 Planteamiento del Problema………………………………………… 03

1.2 Justificación…………………………………………………………… 07

1.3 Objetivos de la Investigación……………………………………….. 10

1.3.1 Objetivo General…………………………………………………… 10

1.3.2 Objetivos Específicos……………………………………………… 11

1.4 Alcance………………………………………………………………… 11

1.5 Limitaciones…………………………………………………………… 12

PARTE II – MARCO TEÒRICO

2.1 Antecedentes de la Investigación………………………………….. 13

2.2 Bases Teóricas……………………………………………………….. 14

2.2.1 Procesos Desarrollados en la empresa Bauxilium, Materias

Primas y Principales Áreas...……………………………………...

14

2.2.2 Lodo Rojo…………………………………………………………… 16

2.2.3 Aspectos a Considerar por un Diseñador Mecánico…………… 17

2.2.4 Proceso de Diseño Mecánico…………………………………….. 18

2.2.5 Funciones, Requisitos de Diseño y Criterios de Evaluación…. 19

2.2.6 Integración de los Elementos de Máquina en un Diseño

Mecánico………………………………………………………….....

20

2.2.7 Cálculos de Diseño………………………………………………… 21

2.2.8 Tamaños Básicos Preferidos, Roscas de Tornillos y Perfiles

Estándar……………………………………………………………..

22

2.2.8.1 Tamaños Básicos Preferidos…………………………………… 22

Page 8: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

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2.2.8.2 Roscas de Tornillos Estadounidense Normalizada………….. 23

2.2.8.3 Perfiles Estructurales de Acero………………………………… 25

2.2.9 Sistemas de Unidades y Factores de Conversión……………… 34

2.2.10 Diferencia entre Peso, Fuerza y Masa…………………………. 36

2.2.11 Materiales en el Diseño Mecánico……………………………… 36

2.2.11.1 Clasificación de Metales y Aleaciones………………………. 37

2.2.11.2 Aceros al Carbón y Aleados…………………………………... 38

2.2.11.3 Sistemas de Designación……………………………………… 39

2.2.11.4 Importancia del Carbono………………………………………. 40

2.2.11.5 Aceros Inoxidables……………………………………………... 41

2.2.11.6 Aceros Estructurales…………………………………………… 44

2.2.11.7 Selección de Materiales……………………………………….. 46

2.3 Definición de Términos Básicos…………………………………….. 46

PARTE III – MARCO METODOLÒGICO

3.1 Tipo de Investigación………………………………………………… 48

3.2 Técnicas de Recolección de datos…………………………………. 52

3.3 Técnicas de Análisis de datos………………………………………. 54

3.4 Población……………………………………………………………… 56

3.5 Muestra………………………………………………………………... 57

PARTE IV – ANÀLISIS DE RESULTADOS

4.1Describir Elementos de Entrada para la Fabricación de la

Máquina…………………………………………………………………

63

4.2 Describir Componentes de la Máquina a Fabricar……………….. 65

4.3 Calcular los Elementos y Seleccionar los Materiales Adecuados

para la Fabricación de la Máquina……………………………….....

68

4.4 Elaborar Planos de la Máquina a Fabricar………………………… 90

Page 9: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

ix

4.5 Construir Máquina y Puesta en Marcha el Funcionamiento de la

Misma…………………………………………………………………..

92

4.6 Calcular Costos Asociados a la Fabricación de la Maquina y la

Producción de Ladrillos………………………………………………

105

Conclusiones…………………………………………………………….... 110

Recomendaciones………………………………………………………... 113

Referencias Bibliográficas………………………………………………. 115

Apéndices………………………………………………………………….. 118

Page 10: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

x

ÍNDICE DE TABLAS

Pág.

Tabla Nº 01: Tamaños Básicos Preferidos………………………………. 23

Tabla Nº 02: Roscas de Tornillos Estadounidense…………………….. 24

Tabla Nº 03: Dimensiones de Roscas de Tornillos Métricas………….. 25

Tabla Nº 04: Propiedades de los Ángulos de Aceros de lados iguales

y lados desiguales (Perfiles L)…………………………….. 27

Tabla Nº 05: Canales de Acero (Perfiles C)…………………………….. 28

Tabla Nº 06: Propiedades de Aceros de las Vigas de Patín Ancho

(Perfiles W)…………………………………………………... 29

Tabla Nº 07: Propiedades de las Vigas de Acero Estadounidense

(Perfiles S)…………………………………………………... 30

Tabla Nº 08: Propiedades del Tubo Estructural de Acero Cuadrado y

Rectangular………………………………………………….. 32

Tabla Nº 09: Propiedades del Tubo de Acero, Forjado, sin Costura y

Soldado Cedula 40 Estándar Nacional Americano……… 33

Tabla Nº 10: Unidades Típicas que se Usan en el Diseño de

Maquinas…………………………………………………….. 34

Tabla Nº 11: Conversión de Unidades Inglesas a Unidades Si :

Cantidades Básicas………………………………………… 35

Tabla Nº 12: Otros Factores de Conversión…………………………….. 35

Tabla Nº 13: Propiedades Representativas de Aceros Aleados al

Carbón……………………………………………………….. 39

Tabla Nº 14: Propiedades de los Aceros Inoxidables…………………. 43

Tabla Nº 15: Propiedades de los Aceros Estructurales……………….. 45

Cuadro Nº 01: Distribución Absoluta y Porcentual del Ítems 1………... 61

Tabla Nº 16: Materiales de Fabricación de la Máquina………………… 93

Page 11: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

xi

ÍNDICE DE FIGURAS

Pág.

Grafico Nº 01: Prueba Diagnostica……………………………………….. 62

Figura Nº 01: Componentes de Máquina a Fabricar…………………… 65

Figura Nº 02: Deflexión de Vigas…………………………………………. 74

Figura Nº 03: Columna…………………………………………………….. 77

Figura Nº 04: Columna…………………………………………………….. 77

Figura Nº 05: Mecanismo de Presión…………………………………….. 85

Figura Nº 06: Mecanismo de Palanca……………………………………. 85

Figura Nº 07: Mecanismo de Presión…………………………………….. 85

Figura Nº 08: Figura Geométrica del Mecanismo de Presión…………. 86

Figura Nº 09: Mecanismo de Palanca……………………………………. 87

Figura Nº 10: Figura Aplicada al Mecanismo……………………………. 88

Figura Nº 11: Dimensiones del Ladrillo…………………………………... 89

Figura Nº 12: Secciones del Molde………………………………………. 90

Figura Nº 13: Presión del Molde………………………………………….. 90

Figura Nº 14: Planos de Máquina a Fabricar……………………………. 91

Page 12: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

1

INTRODUCCIÓN

El Diseño industrial es un tema del diseño que busca crear o modificar

objetos o ideas para hacerlos útiles, prácticos o atractivos visualmente, con la

intención de crear necesidades del ser humano, adaptando los objetos e

ideas no solo en su forma sino también las funciones de éste, su concepto,

su contexto y su escala, buscando lograr un producto final innovador.

El diseño industrial sintetiza conocimientos, métodos, técnicas, creatividad y

tiene como meta la concepción de objetos de producción industrial,

atendiendo a sus funciones, sus cualidades estructurales, formales y

estéticas simbólicas, así como todos los valores y aspectos que hacen a su

producción, comercialización y utilización, teniendo al ser humano como

usuario. Es una actividad creativa, que establece las cualidades polifacéticas

de objetos, de procesos, de servicios y de sus sistemas en ciclos vitales

enteros. Por lo tanto, el diseño es el factor central de la humanización

innovadora de tecnologías y el factor crucial del intercambio económico y

cultural.

En este sentido el proyecto tiene como finalidad Diseñar y Fabricar Maquina

para la Producción de Ladrillos a Base de Lodo Rojo. Este material es vertido

por la Empresa Bauxilum como desecho de su proceso conocido como Bayer

al sistema de lagunas de oxidación ubicadas en la comunidad de

cambalache desde el año 1.979 alcanzando un estimado de veintidós (22)

millones de toneladas depositadas.

Por ende la importancia de esta investigación, se basa en contribuir en la

disminución de la contaminación existente en el sistema de lagunas de

Page 13: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

2

oxidación de la comunidad de cambalache a través del desarrollo de la

propuesta.

La modalidad de la investigación es de tipo descriptiva con un diseño de

campo y documental que permite obtener los datos a través de la aplicación

de una encuesta dirigida a los habitantes de la comunidad de Cambalache

(representantes de los consejos comunales y colaboradores). La línea de

investigación es la sustitución de importaciones, la cual es orientada a la

solución del problema planteado de la comunidad antes mencionada.

El proyecto de investigación se estructura de la siguiente manera:

Capítulo I: Planteamiento del problema, Justificación, Objetivos de la

Investigación, Alcance y Limitaciones.

Capítulo II: Marco Teórico consta de los Antecedentes de la Investigación,

Bases teóricas y Definición de Términos Básicos.

Capítulo III: Presenta la Metodología de la Investigación que comprende el

Tipo de Investigación, Técnica de Recolección y Análisis de Datos y

Población y Muestra.

Capítulo IV: Está compuesto por el Análisis e Interpretación de los

Resultados en donde se presentan los Resultados de los Objetivos

establecidos.

Por último se presentan las Conclusiones y Recomendaciones, las

Referencias Bibliográficas utilizadas y Apéndices de la investigación.

Page 14: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

3

PARTE I

EL PROBLEMA

Corresponde a esta primera parte del Proyecto dentro del proceso de una

investigación, el cual comprende los siguientes aspectos: Planteamiento del

Problema, Justificación, Objetivo General y Específicos, Alcance y

Limitaciones.

1.1 Planteamiento del Problema

Acabamos de salir del siglo XX, el siglo de la tecnología. En él observamos

desde la invención de la imprenta y la electricidad, hasta la clonación y el

descubrimiento del genoma. Desde este punto de vista muy superficial,

pudiéramos pensar "que grande es el hombre", y en cierta forma lo es, pero

si nos ponemos a verlo desde otro punto de vista, si en vez de fijarnos en los

logros, nos fijamos en el daño que nos han dejado, otra es la perspectiva de

la situación.

En medio del auge humano por superarse, y empujar los límites de la

tecnología, nunca se pensó en los daños, a gran escala, que se le harían al

planeta. No estamos insinuando que sea malo el progreso, pero sí que fue un

error no prever lo que causaría al ser inadecuadamente implementado.

La tecnología al no ser adecuadamente implementada genera graves

contaminaciones los cuales son uno de los problemas ambientales más

importantes que afectan al mundo y nuestro país no escapa de ello y surge

cuando se produce un desequilibrio, como resultado de la adición de

Page 15: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

4

cualquier sustancia al medio ambiente, en cantidad tal, que cause efectos

adversos en el hombre, en los animales, vegetales o materiales expuestos a

dosis que sobrepasen los niveles aceptables en la naturaleza y que a medida

que han pasado los años ha crecido notoriamente por la sobrepoblación y la

necesidad del hombre en buscar y desarrollar grandes inventos.

La contaminación puede surgir a partir de ciertas manifestaciones de la

naturaleza (fuentes naturales) o bien debido a los diferentes procesos

productivos del hombre (fuentes antropogénicas) que conforman las

actividades de la vida diaria.

Tal es el caso del proceso productivo de la Empresa Bauxilum, el cual

corresponde a las extracciones de Bauxita y la producción de alúmina a

través del proceso Bayer, el cual genera un residuo o desecho que se

conoce como Lodo Rojo. Este material es actualmente diluido en agua y

bombeado a las lagunas cuyos diques están especialmente preparados y son

continuamente inspeccionados. El licor remanente en las lagunas es

recolectado y retornado a planta para ser usado para fluidificar el lodo y

facilitar su transporte por las tuberías así como para el lavado del mismo.

El lodo rojo es una suspensión solido-liquido, constituida principalmente entre

un 20% a 30% de sólidos y una solución acuosa caustica. Los sólidos están

constituidos por una fracción gruesa formada principalmente por arena

silícica y una fracción muy fina con un alto contenido de óxidos de hierro.

Además contiene oxido de aluminio residual, sílice, oxido de titanio y soda

caustica (NaOH), esta última disuelta en la fracción liquida.

El problema es que la Empresa Bauxilum deposita su desecho de producción

Lodo Rojo en tres lagunas de oxidación ubicadas en la comunidad de

Page 16: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

5

Cambalache desde el año 1.979 cuando fue construido este sistema lagunar

con un diseño de veintiún años de vida útil. Debido a que la capacidad del

sistema original ya fue agotada se han hecho modificaciones para prolongar

su vida, como elevaciones de los diques y construcción de diques filtrantes.

Sin embargo dichas lagunas actualmente presentan problemas de filtraciones

debido a falta de obras de ingeniería que las acondicione para recibir el

producto del proceso y al gran volumen en ellas depositadas (lodo rojo y

agua de lluvia); permitiendo el paso de este material a otras lagunas

naturales y muy posiblemente al río Orinoco, aunque no haya sido

comprobado hasta los momentos. Además en periodos de lluvias por el

aumento del volumen en las lagunas existe la posibilidad que ocurra

desbordamientos aunque nunca haya sucedido.

El almacenamiento de los Lodos Rojos constituye un problema de gran

magnitud para la industria del aluminio. Las bajas velocidades se

sedimentación de este material requiere cada vez de mayores extensión es

de terrenos. Por otro lado la soda caustica (NaOH) constituye un factor de

contaminación ambiental el cual ha generado graves denuncias por la muerte

de especie de peces que habitaban en la laguna.

De acuerdo a lo antes expuesto y según sus propios habitantes, el lodo rojo

genera gran contaminación a la laguna de oxidación de la comunidad de

Cambalache, causando grandes problemas como la disminución de la fauna

y flora, también que al soplar el viento todos los olores se dispersan

causando en muchas ocasiones afecciones a los habitantes como

enfermedades respiratorias o de la piel, entre otros, conocido a través del

levantamiento del diagnostico situacional (Véase Apéndice A).

Page 17: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

6

Con esta premisa se tiene la necesidad de generar posibles soluciones a

esta problemática de como contribuir a disminuir esta contaminación

aprovechando el material antes mencionado, partiendo de estudios

realizados por la propia empresa Bauxilum que afirman que este sirve para la

fabricación de ladrillos de exteriores; ya que para interiores no ha sido

comprobado su uso y con la participación de la comunidad organizada en

cooperativas o los consejos comunales se puede llevar a cabo la ejecución

de este proyecto, con la finalidad de mejorar la calidad de vida de los

habitantes y la generación de fuentes de empleo en la comunidad.

De allí surge la propuesta de diseñar y fabricar máquina para la producción

de ladrillos a base de lodo rojo para aprovechar el material proveniente del

proceso productivo de la Empresa Bauxilum , vertido al sistema de laguna de

oxidación de la comunidad de cambalache, en un trabajo mancomunado

entre profesionales, trabajadores de la propia empresa y habitantes de la

comunidad.

Esta propuesta tiene como finalidad contribuir a disminuir la cantidad de lodo

rojo existente que según datos suministrado por la propia empresa alcanzan

los veintidós (22) millones de toneladas de material depositados al sistema

de lagunas y a su vez contribuir en la disminución de la contaminación

causada por esta problemática.

También va a permitir integrar a la comunidad al promover la consolidación

de cooperativas o unidades de producción social para fabricar y manufacturar

los ladrillos de exteriores a base de la materia prima antes mencionada que

pueda contribuir a generar empleos directos e indirectos y mejorar la calidad

de vida de sus habitantes. Teniendo en cuenta que el uso de estos ladrillos

Page 18: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

7

es para fabricación de exteriores tales como cercas o muros, porches,

galpones entre otros.

1.2 Justificación

Las razones principales por la cuales se proponen Diseñar y Fabricar una

máquina para la producción de ladrillos a base de lodo rojo, vertido por la

Empresa Bauxilum al sistema de lagunas de oxidación ubicadas en la

comunidad de cambalache, son las siguientes:

Socialmente: La comunidad de Cambalache mejorara su calidad de vida al

crecer económicamente a través de la generación de empleos directos e

indirectos y socialmente al contribuir en la disminución de la problemática

existente actualmente por la cantidad de lodo rojo vertido en el sistema de

lagunas de oxidación de la comunidad de cambalache. También porque los

habitantes de dicha comunidad organizados en cooperativas, pequeñas

empresas de producción social; con el apoyo de los consejos comunales y la

empresa Bauxilum, serán los que producirán y manufacturaran los ladrillos

para uso de exteriores dirigidos a clientes que tengan las necesidades de

galpones, muros, porches, entre otros.

Ambientalmente: Se contribuirá en la disminución de la cantidad de lodo

rojo vertido al sistema de lagunas de oxidación ubicado en la comunidad

antes mencionada lo que ha generado gran contaminación ambiental el cual

según sus propios habitantes ha causado disminución de la flora y fauna,

enfermedades respiratorias y de la piel e intranquilidad en la población por un

futuro incierto ante tal situación que puede repercutir hasta en la

contaminación del río Orinoco por sobresaturación de la laguna, el cual no ha

Page 19: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

8

sido comprobado hasta los momentos; pero que es mejor tratar ahora esta

problemática con la finalidad de evitarlo.

Legalmente: Porque las leyes Venezolanas respaldan a toda comunidad a

vivir en un lugar sin contaminación como lo establece la Constitución de la

República Bolivariana de Venezuela en los siguientes artículos:

Capítulo IX. De los Derechos Ambientales

Artículo 127. Es un derecho y un deber de cada generación proteger y

mantener el ambiente en beneficio de sí misma y del mundo futuro. Toda

persona tiene derecho individual y colectivamente a disfrutar de una

vida y de un ambiente seguro, sano y ecológicamente equilibrado. El

Estado protegerá el ambiente, la diversidad biológica, los recursos genéticos,

los procesos ecológicos, los parques nacionales y monumentos naturales y

demás áreas de especial importancia ecológica. El genoma de los seres

vivos no podrá ser patentado, y la ley que se refiera a los principios bioéticos

regulará la materia.

Es una obligación fundamental del Estado, con la activa participación

de la sociedad, garantizar que la población se desenvuelva en un

ambiente libre de contaminación, en donde el aire, el agua, los suelos,

las costas, el clima, la capa de ozono, las especies vivas, sean

especialmente protegidos, de conformidad con la ley.

Artículo 129. Todas las actividades susceptibles de generar daños a los

ecosistemas deben ser previamente acompañadas de estudios de

impacto ambiental y socio cultural. El Estado impedirá la entrada al país

de desechos tóxicos y peligrosos, así como la fabricación y uso de armas

Page 20: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

9

nucleares, químicas y biológicas. Una ley especial regulará el uso, manejo,

transporte y almacenamiento de las sustancias tóxicas y peligrosas.

En los contratos que la República celebre con personas naturales o jurídicas,

nacionales o extranjeras, o en los permisos que se otorguen, que afecten los

recursos naturales, se considerará incluida aun cuando no estuviera expresa,

la obligación de conservar el equilibrio ecológico, de permitir el acceso a la

tecnología y la transferencia de la misma en condiciones mutuamente

convenidas y de restablecer el ambiente a su estado natural si éste resultara

alterado, en los términos que fije la ley.

Técnicamente: De acuerdo al desarrollo del Proyecto este se vincula

directamente con la IV línea del Plan Nacional Simón Bolívar: Modelo

Productivo Socialista que tiene como objetivo desarrollar el nuevo modelo

productivo endógeno como base económica del Socialismo del Siglo XXI y

alcanzar un crecimiento sostenido y promover la conformación de Empresas

o unidades de Producción social. También se encuentra alineado con el PNF

de Mantenimiento en las áreas de Diseño y Fabricación, línea de

investigación de Sustitución de Importaciones y en las Unidades Curriculares

involucradas para el desarrollo del proyecto: Taller de Mantenimiento, Dibujo,

Física, Mecánica Aplicada, Tecnología de Fabricación y Resistencia de los

Materiales.

Empresa que puede apoyar el proyecto: Hasta los momentos la empresa

BAUXILUM se encuentra muy interesada en apoyar el proyecto ya que son

sus propios trabajadores y estudiantes del PNF en Mantenimiento de la

Universidad Politécnica del Estado Bolívar que generaron la propuesta para

así lograr los mecanismos necesarios para la disminución del lodo rojo

existente en la alguna de oxidación de cambalache a través del

Page 21: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

10

aprovechamiento del material para la fabricación de un producto que puedan

producir y manufacturar la propia comunidad, logrando así la participación e

integración de los habitantes del sector organizados en cooperativas o

pequeñas empresas de producción social.

También es importante resaltar que el desarrollo de la propuesta incrementa

el conocimiento existente a través de los valores teóricos y prácticos, que se

desarrollarán para diseñar y fabricar máquina para producir ladrillos a base

del lodo rojo existente en la comunidad de cambalache.

Esta propuesta representa la oportunidad a los profesionales y estudiantes

del PNF en Mantenimiento de la Universidad Politécnica del Estado Bolívar

de conocer y trabajar bajo los nuevos enfoques de educación que permiten

desarrollar ideas e innovaciones con visión de integración entre la institución,

población estudiantil, sociedad y empresas.

La propuesta traerá beneficio no solamente para los estudiantes al lograr

sus objetivos, sino a la comunidad de Cambalache al mejorar su calidad de

vida y a la empresa Bauxilum al lograr disminuir el impacto ambiental

generado por su proceso Bayer.

1.3 Objetivos de la Investigación

Objetivo General

Diseñar y Fabricar Máquina para la Producción de Ladrillos a Base de Lodo

Rojo.

Page 22: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

11

Objetivos Específicos

Describir elementos de entrada para la fabricación de la máquina.

Describir componentes de la máquina a fabricar.

Calcular elementos y seleccionar los materiales adecuados para la

fabricación de máquina.

Elaborar planos de la máquina a fabricar.

Construir máquina y puesta en marcha del funcionamiento de la

misma.

Calcular costos asociados a la fabricación de la máquina y la

producción de ladrillos.

1.4 Alcance

La investigación tiene un alcance de diseñar y fabricar máquina para la

producción de ladrillos, usando como base el lodo rojo el cual es un material

proveniente del proceso Bayer de la empresa Bauxilum vertido al sistema de

lagunas de oxidación, ubicadas en la comunidad de Cambalache.

La investigación se baso en los análisis realizados por la propia empresa

Bauxilum del material lodo rojo antes de la producción de los ladrillos. Por lo

que no se incluyen en este estudio los análisis físicos o químicos después

de la producción de estos; porque no se cuenta ni con el tiempo ni los

recursos necesarios para hacerlos, sin embargo serán contemplados para la

mejora del proyecto y objeto de estudio de otra propuesta.

Page 23: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

12

1.5 Limitaciones

Dentro de los principales obstáculos que se presentaron durante el inicio de

la investigación fue la falta de credibilidad de la propuesta por parte de la

comunidad en estudio; ya que estos afirmaban que en muchas ocasiones

muchos organismos del gobierno les ofrecían ayudarlos y nunca les

cumplían. Por lo que se dificulto el proceso para la toma de la muestra de la

investigación con la finalidad de garantizar que esta fuera representativa.

Page 24: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

13

PARTE II

MARCO TEÒRICO

2.1 Antecedentes de la Investigación

Salazar, M. (2008). Gerencia de Desarrollo Endógeno Bauxilum

“Conformación de UPS Manufactura de Elementos de Construcción con

la utilización de lodo rojo y la participación de la comunidad de

Cambalache”. Esta propuesta se encuentra basada en los siguientes

antecedentes:

La evaluación de la utilización de “Lodo Rojo” para la manufactura de ladrillos

para la construcción de viviendas, comenzó su proceso con la contratación

del Parque Tecnológico Sartenejas (PTS) por parte de la Gerencia Manejo de

Lodos de CVG Bauxilum para llevar a cabo el proyecto titulado “Estudio de

Factibilidad de Producción de Elementos de Construcción, a partir de los

relaves rojos”.

Este estudio produjo dos conclusiones:

a) A escala de laboratorio, con una mezcla preparada de 70% lodo rojo y

30% arcilla y utilizando técnicas de prensado, es posible manufacturar un

ladrillo que cumpla con las especificaciones de la norma COVENIN 1-78, en

cuanto a resistencia a la compresión e índice de absorción.

Page 25: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

14

b) Los elementos a manufacturar deben ser utilizados en áreas abiertas no

residenciales, por cuanto su efecto en espacios confinados no han sido

evaluados.

Con los resultados anteriores, se realizaron prototipos de ladrillos en conjunto

con peritos de la empresa Cerámicas Carabobo y se determinó que la

fabricación de ladrillos cocidos es técnicamente posible.

La Gerencia de Manejo de lodos posteriormente, remitió el caso a la

Gerencia de Desarrollo Endógeno, para que avanzara en el desarrollo de un

esquema de participación de las comunidades en la implementación de un

proceso piloto de manufactura de elementos de construcción para la

edificación de un muro perimetral a la empresa, pasando por la consolidación

de la tecnología del proceso productivo, generando una propuesta en

conjunto y organizando, capacitando a los participantes provenientes de la

comunidad y hasta los momentos dicha propuesta no ha llegado a

materializarse por falta de recursos económicos.

2.2 Bases Teóricas

2.2.1 Procesos Desarrollados en la Empresa Bauxilum, Materias Primas

y Principales Áreas

Para llevar a cabo el desarrollo de la propuesta de Diseñar y fabricar

Máquina para la Producción de Ladrillos de Exteriores a Base de Lodo Rojo

vertido al sistema de Lagunas de Oxidación ubicadas en la Comunidad de

Cambalache fue necesario conocer primero el proceso desarrollado dentro

de la empresa Bauxilum, información obtenida a través de su portal en

Page 26: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

15

internet http://www.bauxilum.com/procesos.php#. 2005 y que se muestra a

continuación:

La planta de alúmina de CVG Bauxilum aplica el proceso Bayer (Proceso de

digestión a baja presión y baja temperatura) a fin de asegurar una buena

producción y eficiencia para la extracción de una alúmina de alto grado

desde el mineral de bauxita.

Las Materias primas utilizadas son Bauxita, soda cáustica, cal viva,

floculante, agua, gas natural, energía eléctrica y cantidades menores de

materias primas misceláneas como ácido sulfúrico y ácido clorhídrico.

Este proceso está dividido en tres grandes áreas: Manejo de Materiales,

Lado Rojo y Lado Blanco.

Manejo de Materiales

El área de Manejo de Materiales está conformada por los equipos que

permiten el manejo de la bauxita, soda cáustica y la exportación del producto

final. La planta de alúmina cuenta con unidades para el apilado y

recuperación de la bauxita.

Lado Blanco

En el lado blanco, después de haberse filtrado la suspensión de aluminato de

sodio, ésta pasa a una fase de enfriamiento por expansión que la

acondiciona (sobresatura) para la fase de precipitación donde se obtiene el

hidrato de alúmina.

Page 27: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

16

Lado Rojo

El lado rojo permite la reducción del tamaño de las partículas de mineral, la

extracción de la alúmina contenida en la bauxita y la separación de las

impurezas que acompañan a la alúmina.

2.2.2 Lodo Rojo

Es un residuo sólido que se genera en el proceso Bayer, el principal método

industrial para producir alúmina a partir de bauxita. Una planta media de

refinería produce una cantidad de barro rojo de entre una y dos veces la

cantidad de alúmina producida, aunque la proporción de lodo generado varía

en función del tipo de bauxita usada.

Está compuesto por una mezcla de impurezas sólidas, metálicas y constituye

uno de los problemas de eliminación de residuos más importantes de la

industria del aluminio. El característico color rojo se debe a la presencia de

hierro oxidado, que puede llegar a representar hasta un 60% de la masa del

residuo. Además del hierro, las partículas más abundantes son el sílice, el

aluminio y el dióxido de titanio.

El barro rojo no se puede eliminar fácilmente. En la mayoría de los países en

los que se genera lodo rojo, éste es almacenado en un depósito o estanque.

Presenta el problema de que, cuando ocupa una superficie, esa zona ya no

es apta para edificar ni para cultivar, aún cuando el lodo ya se ha secado.

Debido al proceso Bayer, el barro rojo es una sustancia altamente básica,

con un PH de entre 10 y 13. Por este motivo, actualmente se emplean varios

métodos para rebajar el pH a unos niveles a los que se reduzca su impacto

Page 28: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

17

medioambiental y se investiga el modo de utilizar el lodo para otras

aplicaciones.

Actualmente el lodo rojo como subproducto de la producción de alúmina

contiene aquellos componentes de la bauxita que no son disueltos en

digestión. Este se encuentra contaminado con silicato de alúmina-sodio

formado durante la desilicación, los componentes de calcio y aluminato de

sodio provenientes del arrastre del licor madre. El lodo rojo es diluido en

agua y bombeado a las lagunas cuyos diques están especialmente

preparados y son continuamente inspeccionados. El licor remanente en las

lagunas es recolectado y retornado a planta para ser usado para fluidificar el

lodo y facilitar su transporte por las tuberías así como para el lavado del

mismo.

2.2.3 Aspectos a Considerar por un Diseñador Mecánico

Teniendo como premisa la teoría descrita anteriormente y para lograr el

desarrollo del proyecto fue necesario conocer acerca de la naturaleza del

diseño mecánico y los elementos de maquinas, los cuales forman parte

integral y general del diseño mecánico.

Mott, R. (2006) expresa que lo principal a considerar es que los diseñadores

e ingenieros crean aparatos o sistemas que satisfagan necesidades

específicas y que para diseñar componentes, aparatos mecánicos; el

individuo debe ser competente en el diseño de elementos individuales que

componen el sistema. Pero también debe poder integrar varios componentes

y equipos en un sistema coordinado que satisfaga las necesidades de sus

clientes.

Page 29: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

18

Entre otros el diseñador debe considerar los siguientes aspectos:

Reconocer ejemplos de sistemas mecánicos.

Enlistar los conocimientos de diseño que se requieren para efectuar un

diseño mecánico.

Describir la importancia de integrar los elementos de máquina individuales

en un sistema mecánico.

Describir los elementos principales del proceso de realización del

producto.

Escribir las funciones y los requisitos del diseño para dispositivos

mecánicos.

Establecer conjuntos de criterios para evaluar los diseños propuestos.

Trabajar con las unidades adecuadas en cálculos de diseño mecánicos,

ya sea en el sistema inglés o en el sistema métrico SI.

Distinguir entre fuerza y masa, expresarlos en forma correcta en ambos

sistema de unidades.

Presentar los cálculos de diseño en forma profesional ordenados para

poder ser comprendidos y evaluados por otras personas que conozcan el

campo del diseño de máquinas.

2.2.4 Proceso de Diseño Mecánico

Según Mott, R. (2006) establece que el diseño mecánico tiene como objetivo

“Obtener un producto útil que satisfaga las necesidades de un cliente, y

además sea seguro, eficiente, confiable, económico y de manufactura

práctica” (p.09).

Page 30: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

19

Para realizar el proceso de diseño mecánico es necesario tener los

siguientes conocimientos:

Trazado, dibujo técnico y diseño asistido por computadora.

Propiedades de los materiales, procesamiento de materiales y procesos

de manufactura.

Aplicaciones de la química, como protección contra la corrosión,

galvanoplastia y pintura.

Estática y dinámica, resistencia de los materiales, cinemática y

mecanismos.

Comunicación oral, atención, redacción técnica y trabajo en equipo.

Mecánica de fluidos, termodinámica y transferencia de calor.

Máquinas hidráulicas, los fundamentos de los fenómenos eléctricos y

controles industriales.

Diseño de experimentos y prueba de funcionamiento de materiales y

sistemas mecánicos.

Creatividad, solución de problemas y gerencia de proyectos.

Análisis de esfuerzos.

Conocimientos especializados del comportamiento de elementos de

máquinas, como engranes, transmisiones de bandas, transmisiones de

cadenas, ejes, cojinetes, cuñas, acanaladuras, acoplamientos, sellos,

resortes, uniones (atornilladas, remachadas, soldadas, adhesivas),

motores eléctricos, dispositivos de movimientos lineal, embragues y

frenos.

2.2.5 Funciones, Requisitos de Diseños y Criterios de Evaluación

Las funciones, los requisitos de diseño y los criterios de evaluación según

Mott, R. (2006) son:

Page 31: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

20

Funciones: indican lo que debe hacer el dispositivo mediante

afirmaciones generales no cuantitativas, donde se unas frases de acción

tales como soportan una carga, subir una caja, transmitir potencia o

mantener unidos los miembros estructurales.

Parámetros de diseño: son declaraciones detalladas, en general

cuantitativas de los valores esperados de funcionamiento, condiciones

ambientales en las que debe trabajar el dispositivo, las limitaciones de

espacio o peso o materiales o componentes disponibles que puedan

usarse.

Criterios de evaluación: son declaraciones de características

cualitativas deseables en un diseño, que ayudan a que el diseñador

decida que opción de diseño es la optima; esto es, el diseño que

maximice las ventajas y minimice las desventajas.

2.2.6 Integración de los elementos de maquina en un diseño mecánico

El diseño mecánico es el proceso de diseñar o seleccionar componentes

mecánicos para conjuntarlos y lograr una función deseada, el autor Mott, R.

(2006) afirma que “los elementos de máquinas deben ser compatibles,

acoplarse bien entre si y funcionar en forma segura y eficiente” (p.14).

El diseñador no solo debe considerar el desempeño del elemento diseñado,

sino también los elementos con que debe interactuar.

Page 32: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

21

2.2.7 Cálculos de Diseño

Es importante anotar los cálculos en forma pulcra, compleja y ordenada.

Deberá explicar cómo ataco el diseño, que datos uso, que hipótesis y juicios

planteo.

También con frecuencia es útil tener un registro exacto de sus cálculos de

diseños si es probable que ese diseño tenga cambios. En todos esos casos

debe comunicar su diseño a otros por escrito y con figuras.

Para preparar un registro según lo establecido por el autor Mott, R. (2006) en

forma general es necesario tomar en cuenta los siguientes:

Identificar el elemento de máquina que será diseñado y la naturaleza

del cálculo del diseño.

Trazar un esquema del elemento que muestra todas las propiedades

que afectan el funcionamiento o el análisis de esfuerzos.

Mostrar en un esquema las fuerzas que actúan sobre el elemento (el

diagrama de cuerpo libre) y trazar otros dibujos para aclarar el caso

físico real.

Identificar el tipo de análisis a efectuar tal como el esfuerzo por flexión,

deflexión de una viga, pandeo de una columna entre otros.

Enlistar todos los datos y las hipótesis.

Escribir las fórmulas a usar en forma de símbolos e indicar con

claridad los valores y las unidades de las variables que intervienen. Si

una formula potencial no se conoce bien en su trabajo cite la fuente.

La persona podrá consultarla para evaluar lo adecuado de la fórmula.

Resolver cada fórmula para la variable deseada.

Insertar datos, comprobar unidades y desarrollar los cálculos.

Page 33: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

22

Juzgar lo adecuado del resultado.

Si el resultado no es razonable, cambiar las decisiones del diseño y

repetir el cálculo. Quizás sea más adecuada una geometría o un

material distintos.

Cuando se ha llegado a un resultado razonable y satisfactorio,

especifique los valores definitivos de todos los parámetros importantes

en el diseño, usando tamaños normalizados, dimensiones cómodas,

materiales que se consigan con facilidad, entre otros.

2.2.8 Tamaños Básicos Preferidos, Roscas de Tornillos y Perfiles

Estándar

Según Mott, R. (2006) considera que una de las responsabilidades de

un diseñador es especificar las dimensiones finales de los elementos

que soportan cargas. Después de completar los análisis de esfuerzos

y deformación, el diseñador conocerá los valores mínimos aceptables

de las dimensiones, los cuales aseguraran que el elemento cumpla

con los requisitos de funcionamiento. Entonces de forma usual el

diseñador especifica que las dimensiones finales sean uniformadas, o

tengan valores adecuados que faciliten la compra de materiales y la

manufactura de las piezas.

Seguidamente se presentan algunas guías para ayudar en estas

decisiones y especificaciones:

2.2.8.1 Tamaños Básicos Preferidos

La tabla que se muestra a continuación presenta los tamaños básicos

preferidos en fracciones de pulgadas, decimales de pulgadas y

Page 34: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

23

métricos. En la parte final del diseño se elige uno de estos tamaños

preferidos.

Tabla Nº 01 Tamaños Básicos Preferidos

Fuente: Mott, R. (2006) Tabla A2-1(p.A-3)

2.2.8.2 Roscas de Tornillos Estadounidense Normalizada

Los tornillos y los elementos de máquina con uniones roscadas se

fabrican mediante dimensiones normalizadas para asegurar que las

Page 35: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

24

piezas sean intercambiables, para permitir una fabricación cómoda,

con máquinas y herramientas normalizadas.

A continuación se presentan las tablas de Roscas de Tornillos

Estándar Estadounidense y seguidamente la de Dimensiones de

Roscas de Tornillos Métricas:

Tabla Nº 02 Roscas de Tornillos Estándar Estadounidense

Fuente: Mott, R. (2006) Tabla A2-2 (p.A-4)

Page 36: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

25

Tabla Nº 03

Dimensiones de Roscas de Tornillos Métricas

Fuente: Mott, R. (2006) Tabla A2-3 (p.A-5)

2.2.8.3 Perfiles Estructurales de Acero

En este mismo orden de ideas el mismo autor Mott, R. (2006) comenta

en su obra que los fabricantes de acero suministran un gran conjunto

de perfiles estructurales estandarizados, eficientes en el uso del

material y fáciles de especificar e instalar en estructuras de

construcción o de armazones de máquinas. Comprenden los ángulos

estándar (perfiles L), canales (Perfiles C), vigas de patín ancho

(perfiles W), vigas estándar estadounidense (perfiles S), tubo

estructural y tuberías. Es importante resaltar que los perfiles W y S se

Page 37: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

26

nombran con frecuencia como “vigas I” porque la forma de corte

transversal se aparece a la I mayúscula.

Se presenta a continuación las propiedades geométricas de algunos

perfiles estructurales de acero que abarcan gran variedad de tamaños,

en tablas que se mostraran a continuación y que proporcionaran datos

del área de la sección transversal (A), el peso por pie de longitud, la

ubicación del centroide de la sección transversal, su momento de

inercia (F), su modulo de sección (S) y su radio de giro.

Los valores de I y de S son importantes para analizar y diseñar vigas.

Para el análisis de las columnas se necesitan I y R.

Ángulos de Acero (perfiles L)

Se llaman perfiles L por la apariencia transversal; con frecuencia a los

ángulos se usan como elementos a la tensión en armaduras y torres,

miembros de contorno para estructuras de máquinas, dinteles sobre

ventanas y puertas en construcción, refuerzas para placas grandes en

cajas y vigas, ménsulas y soportes de tipo cornisa para equipo.

A continuación se presenta la siguiente tabla de ángulos de acero

perfiles (L) para servir de guía en el proceso de selección y

determinación del mismo:

Page 38: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

27

Tabla Nº 04 Propiedades de los Ángulos de Aceros de Lados Iguales y Lados

Desiguales (perfiles L)

Fuente: Mott, R. (2006) Tabla A16-1 (p.A-31)

Canales Estadounidense Estándar (perfiles C)

Estos canales se usan en aplicaciones parecidas a las de los ángulos.

El alma plana es los dos patines que formarían un perfil generalmente

más rígido que el de los ángulos. Los canales se utilizan como vigas o

columnas.

Page 39: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

28

A continuación se presenta la tabla de propiedades de canales de

aceros estándar estadounidense, perfiles C:

Tabla Nº 05 Canales de Acero (perfiles C)

Fuente: Mott, R. (2006) Tabla A16-2 (p.A-32)

Perfiles de Patín Ancho (perfiles W)

Los perfiles W tienen almas relativamente delgadas y patines algo más

gruesos, con espesor constante. La mayor parte del área de la sección

transversal esta en los patines, lo más alejada del eje centroidal

horizontal (eje y), con lo cual el momento de inercia es muy grande

para determinar cantidad de material.

Page 40: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

29

A continuación se presenta la siguiente tabla de propiedades de

perfiles de patín ancho:

Tabla Nº 06

Propiedades de Acero de las Vigas de Patín Ancho (perfiles W)

Fuente: Mott, R. (2006) Tabla A16-3 (p.A-33)

Vigas Estadounidense Estándar (perfiles S)

Gran parte de la descripción de los perfiles W se aplica también a los

perfiles S. Nuevamente se incluye el peso por pie de longitud en la

designación. En la mayor parte aunque no en todos los perfiles S, el

peralte real es igual al nominal. Los patines Son inclinados, con una

pendiente aproximada de 2 pulgadas en 12 pulgadas, parecida a la de

los perfile C. Los ejes X-Y se definen como se indica, con el alma

vertical.

Page 41: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

30

Con frecuencia se prefieren los perfiles de patín ancho (perfiles W) a

los perfiles S porque sus patines son relativamente anchos, porque

tienen espesor constante en sus patines; además las propiedades de

las secciones son en general, mejores para determinados pesos y

peraltes como lo afirma el autor Mott, R. (2006).

Se presenta la siguiente tabla de las propiedades de las vigas de

acero estándar estadounidenses (perfiles S):

Tabla Nº 07 Propiedades de las Vigas de Acero Estándar Estadounidense

(perfiles S)

Fuente: Mott, R. (2006) Tabla A16-4 (p.A-34)

Page 42: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

31

Perfiles Estructurales Huecos (HSS, cuadrados y

rectangulares)

Con el aspecto y las propiedades de los perfiles estructurales

huecos (HSS, de hollow structural shape). Esos perfiles suelen

conformarse a partir de lámina plana y soldada longitudinalmente.

Las propiedades de las secciones consideran los radios de las

esquinas.

Los tubos laminados, cuadrados y rectangulares, son útiles en las

estructuras de maquinaria porque tienen buenas propiedades

transversales para elementos cargados a la flexión como vigas y

para la carga de torsión, porque la sección transversal es cerrada.

Los lados planos facilitan con frecuencia la unión de los miembros

entre sí o la fijación del equipo a ellos. Algunos marcos se sueldan y

forman una unidad que funciona como marco espacial rígido. El

tubo cuadrado proporciona una sección eficiente para las columnas.

En la tabla siguiente se presentan las propiedades del tubo

estructural de acero, cuadrado y rectangular:

Page 43: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

32

Tabla Nº 08 Propiedades del Tubo Estructural de Acero Cuadrado y

Rectangular

Fuente: Mott, R. (2006) Tabla A16-5 (p.A-35)

Tubo

Los perfiles circulares huecos (tubos) son muy eficientes cuando se

usan como vigas, elementos a torsión y columnas.

Page 44: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

33

A continuación se presenta la siguiente tabla de las propiedades de

tubo de acero forjado sin costura y soldado cedula 40 estándar

nacional americano:

Tabla Nº 09

Propiedades del Tubo de Acero, Forjado sin Costura y Soldado Cedula 40 Estándar Nacional Americano

Fuente: Mott, R. (2006)

Tabla A16-6 (p.A-36)

Page 45: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

34

2.2.9 Sistemas de Unidades y Factores de Conversión

Los cálculos para el diseño de máquinas se realizan utilizando algunas

unidades típicas inglesas o del sistema internacional de unidades SI; que se

muestran a continuación en las siguientes tablas:

Tabla Nº 10

Unidades Típicas que se Usan en el Diseño de Maquinas

Fuente: Mott, R. (2006) Tabla 1-2 (p.25)

Page 46: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

35

Tabla Nº 11 Conversión de Unidades Inglesas a Unidades SI: cantidades básicas

Fuente: Mott, R. (2006)

Tabla A18-1 (p.A-39)

Tabla Nº 12 Otros Factores de Conversión

Fuente: Mott, R. (2006) Tabla A18-2 (p.A-39)

Page 47: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

36

2.2.10 Diferencia entre Peso, Fuerza y Masa

Según Mott, R. (2006) la diferencia entre fuerza, masa y peso consiste en

que la Masa es la cantidad que contiene un cuerpo. Fuerza es un empuje o

un esfuerzo aplicado a un cuerpo, que causa un cambio en el movimiento del

mismo o alguna deformación en el. Mientras que peso se refiere a la

magnitud de la fuerza necesaria para sostener un cuerpo contra la influencia

de la gravedad.

Entonces la relación peso / masa es:

F = m* a o W = m*g

Donde:

F = fuerza

m = masa

a = aceleración

W = peso

g = aceleración de la gravedad

Y se usara g = 32,2 pies / s2 0 g = 9,81 m / s2

2.2.11 Materiales en el Diseño Mecánico

Es responsabilidad del diseñador especificar los materiales adecuados para

cada parte de un diseño mecánico. Lo primero que debe hacer es especificar

el material básico que usara para determinado componente de un diseño

mecánico. Posteriormente especificar las funciones del componente, los tipos

y magnitudes de carga que soportara y el ambiente en que funcionara.

Page 48: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

37

Para la elección del material se deben considerar sus propiedades físicas y

mecánicas y adaptarlos a las expectativas deseadas y también las

propiedades de resistencia a la tensión y fluencia, ductilidad, resistencia al

corte, elasticidad, dureza, maquinabilidad, y tenacidad, entre otros, de

acuerdo al diseño a realizar como lo establece Mott, R. (2006) y para la

seleccionar el material es necesario considerar los siguientes:

2.2.11.1 Clasificación de Metales y Aleaciones

Varias asociaciones industriales asumen la responsabilidad del

establecimiento de normas para clasificar metales y aleaciones. Cada

una tiene su propio sistema de numeración, adecuado para

determinado metal a que se refiera la norma. Pero esto a veces causa

confusión, cuando hay una traslape entre dos o más normas y cuando

se usan distintos esquemas para identificar los metales.

Se ha ordenado, en cierta medida en la clasificación de los metales,

usar los Sistemas Unificados de Numeración (UNS, de Unified

Numbering Systems), definidos en la norma E 527.83 (reaprobada en

1997). Practica normalizada de numeración de metales y aleaciones

(UNS; Standard Practice for Numbering Metals and Alloys), por la

American Society for Testing and Materials o ASTM.

Además de la lista de los materiales bajo control de la misma ASTM,

UNS coordina las designaciones de los siguientes grupos:

- La Asociación del Aluminio (AA, Aluminum Association)

- El Instituto Estadounidense del Hierro y Acero (AISI, American Iron

and Streel Institute)

Page 49: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

38

- La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE, Society of Automotive

Engineers).

2.2.11.2 Acero al Carbón y Aleados

Es posible que el acero sea el material más usado en los elementos

de máquina por sus propiedades de gran resistencia, gran rigidez,

durabilidad y facilidad relativa de fabricación. Hay diversos tipos de

acero disponibles. En esta sección se describirán los métodos para

designar los aceros y los tipos más frecuentes de éstos.

El termino acero indica una aleación de hierro, carbono, manganeso y

uno más elementos importantes. El carbón tiene un gran efecto sobre

la resistencia, dureza y ductilidad de cualquier aleación de acero. Los

demás elementos afectan la capacidad de templabilidad, tenacidad,

resistencia a la corrosión, maquinabilidad y conservación de la

resistencia a altas temperaturas.

Los elementos de aleación principales contenidos en diversos aceros

son el azufre, fosforo, silicio, níquel, cromo, molibdeno y vanadio.

Se presenta a continuación la siguiente tabla referente a las

propiedades representativas de aceros aleados y al carbón para poder

seleccionar los materiales a utilizar:

Page 50: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

39

Tabla Nº 13 Propiedades Representativas de Aceros Aleados y al Carbón

Fuente: Mott, R. (2006) Tabla Apéndice 3 (p.A-6)

2.2.11.3 Sistema de Designación

El AISI es un sistema de designación con cuatro dígitos para el acero

al carbón como se mostrara en el ejemplo que se presenta a

continuación. Los dos primeros dígitos señalan el grupo específico de

aleaciones que identifica a los principales elementos aleantes, aparte

Page 51: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

40

del carbono en el acero. Los últimos dos dígitos indican la cantidad de

carbono en el acero.

2.2.11.4 Importancia del Carbono

Aunque la mayor parte de aleaciones de acero consumen menos de

10% de carbono, éste se incluye en la designación debido a sus

efectos sobre las propiedades del acero. Como se ve en el ejemplo

anterior, los últimos dígitos indican el contenido de carbono, en

centésimas de porcentaje. Por ejemplo, cuando los dos últimos dígitos

son 20, la aleación contiene aproximadamente 0,20% de carbono. Se

admite algo de variación. El contenido de carbono en un acero con 20

puntos de carbón varía de 0,18% a 0,23%.

A medida que aumenta el contenido de carbono, también aumenta la

resistencia y la dureza, con las mismas condiciones de procesamiento

y tratamiento térmico. Ya que la ductilidad disminuye al aumentar el

contenido de carbono, la selección de un acero adecuado implica

cierto compromiso con resistencia y ductilidad.

Page 52: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

41

Un acero al bajo carbon es aquel que tiene menos de 30% puntos de

carbono (0,30%). Estos aceros tienen relativamente baja resistencia,

pero buena capacidad para darles forma. En aplicaciones a elementos

de màquinas, cuando no se requiere alta resistencia, se especifican

con frecuencia aceros al bajo carbono. Si el desgaste es un problema

potencial, se pueden carburizar los aceros al bajo carbono en la

superficie externa de la parte y mejorar la combinación de las

propiedades.

Los aceros al medio carbón, o aceros medios, contienen de 30 a 50

puntos de carbono (0,30% a 0,50%). La mayoría de los elementos de

máquina que tienen necesidad de una resistencia de moderada a alta,

con requisitos de ductilidad bastante buena y dureza moderada,

provienen de este grupo.

Los aceros al alto carbón tienen de 50 a 95 puntos de carbono (0,50%

a 0,95%). El alto contenido de carbono proporciona mejores

propiedades de desgaste adecuadas para aplicaciones donde se

requiera filos cortantes duraderos, y para aplicaciones donde las

superficies estén sometidas a una abrasión constante. Las

herramientas, cuchillos, cinceles y muchos componentes de

implementos agrícolas requieren la aplicación de estos aceros.

2.2.11.5 Aceros Inoxidables

El término acero inoxidable caracteriza la alta resistencia a la corrosión

que presentan las aleaciones de este grupo. Para clasificarla como

acero inoxidable, la aleación debe contener un contenido mínimo de

cromo de 10%. La mayor parte tienen 12 a 18% de cromo.

Page 53: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

42

El AISI designa la mayor parte de los aceros inoxidables como series

200, 300 y 400. Otro sistema de designación es el de numeración

unificada (UNS) establecido por SAE y ASTM.

Los tres grupos principales de aceros inoxidables son los austenìticos,

los ferrìticos y los martensìticos. Los aceros inoxidables austenìticos

pertenecen a las series de 200 y 300 AISI. Son grados para uso

general, con resistencia moderada. La mayor parte de ellos no se

pueden tratar térmicamente, y sus propiedades finales quedan

determinadas por la cantidad de trabajo: al temple que resulta se le

llama ¼ duro, ½ duro, ¾ duro y duro total. Esas aleaciones no son

magnéticas y se emplean en equipos típicos de procesamiento de

alimentos.

Los aceros inoxidables ferriticos pertenecen a la serie AISI 400, y se

les designa como 405, 409, 430, 446, entre otros. Son magnéticos y

trabajan bien a temperaturas elevadas de 1300ºF a 1900ºF (700ºC a

1040ºC), dependiendo de la aleación. No pueden tener tratamiento

térmico, pero se pueden trabajar en frio para mejorar sus propiedades.

Se aplican en la fabricación de tubos de intercambio de calor, equipo

de refinación de petróleo, molduras automotrices, piezas de hornos y

equipos químicos.

Los aceros inoxidables martensìticos también pertenecen a la serie

AISI 400, incluidos los tipos 403, 410, 414, 416, 420, 431 y 440. Son

magnéticos, se pueden tratar térmicamente y tienen mayor resistencia

que los de los de las series 200 y 300, pero conservan buena

tenacidad. Entre sus aplicaciones típicas están las piezas de motores

Page 54: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

43

de turbinas, cuchillería, tijeras, piezas de bombas de válvulas,

instrumentos quirúrgicos, herrajes para aviones y herrajes marinos.

Tabla Nº 14 Propiedades de los Aceros Inoxidables

Fuente: Mott, R. (2006) Tabla Apéndice 6 (p.A-12)

Page 55: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

44

2.2.11.6 Aceros Estructurales

La mayor parte de los aceros estructurales reciben la designación de

los números ASTM. Un grado frecuente es el ASTM A36, que tiene un

punto de fluencia mínima de 36000 psi (248 MPa) y es dúctil. En

resumen, es un acero con bajo carbón y laminado en caliente,

disponible en láminas, placas, barras y perfiles estructurales: por

ejemplo, algunas vigas I, vigas estándar estadounidense, canales y

ángulos.

La mayor parte de las vigas de patín ancho (perfiles W) se fabrican en

la actualidad con acero estructural ASTM A992, cuyo punto fluencia es

de 50 a 65 ksi (448 MPa). Una especificación adicional es que la

relación máxima de punto de fluencia a resistencia a la tensión sea

0,85. Es un acero muy dúctil, que tiene un alargamiento mínimo de

21% en 2.00 pulgadas de longitud calibrada. Al usar este acero en

lugar del ASTM A36, de menor resistencia, se pueden emplear

miembros estructurales más ligeros, a un costo adicional mínimo o sin

costo alguno.

Los perfiles estructurales huecos (HSS, de hollow structural sections)

se fabrican con acero ASTM A500, que se forma en frio y se suelda, o

esta sin costura. Están comprendidos los tubos redondos, en

comparación con las formas moldeadas.

También se pueden especificar varios grados de resistencia. Algunos

de los productos HSS se fabrican con acero ASTM A501 moldeado en

caliente, cuyas propiedades son parecidas a las de los perfiles de

acero ASTM A36 laminado en caliente.

Page 56: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

45

Muchos de los grados de acero estructural con mayor resistencia se

emplean para la construcción, para vehículos y para máquinas. Tienen

puntos de fluencia en el intervalo de 42000 a 100000 psi (290 a 700

MPa). Algunos de esos grados, que se llaman aceros de alta

resistencia y baja aleación, son ASTM A242, A440, A514 y A588.

Tabla Nº 15 Propiedades de los Aceros Estructurales

Fuente: Mott, R (.2006) Tabla Apéndice 7 (p.A-13)

Page 57: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

46

2.2.11.7 Selección de Materiales

Una de las tareas más importantes de un diseñador es especificar el

material con el cual se fabricara con componente individual de un

producto. En la decisión se debe considerar una cantidad gigantesca

de factores.

El proceso de seleccionar un material debe comenzar con el claro

entendimiento de las funciones y los requisitos del diseño del

producto y del componente individual. Entonces, el diseñador debe

considerar interrelaciones como las siguientes:

- Las funciones del componente

- La forma del componente

- El material con que se debe fabricar el componente

- El proceso de manufactura usado para producir el componente.

2.3 Definición de Términos Básicos

Proceso Bayer: es el principal método industrial para producir

alúmina a partir de bauxita. Patentado por el austriaco Karl Bayer en

1889 y basado en la disolución de la bauxita con hidróxido sódico,

este proceso se fue imponiendo hasta convertirse, a partir de los años

1960, en la única fuente industrial de alúmina y por tanto de aluminio

en el mundo.

Ladrillos: Es un bloque hecho de hormigón u otro tipo de mortero, de

arcilla o adobe, con o sin cocción. Los de arcilla son hechos en moldes

y son más utilizados en el área comercial. También existen otros

Page 58: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

47

ladrillos hechos de arcillas resistentes al fuego para construir

chimeneas y hornos. Esta pieza tiene diferentes cualidades, una de

ellas es que los de interiores no se deben usar para muros exteriores y

viceversa. Para solucionar esta parte existen unos de cualidad

especial, que se emplean para levantar muros en lugares de clima

fríos y otros de acabado más corriente, que son de los de uso más

habitual. Los ladrillos son utilizados en edificaciones o pavimentación,

pero principalmente para construir muros o tabiques.

Ductilidad: El autor Mott, R. (2006) la define como el grado en el cual

un material se deformara antes de su fractura final. Los materiales

dúctiles resisten, bajo condiciones normales, las cargas repetidas

sobre los elementos de maquinas mejor que los materiales frágiles.

Dureza: Mott, R. (2006) la define como la resistencia de un material a

ser penetrado por un dispositivo es indicativo de su dureza y se mide

con varios aparatos, procedimientos y penetradores.

Maquinabilidad: se relaciona con la facilidad con que se puede

maquinar un material para obtener un buen acabado superficial con

una duración razonable de la herramienta como lo comenta el autor

Mott, R. (2006).

Tenacidad: es la capacidad de un material para absorber energía que

se le plica sin fractura así lo define el autor Mott, R. (2006).

Densidad: la define Mott, R. (2006) como la masa de un material por

unidad de volumen.

Page 59: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

48

PARTE III

MARCO METODOLÓGICO

En este capítulo se abordaran el contenido del marco metodológico del

proyecto a realizar, que estará representado en primer lugar por el tipo de

investigación, seguidamente se presenta las Técnicas de Recolección y

Análisis de Datos y posteriormente la población y muestra del estudio.

3.1 Tipo de Investigación

La investigación se puede definir como un proceso que, mediante la

aplicación del método científico, procura obtener información relevante y

fidedigna, para entender, verificar, corregir o aplicar el conocimiento.

También se puede definir como una actividad encaminada a la solución de

problemas. Su objetivo consiste en hallar respuestas mediante el empleo de

procesos científicos.

En la obra El Proyecto de la Investigación, su autor Fidias, A. (2006) define la

investigación científica como “un proceso metódico y sistemático dirigido a la

solución de problemas o preguntas científicas, mediante la producción de

nuevos conocimientos los cuales constituyen la solución o respuesta a tales

interrogantes” (p.22).

Cuando se va a resolver un problema en forma científica, es muy

conveniente tener un conocimiento detallado de los posibles tipos de

investigación que se pueden seguir. Este conocimiento hace posible evitar

Page 60: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

49

equivocaciones en la elección del método adecuado para un procedimiento

específico.

Los tipos de investigación difícilmente se presentan puros; generalmente se

combinan entre sí y obedecen sistemáticamente a la aplicación de la

investigación. Tradicionalmente se presentan los tipos de investigación según

el nivel, el diseño y el propósito.

El nivel de la investigación se refiere al grado de profundidad con que se

aborda un fenómeno u objeto de estudio y se clasifica en exploratoria,

descriptiva y explicativa.

De esta manera la investigación según el nivel se fundamenta en un estudio

de tipo descriptiva como lo define Tamayo, M (2003) en su libro “El proceso

de la Investigación”:

Comprende la descripción, registro, análisis e interpretación de la naturaleza actual, y la composición o procesos de los fenómenos. El enfoque se hace sobre conclusiones dominantes o sobre cómo una persona, grupo o cosa se conduce o funciona en el presente (p.40).

Por su parte, la investigación descriptiva es definida por la Universidad

Nacional Experimental Guayana Simón Rodríguez (UNESR, 1998) como

aquella que:

Recoge sistemáticamente la información sobre los hechos, las situaciones y las características sobre una población o área de interés. Permite además informar como es una determinada situación, señalar su naturaleza y el tipo de condición existente en ese momento. (p.21).

Page 61: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

50

La descripción comprende narrar, registrar, analizar e interpretar la

naturaleza actual y la composición o procesos de los fenómenos. La

investigación descriptiva trabaja sobre realidades de hechos, y sus

características fundamentales de prestar una interpretación correcta sobre lo

investigado.

Es por ello, que la investigación descriptiva permitirá conocer, comprender y

registrar toda la información y datos recopilados del diagnóstico situacional

de la comunidad objeto de estudio y así poder lograr la descripción del

contexto y de sus principales problemas, necesidades o intereses como base

fundamental para el logro de los objetivos del proyecto.

En cuanto al diseño de la investigación considerada como la estrategia

general que adopta el investigador para responder el problema planteado.

Esta se clasifica en documental, de campo y experimental.

La estrategia de la investigación está definida por:

El origen de los datos: primarios en diseños de campo y secundarios

en estudios documentales.

Por la manipulación o no de las condiciones en las cuales se realiza el

estudio: diseños experimentales y no experimentales y de campo.

De acuerdo a esto la investigación se ubica en un diseño de campo y

documental.

La investigación de campo es definida por Tamayo, M (2003) como: “Aquella

que asume las formas de la exploración y la observación del terreno, debido

Page 62: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

51

a que se apoya en los documentos para la planeación del trabajo y la

interpretación de la información recolectada por otros medios” (p.110).

También, Cervo, A. y Bervian, P. (1998) expresan que:

Las técnicas especificas de la investigación de campo, tiene como finalidad recoger y registrar ordenadamente los datos relativos al tema escogido como tema de estudio. Equivalen por lo tanto, a instrumentos de observación controlada. Es decir consiste en recolección de datos directamente de la realidad donde ocurren los hechos, sin manipular o controlar variable alguna. (p.45).

El estudio a realizar requiere de una investigación de campo con el propósito

de obtener información, mediante la observación de la problemática y la

aplicación de instrumentos de recolección de datos, por los investigadores,

en la propia comunidad donde se propone diseñar y fabricar máquina para

la producción de ladrillos a base de lodo rojo vertido al sistema de lagunas de

oxidación, ubicadas en la comunidad de Cambalache, promoviendo la

participación activa de sus habitantes para el logro de los objetivos trazados

con el desarrollo del proyecto.

Por su parte Fidias, A. (2006) define la investigación documental o diseño

documental como:

Es un proceso basado en la búsqueda, recuperación, análisis, crítica e interpretación de datos secundarios, es decir, los obtenidos y registrados por otros investigadores en fuentes documentales: impresas, audiovisuales o electrónicas. Como en toda investigación el propósito de este diseño es el aporte de nuevos conocimientos (p.27).

Page 63: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

52

Este estudio requiere de una investigación documental con la finalidad de

obtener datos secundarios de la obra de otros investigadores con la

utilización de las siguientes fuentes impresas (documentos escritos tales

como: libros, tesis, trabajos, informes de investigaciones y prensa), fuentes

audiovisuales (videos) y fuentes electrónicas (documentos en internet tales

como: páginas web, libros, informes, tesis) con base de datos institucionales

y comerciales.

3.2 Técnicas de Recolección de Datos

Las técnicas de recolección de datos son las distintas formas o maneras de

obtener la información. Son ejemplo de técnicas la observación directa, la

encuesta en sus dos modalidades oral o escrita (cuestionario), la entrevista,

el análisis documental y el análisis de contenidos, entre otros, según Fidias,

A. (2006).

Los instrumentos son los medios materiales que se emplean para recoger y

almacenar la información, ejemplo de ellos tenemos fichas, formatos de

cuestionario, guía de entrevistas, lista de cotejos, escalas de actitudes u

opinión, grabador, cámara fotográfica o video, entre otros.

Las técnicas e instrumentos que se utilizaran en la investigación serán la

observación directa, la entrevista y la encuesta en su modalidad de

cuestionario.

La observación directa la define Fidias, A. (2006) como: “una técnica que

consiste en visualizar o captar mediante la vista, en forma sistemática,

cualquier hecho, fenómeno o situación que se produzca en la naturaleza o en

Page 64: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

53

la sociedad, en función de unos objetivos de investigación preestablecidos”

(p.69).

La observación directa o no estructurada (Véase Anexo 03 del Apéndice A)

permitirán la captación de imágenes de fotos y grabaciones de videos para el

levantamiento del diagnostico situacional y el lodo vertido a las lagunas de

oxidación ubicada en la comunidad de cambalache, utilizándose como

instrumento la cámara fotográfica y de video.

La entrevista más que un simple interrogatorio, es un técnica basada en un

dialogo o conversación entre el entrevistador y el entrevistado, acerca de un

tema previamente determinado, con la finalidad que el entrevistador pueda

obtener la información como lo señala Fidias, A. (2006).

Esta técnica de entrevista no estructurada o informal dentro de la

investigación permitirán sostener conversaciones entre los entrevistados

denominados habitantes de la comunidad de cambalache (Véase Anexo 01

del Apéndice A) y los entrevistadores denominados investigadores con la

finalidad de obtener datos complementarios y necesarios para logra el

levantamiento del diagnostico situacional.

La otra técnica de recolección de datos a utilizar es el cuestionario que según

Fidias, A. (2006) “es la modalidad de encuesta que se realiza de forma

escrita mediante un instrumento o formato en papel contentivo de una serie

de preguntas” (p.74).

Con la aplicación de la encuesta en su modalidad de cuestionario se

utilizaran un instrumento conocido como Formato (Véase Anexo 04 del

Apéndice A) diseñado primeramente con datos personales tales como:

Page 65: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

54

nombres y apellidos, cedula de identidad, sexo, comunidad y/o sector donde

habita, dirección de residencia, teléfono y correo electrónico del entrevistado

y una única pregunta abierta: ¿Cuál Considera Usted son los problemas que

afectan a la comunidad donde habita? dirigida a los habitantes en la

comunidad en estudio, los cuales nadie mejor que ellos para conocer la

problemática existente porque la viven día a día y que permiten a los

investigadores obtener la mayor cantidad de datos necesarios para el

registro del levantamiento del diagnostico situacional del proyecto a realizar.

3.3 Técnicas de Análisis de Datos

Según Sabino, C. (2003) señala que …“una vez seleccionado el diseño a

emplear en la investigación se define las operaciones concretas que son

necesarias para llevarlo a cabo”. (p.26).

Para la interpretación de los datos se recurrirán a la clasificación, registro,

tabulación y codificación de los mismos; el análisis cuantitativo y cualitativo,

que permitirán la interpretación de los resultados en los registros.

Para Sabino, C. (2003) el análisis cualitativo está considerado como: …“un

proceso que procede con la información de tipo verbal, que de algún modo

general se ha recogido mediante fichas con datos que se refiere a un mismo

aspecto y tratan de evaluar la fiabilidad de cada información” (p.193).

Para el caso en particular del análisis cualitativo, este se obtendrá de las

opiniones y percepciones de los habitantes de la comunidad de Cambalache

descritas en el instrumento aplicado el cual para obtener los resultados se

emplean el método de HANLON o jerarquización de necesidades, análisis de

las causas y consecuencias de la problemática a través de la aplicación de

Page 66: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

55

las siguientes herramientas diagrama del árbol del problema, soluciones y

matriz FODA que permitirán identificar las fortalezas, oportunidades,

debilidades y amenazas del estudio (Véase Apéndice A) y que servirán de

base para el desarrollo de la investigación; ya que conforman el diagnostico

situacional para alcanzar los objetivos trazados.

Sin embargo, según Sabino, C. (2003) refiere que el análisis cuantitativo: “se

efectúa naturalmente con la información numérica resultante de la

investigación, …luego del procedimiento se representará como un conjunto

de cuadros, tablas y medidas, a las cuales se le han calculados sus

porcentajes convenientemente”… (p.190).

Para el análisis cuantitativo, la interpretación de los resultados obtenidos

permitirá utilizar un manejo estadístico, por medio de cálculos a través de

datos de interés para la investigación, así desarrollar los argumentos validos.

Las herramientas estadísticas, permitirán presentar los resultados de la

problemática de la comunidad de cambalache más necesaria en buscarle

solución a la brevedad posible; utilizando un cuadro de frecuencia porcentual

y absoluta proveniente de los datos obtenidos mediante el instrumento

aplicado y analizados mediante el análisis cualitativo. Los mismos para

concluir el análisis de los datos se expresan en porcentaje y valores en

función del valor de la muestra del estudio.

Para los efectos de mostrar los resultados obtenidos en la investigación se

utilizó la técnica de gráfico: pastel, la cual está relacionada con los cuadros

estadísticos.

Page 67: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

56

3.4 Población

Según explicación de Busot, A. (1998) “La población está representada por

una colección de todos los elementos que se están estudiando y acerca de

las cuales se intenta extraer conclusiones, se debe definir de manera que

quede claro si un elemento es o no miembro de ella”.

En este sentido la población o universo se refiere al conjunto para el cual

serán válidas las conclusiones que se obtengan a los elementos o unidades

bien sean personas, instituciones o cosas, a las cuales se refiere la

investigación.

Una característica del conocimiento científico es la generalidad, de allí que la

ciencia se preocupe por extender sus resultados de manera que sean

aplicables, no solo a unos pocos casos sino a similares o de la misma clase.

En este sentido una investigación puede tener como propósito el estudio de

un conjunto numeroso de objetos, individuos e incluso documentos. A dicho

conjunto se le denomina población.

Según Fidias, A. (2006) define la población en términos más precisos

población objetivo, como un conjunto finito o infinito de elementos con

características comunes para los cuales serán extensivas las conclusiones

de la investigación. Esta queda delimitada por el problema y por los objetivos

del estudio“ (p.81).

Para efecto de la investigación de campo, la población está constituida por

habitantes de la misma comunidad de Cambalache, los cuales conforman

ocho mil quinientos (8500) habitantes, según censo 2008.

Page 68: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

57

3.5 Muestra

Tamayo, M. (1997), planteó “cuando seleccionamos con la intención de

averiguar algo sobre la población de la cual están tomados los datos

podemos referirnos a ese grupo de elementos como muestra” (p. 71).

También Hernández, R. y otros (2006) refieren “la muestra cuya selección no

depende de que todos tengan la misma probabilidad de ser elegidos, sino de

la decisión de un investigador o grupo de encuestadores” (p. 226).

De las definiciones anteriores se entiende que la muestra es una parte de la

población, es decir, que es un número de individuos u objetos seleccionados,

cada uno de los cuales es un elemento de la población, la cual es tomada

con el fin de investigar sus características particulares.

Cuando por diversas razones resulta imposible abarcar la totalidad de los

elementos que conforman la población accesible, se recurre a la selección de

la muestra.

Fidias, A. (2006) define la muestra como: “un subconjunto representativo y

finito que se extrae de la población accesible” (p.83).

En este sentido una muestra representativa es aquella que por su tamaño y

características similares a las del conjunto, permite hacer inferencias o

generalizar los resultados al resto de la población con un margen de error

conocido.

Page 69: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

58

Para la selección de la muestra de la investigación se utilizaron la técnica o

procedimiento conocido como muestreo. Existen dos tipos básicos de

muestreo: Probabilístico o Aleatorio y No Probabilístico.

EL Muestreo Probabilístico o Aleatorio es un proceso en el que se conoce la

probabilidad que tiene cada elemento de integrar la muestra. Este

procedimiento se clasifica en: muestreo al azar simple, muestreo al azar

sistemático, muestreo estratificado y muestreo por conglomerados.

Mientras que El Muestreo No probabilístico es un procedimiento de selección

en el que se desconoce la probabilidad que tienen los elementos de la

población para integrar la muestra. Este se clasifica en muestreo casual o

accidental, muestreo intencional u opinatico, muestreo por cuotas.

Para seleccionar la muestra de la investigación se utilizaron la técnica del

muestreo No probabilístico Casual o Accidental; ya que para realizar la

investigación de campo no se tenían definido quien conformaría la muestra;

permitiendo así entonces elegir arbitrariamente los elementos sin un juicio o

criterio preestablecido.

De acuerdo a lo antes expuestos es importante resaltar que los

investigadores para llevar a cabo la selección de la muestra en la

investigación de campo estuvieron en la Comunidad de Cambalache y casual

o accidentalmente identificar que representantes de los consejos comunales

y sus colaboradores del sector se reúnen diariamente frente a La Escuela

para acordar sus actividades (Véase Anexo 02 del Apéndice A), por lo que

estos decidieron tomarlos como elementos de la población; sin ningún criterio

y abordarlos solamente por considerar que estos principalmente son

habitantes de la comunidad los cuales representan a cada sector por lo que

Page 70: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

59

nadie mejor que estos para conocer sus problemas teniendo como objetivos

colectivos trabajar mancomunadamente para la obtención de soluciones de

la problemáticas existente.

La muestra a estudiar estará compuesta por treinta (30) personas habitantes

de la comunidad de cambalache, específicamente representantes de los

Consejos comunales y sus colaboradores, considerándose representativa

con respecto a la población total; ya que su percepción es primordial por ser

voceros de cada sector, conocer y manejar los problemas de la colectividad.

Este tipo de muestreo no es mecánico, ni con base en fórmulas de

probabilidad, si no que depende del proceso de recolección de información

acerca de la problemática existente en la comunidad y quienes más para

conocerlas que sus propios habitantes como representantes de los consejos

comunales que funcionan como voceros y gestionadores para resolver

problemáticas de una colectividad.

Los criterios utilizados para determinar que la muestra es representativa se

baso en la población accesible los cuales permitieron un muestreo casual o

accidental de treinta (30) habitantes específicamente representantes de los

consejos comunales; teniendo como consideraciones esenciales el tiempo

corto con que se cuenta para registrar los datos solicitados, los recursos

necesarios empleados para lograr un diálogo y así alcanzar un poco la

credibilidad del trabajo a realizar; ya que muchos entes han visitado este

sector ofreciéndoles cosas que no han cumplido, por lo que no se pudo

contar con mas opiniones de los habitantes de la comunidad.

Page 71: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

60

PARTE IV

ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS

En el presente capítulo se presentaran los resultados de la investigación

realizada conforme al estudio para el Diseño y Fabricación de Máquina para

la Producción de Ladrillos a Base de Lodo Rojo.

Para evidenciar los resultados de la presente investigación, los datos

obtenidos se presentan en forma cuantitativa y cualitativa, haciendo énfasis

en el análisis de los resultados conforme al estudio realizado.

Se presenta el estudio de frecuencia porcentual y absoluta de la problemática

más representativa de la comunidad de Cambalache determinada a través

del diagnostico situacional realizado por los investigadores en la propia

colectividad; evidenciándose así el desarrollo de la investigación de campo

dentro del estudio; para luego proceder a narrarlo (Véase Apéndice A) con el

empleo de investigación descriptiva apoyándose en la documental para así

tener conocimientos claros de las herramientas a utilizar y lograr la

jerarquización de las necesidades mediante la aplicación del Método de

Hanlon que permitieron el análisis de causas y consecuencias con la

utilización del Diagrama de Árbol y Soluciones, determinación de las

fortalezas, oportunidades, debilidades y amenazas a través de la Matriz

FODA.

Todo esto en base a los datos obtenidos mediante la aplicación de un

instrumento para la recolección de datos conocido como encuesta en su

modalidad de cuestionario aplicada a treinta habitantes de la Comunidad de

Page 72: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

61

Cambalache, específicamente representantes de los Consejos Comunales

del Sector el cual fue tomada como muestra de la investigación y mediante

otras técnicas como la observación directa y la entrevista.

Los datos recolectados, representan los resultados, los cuales fueron

estudiados y analizados a través de las herramientas antes mencionadas

que determinaron la problemática de lodo rojo vertido a las lagunas de

oxidación ubicadas en la comunidad de cambalache como la más relevante

dentro de la colectividad. Los mismos, al concluir en el análisis de los datos,

se refieren a las proporciones que al ser multiplicadas por cien (100)

expresan valores en función del valor general de la muestra de estudio. Para

los efectos de mostrar los resultados obtenidos en la investigación se utilizó

la técnica de gráfico: pastel, la cual está relacionada con los cuadros

estadísticos.

A continuación se presenta el cuadro y el grafico con los resultados

obtenidos:

Cuadro Nº 01: Distribución absoluta y porcentual del Ítems 1. Los cuales

determinaron como problemática más relevante dentro de la comunidad de

Cambalache el caso del lodo rojo:

Fuente: Datos obtenidos del cuestionario aplicado a treinta representantes de los consejos comunales de cambalache (2.010)

Prueba

Diagnostica

Frecuencia

Absoluta

N

Porcentaje %

Si 27 90

No 3 10

Total 30 100

Page 73: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

62

Gráfico Nº 01 Prueba Diagnostica

Fuente: Cuadro Nº 1

De acuerdo al cuadro Nº 01 y grafico Nº 01 se evidencia que el 90% de los

encuestados están de acuerdo en que el problema más relevante desde su

percepción es el caso del lodo rojo vertido a las lagunas de oxidación

ubicadas dentro de la comunidad de cambalache; mientras que el 10% no

están de acuerdo.

Analizando estos resultados nace la necesidad de buscar soluciones a la

problemática por lo que los investigadores proponen Diseñar y fabricar

Máquina para la Producción de Ladrillos a Base de Lodo Rojo.

El Diseño y Fabricación de Máquina para la Producción de Ladrillos se define

de forma general como el proceso teórico práctico que, partiendo del

conocimiento de una necesidad, llega a su satisfacción por medio de la

construcción de la misma; con la finalidad de aprovechar el material

90 %

10 %

Si

No

Page 74: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

63

contaminante de las lagunas de oxidación ubicadas en la comunidad de

cambalache conocido como lodo rojo y así contribuir en la disminución de la

contaminación existente actualmente.

El diseño de máquina es un proceso bastante complejo que no solo aplica

conocimientos relativos al análisis, síntesis de mecanismos y máquinas, sino

que además requiere la aplicación directa de otras disciplinas, tanto

tecnológicas como de otro tipo. El proceso no es lineal y una o varias de

estas etapas se realimentan.

Para desarrollar la propuesta se establecieron objetivos específicos que

cumplir mediante el desarrollo de la investigación como: Describir elementos

de entrada para la fabricación de la máquina, Describir componentes de la

máquina a fabricar, Calcular los elementos de la máquina y seleccionar los

materiales adecuados para la fabricación de la máquina, Elaborar planos de

la máquina a fabricar, Construir máquina y puesta en marcha del

funcionamiento de la misma y Calcular los costos asociados a la fabricación

de la máquina y la producción de ladrillos.

Los resultados de los objetivos planteados se muestran a continuación:

4.1 Describir Elementos de Entrada para la Fabricación de la Máquina.

Para describir los elementos de entrada para la fabricación de la máquina

primero fue necesario la investigación documental, obteniendo los

conocimientos teóricos necesarios, para luego describirlos a continuación:

Page 75: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

64

El modelo de máquina a fabricar debe tener en cuenta la seguridad y

la ergonomía del operador.

La observación de modelos de máquinas para la producción de

ladrillos; sin embargo los investigadores tomaron la decisión de

fabricar un modelo propio de acuerdo a sus conocimientos y recursos.

Basado en el ahorro energético ocasionado por la grave crisis que

atravesó nuestro país recientemente; el modelo a fabricar se operara

manualmente; sin energía eléctrica con la finalidad que se puede usar

en cualquier lugar.

La máquina será diseñada para la producción de ladrillos y el material

a utilizar es el lodo rojo con una composición química demarcada por

la presencia de óxido férrico o hematita (Fe2o3) en 41,55%, alúmina

en 19,57 %, sílice en 16,20 %, y calcio en 3,18%. Esto es necesario

considerarlo a la hora de seleccionar los materiales para la

fabricación.

El modelo a fabricar constara de un molde para cinco (05) ladrillos

con la finalidad de alcanzar una producción mensual aproximada de

15000 mil ladrillos para alcanzar la rentabilidad del proceso productivo.

Los ladrillos en el mercado constan de las siguientes dimensiones

25x12x7 cm por lo que el molde a diseñar tendrá como base estas

medidas.

Page 76: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

65

4.2 Describir Componentes de la Máquina a Fabricar

Teniendo como premisa los elementos de entrada para la fabricación de

la máquina los investigadores; de acuerdo al diseño propio a realizar se

establecen los siguientes componentes mediante la siguiente figura:

Figura Nº 01 Componentes de Máquina a Fabricar

Fuente: Elaboración Propia.

A. Estructura y base de La Máquina

La estructura de la máquina estará constituida por:

Viga U de ocho milímetros (8 mm) de espesor: que servirá de soporte

de la estructura y base de la maquina.

A

B

C

D

E

F

Page 77: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

66

Cuatro (4) Ángulos de treinta y cinco milímetros (35 mm): se ubicaran

en la parte inferior que sirven de soporte de la base de la máquina.

B. Mesa de Soporte

La mesa de soporte la conformara:

Lámina de cuatro milímetros (4 mm): mesa que permitirá soportar el

sistema de moldeo de los ladrillos y el sistema de presión.

C. Moldes

Los moldes estarán compuestos por:

Pletina de 2,5 pulgadas: quien conformara el sistema del molde

diseñado para la obtención de cinco (5) ladrillos. Cada molde tendrán

las medidas de un ladrillo de 25x12x7cm.

D. Sistema de Movimiento de Moldes

EL Mecanismo del movimiento de los moldes: que servirán para darle

movimiento a los moldes, constituido por:

Un tubo redondo de media pulgada ½”: sirve de manilla para darle

movimiento al sistema.

Cuatro (4) ángulos de treinta y cinco milímetros (35mm): sirven de

soporte al sistema.

Page 78: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

67

Dos (2) de treinta milímetros (30mm): para dar más soporte al sistema.

Cuatro (4) bocinas de una pulgada (1”): para colocarse en las puntas

de los ángulos.

Barra de una pulgada (1”): es donde correrá el mecanismo de

prensado y el molde.

E. Sistema de Prensado:

El Sistema de prensado: corresponden al mecanismo que servirá para

generar la presión a los ladrillos y estará conformado por:

Lámina de cuatro milímetros (4mm) de espesor: destinada para servir

de lámina de prensado y tapa de molde.

Dos (2) Bocinas de una pulgada (1”): a colocarse en los rieles del

sistema de prensado.

Dos Tornillos de 3/8: de rosca tc fijado a las bocinas.

Cinco pletinas de 2,5”: incorporadas en la lámina de prensado de 120

x 250 mm.

Cuatro Eslabones de 3/8”: que constituyen los soportes de los

resortes.

Gato hidráulico de 1,5 toneladas: sirve para generar presión

constituyendo el sistema de prensado.

Page 79: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

68

Base del gato hidráulico: La base del gato estará constituida por una

altura de unos 25cm, con tres (3) ángulos de 35mm y un tubo de

cuatro pulgadas (4”).

Dos (2) Resortes de una pulgada (1”) de diámetro: de acero inoxidable

(maleable y templado) y tipo espiral que sostendrán la lámina o

plancha de prensado.

F. Identificación

Lámina de cuatro milímetros (4 mm): servirá para identificar el nombre

de la máquina.

4.3 Calcular los Elementos y Seleccionar los Materiales adecuados

para la Fabricación de la Máquina.

Para realizar los cálculos primeramente se hizo uso de la investigación

documental para la obtención de los conocimientos necesarios para

desarrollar los cálculos presentados a continuación como base para la

fabricación de la máquina y la selección de los materiales teniendo en

cuenta los elementos de entrada antes descrito:

Primeramente se realizaron cálculos de longitudes y pesos de los

elementos de la maquina

L Ángulo soporte= 0,585m x (2) x 0,970m x (2) = 3, 11m

L Ángulo apoyo columna = 0,41m x 4 = 1,60m

Page 80: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

69

L Ángulo mecanismo elevación molde = (0,2646m x 2) +

(0,6516m x 2) + (0,3278m x 2)

=2,488m

L Ángulo mecanismo de presión = (0,1944m x 2) + (0,282m x 2)

=0,9528m

Guía molde, tapa = 0,61m x 2 = 1,22 m

Lámina soporte molde = (0,970 x 0,585) m2 =) 0,56745m2

Lámina presión molde = (0,3 x 0,645) m2 = 0,1935m2

Lámina identificación = 0,645 x 0,196m2 = 0,12642m2

Lámina molde = 0,645 (2) x (0,064) x 0,3 x (6) x (0,064) m3

Longitud del perfil según Mott, Robert, tabla A16-1(p.A31) C8x11,5 =

BASE (2+0,970x2) + 1,5x(2) + 0,970 = 7,01m

Tubo mecanismo presión = 0,61m

Tubo mecanismo elevación = 0,690m

Ángulo apoyo tapa = 0,645 x 2 = 1,29m

Tubo = 0,035m

Page 81: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

70

Peso ángulo Según Mott, R. en el Apéndice A5 (p.589) L2x2x1/8=

(

⁄ ) según lo establecido por Mott, R.

(2006)

Longitud total del ángulo = 8,50m +0,9528 9,5m

Longitud tubo (guía, soporté) = 1,3m + 1,22 = 2,52m

Longitud perfil C8x11, 5 = 8m

Área de lámina = 0,56745m2 + 0,1935m2 + 0,1264m2 + 0,1978m2

= 1,085m2

Volumen de la lámina = 4, 34 .10-3m3

Peso W de la lámina=33,33kg

Barra guía molde = (0,254m)2 / 4 x 3,1416 x 1,22m = 6,1818.10-2m3

= 4,7477kg

Área del Tubo =

Volumen del Tubo= 2,0968 m3.10-4m3

Page 82: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

71

Peso W del Tubo=1,6103kg

Peso W ángulo =

Peso W perfil = 8m * 17,11kg/m = 136, 88kg

En segundo lugar se realizaron los cálculos para seleccionar los

perfiles, de la base y columna de la maquina:

Para seleccionar los perfiles se realizo de acuerdo a lo establecido por

Mott, R. (2006); en su Apéndice 16, tabla A16-2 concerniente a las

propiedades de canales de acero estándar estadounidense, perfiles C

(p.A-32). Este perfil seleccionado tiene las siguientes características y los

datos obtenidos de acuerdo a las bases teóricas empleadas, son los

siguientes:

Perfiles= C8X11,5

Área= 3,38 plg2

Espesor Alma=0,220 plg2

I=32,6 plg4

S=8,14 plg3

En donde I=Momento de Inercia y S=Módulo de Sección.

W=11,5 Lb/pie

Material: AISI 1020 por su resistencia, dureza y ductilidad como

características presentadas por el mismo autor en su apéndice 3 referente

a las propiedades de diseño para acero al carbón y aleados (p.A-6).

Page 83: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

72

De acuerdo a los Canales de Acero American Standard las

Consideraciones de carga para la selección de la estructura base que

servirán de soporte, se tienen del propio peso de todos los perfiles que

conformaran la máquina, además del peso total de los ladrillos el cual

pesaran aproximadamente 3,5 kg cada uno multiplicado por cinco (5) que

producirán en cada proceso.

El peso de algunos materiales se obtendrá al considerar la longitud y el

peso por unidad de longitud (Lb/pie o kg/m) mientras que para el resto se

realizara al obtener las dimensiones (longitud, área, volumen); tomando

en cuenta la densidad del material, el cual se multiplica por el volumen y

la densidad para lograr el peso (W).

Entonces el peso total se obtiene de sumar los pesos del perfil, el ángulo,

la barra, el tubo, la lámina y el ladrillo.

Una vez obtenido el peso total (WT) se procede a su ponderación, esto

con el fin de incluir cualquier otro peso que no corresponda directamente

a la estructura pero que la pueda afectar en caso de que se vea

solicitada, entonces se tiene:

Resolviendo:

Page 84: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

73

Para la Comprobación del perfil, según la carga de trabajo que se

distribuye de forma equitativa. La base de la máquina tiene una forma

rectangular (0,97m x1,0m) para lo cual se considera que la condición mas

critica estaría al lado de mayor longitud(luz) en caso que tuviera que

apoyarse sobre ruedas u otro objeto.

Se puede idealizar la siguiente ecuación de una viga establecida en el

Apéndice 14 referente a las fórmulas para la deflexión de vigas (p.A-18)

Page 85: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

74

Mott, R. (2006) que simplemente apoyara como se muestra a

continuación:

Figura Nº 02 Deflexión de Vigas

Fuente: Mott, R. (2006)

Resolviendo:

L=1,0m

W=264Kg

Page 86: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

75

El Momento máximo ocurre en el punto “c”, que se obtiene por el método

de las áreas. El cual está definido por:

Base x Altura del rectángulo (A1) = 0,5m x 66kg

En estas condiciones la viga se comportaría similar con el caso (a)

establecido según Mott, R. (p.A-18) en donde indica que la deflexión se

obtiene mediante la siguiente ecuación:

En Donde:

P=Carga Aplicada.

L=Longitud total de la viga.

E=Módulo de elasticidad de acero.

I=Momento de inercia de perfil.

Para verificar que la viga no exceda los límites de deflexión

preestablecidos se utiliza la ecuación

para casos en los cuales la

viga no excede los 3m de apoyo, se debe cumplir que: .

Page 87: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

76

Se obtiene ymax

En Donde:

P=1320N

Gpa=

g=

I=

por ende el perfil C8x11, 5 puede ser

utilizado para resistir las condiciones de flexión que pudiera estar solicitado.

En tercer lugar se realizaron los cálculos de las columnas

Estos cálculos se realizan con la finalidad de evitar que la columna

flexione y sufra pandeo alrededor del eje x.

Page 88: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

77

Figura Nº 03 Columna

Fuente: Mott, R. (2006)

Para Mott, R. (p.234) se tiene que la columna puede tratarse con ambos

extremos fijos, lo cual implica que k=como factor de fijación de los

extremos es igual 0,65.

El procedimiento se realiza de la siguiente manera:

Un primer paso es determinar qué tipo de columna es, para saber que

fórmula aplicar entre Euler (columna larga) y J.B. Johnson (columna

corta). Esto sería de según la figura que se presenta a continuación de la

siguiente manera:

Figura Nº 04 Columnas

Si Le/rim es mayor Cc, es columna larga.

Si Le/rim es menor Cc, es columna corta.

Fuente: Euler y J.B. Johnson

Page 89: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

78

Resolviendo entonces:

1. Se determina K=0,65

2. Se calcula la longitud efectiva Le=KL

Le=0,65x1,5m=0,975m

3. Se calcula el valor mínimo del radio de giro de la sección transversal

por medio de la siguiente fórmula:

√ ⁄

√ ⁄

4. Se calcula la razón de esbeltez,

5. Se calcula la constante de columna Cc

;Sy=Resistencia a la cedencia=48KSI/331Mpa

AISI 1020 Laminado en Caliente.

Page 90: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

79

6. Se compara

⁄ , resulta que es una columna corta

[

] ; Pcr = Carga Electrica.

[

]

[

⁄ ]

7. Se especifica un factor de seguridad o diseño de N=3

8. Se calcula la carga permisible Pa.

Consideraciones Finales Se realizo el cálculo considerado al que la columna está sometida a una

carga centrada, lo cual en la realidad no es así, sin embargo; el

procedimiento permite trabajar y evaluar la condición de pandeo.

Page 91: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

80

En cuarto lugar se procedió a la Selección de los Electrodos y Catetos

de Soldadura

La selección del electrodo dependerá en general del material y la tensión por

esfuerzo de corte permisible. Por otro lado los tipos de soldadura se realiza

de acuerdo con la geometría de los bordes de las partes que se van a

ensamblar.

Según Mott, R. (2006) hay cinco tipos de soldaduras y tipos ranura (p.784),

estas se hacen como soldaduras de penetración completa. Para las

soldaduras a tope, la soldadura es más resistente que los metales originales

y no se requiere hacer más análisis.

Plantea también, que las soldaduras en chaflanes, por lo regular, se hacen

en ángulos rectos iguales y el tamaño de la soldadura es indicado por la

longitud del lado.

Según el mismo autor de la tabla 20-3 (p.785) se puede especificar un

electrodo según el metal base, ya sea A36 o A441 para lo cual se puede

trabajar con electrodos E60 Y E70, con ⁄ de tensión y

fuerza permisible respectivamente en caso de E60.

Al seleccionar un E70, este ofrece 15810PSI y 11200Lb/pulg de tensión por

esfuerzo de corte y fuerza permisible por pulgadas de lado respectivamente.

En este mismo orden de ideas, el mismo autor expresa cuando se requiere

especificar los tamaños mínimos de soldadura para placas de gran espesor,

Page 92: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

81

se utiliza la tabla 20-4 (p.787). Para el caso de la placa del proyecto que tiene

un espesor <1/2 pulg. se requiere un tamaño mínimo de lado de 3/16”.

Para realizar algunos cálculos es importante detectar las partes críticas de

soldadura que tiene la máquina y con la carga que se aplica a ese punto se

procede a determinar la tensión y fuerza permisible, a través de la siguiente

ecuación:

⁄ ; F=Tensión directa,

P= Carga.

Aw= Dimensión de la Soldadura.

El punto crítico lo presenta el mecanismo de compactación, justo donde se

ubica el perno que esta soldado al collarín superior. Este perno permitirá el

análisis de soldadura y selección de su diámetro mínimo.

Por tanto, utilizando la ecuación del esfuerzo constante máximo se realiza el

cálculo de acuerdo a lo presentado por Mott, R. (p.90) se tiene:

; ta= Esfuerzo constante máximo.

Fs= Fuerza Aplicada.

As= Área de la sección transversal.

Fs: será la mitad de la fuerza requerida para comprimir los cinco (5) ladrillos,

el cual es 55kg.

Page 93: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

82

De la tabla 20-1 del mismo autor en cuanto a los esfuerzos admisibles para

conexiones de acero estructurales o tornillos; se elige uno denominado

ASTM A325: 17,5KSI/121Mpa esfuerzos constante admisible.

Resolviendo queda:

Donde

Del apéndice A-4, tabla A2-2 Mott, R. (2006), se selecciona un tornillo de

tamaño 3/8” ya que el diámetro mínimo calculado fue de 2,4mm (0,0945”)

satisfaciendo las condiciones de diseño.

Para la Verificación de electrodo seleccionado E60, se utilizo la tabla 20-2

referente a los esfuerzos cortantes admisibles sobre soldaduras de chaflán

del autor antes mencionado y según el material típico a unirse A36 un

esfuerzo constante admisible de18KSI/124Mpa. El punto de comprobación se

hará en el punto de unión soldada de perno que tiene un diámetro (10mm,

3/8”).

Page 94: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

83

De la ecuación de corte vertical directo f=V/Aw extraída de la obra de Mott,

R. (p.785).

Donde, V=550N (55kg.10 m/s2)

Aw= d. (figura 20-8, del mismo autor).

Continuando con lo establecido y basado en lo establecido por el mismo

autor; la longitud necesaria de lado (w), según tabla 20-3, el electrodo

seleccionado E60 tiene más fuerza admisible por pulgada de lado.

En Donde:

9600 Lb/pulg.

Page 95: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

84

Siguiendo en el mismo orden de ideas del autor en cuestión en la tabla 20-4

(p.787) se selecciona un tamaño mínimo del cordón de 3/8”; es decir hay

que abarcar todo alrededor del tornillo para garantizar que no falle al corte.

Bajo estas condiciones queda definido pasar un electrodo E60, un cateto de

3/8”. El tornillo o perno será de rosca gruesa y grado cinco (5), designación

3/8”-16 UNC de acuerdo a lo establecido en la tabla A2-2 de Roscas de

Tornillos Estándar Estadounidenses (p.A-4).

En quinto lugar se realizan los Cálculos de la Fuerza Mínima para lograr

comprimir el conjunto de ladrillos.

Para realizar los cálculos primeramente se realizaron pruebas a los moldes

de la maquina considerando que la presión es igual a la fuerza aplicada entre

el área. Conocemos el área por la medidas del ladrillo a fabricar y se puede

probar aplicando fuerza. Primeramente se coloco un objeto en la tapa del

molde de dieciséis setecientos (16,700) Kg y solo logro bajar cuatro (04) mm

de presión. Por último se coloco otro objeto de cuatro setecientos (4,700) Kg

completando así los cinco (05) mm de presión establecidos para el diseño.

Mediante estas pruebas o ensayos se logro conocer que cada

compartimiento requiere que se aplique 22 kg, lo cual genera una presión de

7,33Kpa, en total será necesario aplicar 110kg para obtener una presión

uniforme de 7,33Kpa, requiriendo que el mecanismo para compactar permita

efectuar el trabajo del operador con el menor esfuerzo posible.

Se analizaron dos (02) opciones presentados a continuación en la Figura Nº

05 y 06 respectivamente con un mecanismo deslizante a través de la guía del

Page 96: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

85

molde y otro utilizando el principio de la palanca que se presenta a

continuación:

Figura Nº 05 Figura Nº 06 Mecanismo de Presión Mecanismo de Palanca

Fuente: Elaboración Propia

Para Analizar la Figura Nº 05

Figura Nº 07 Mecanismo de Presión

Este mecanismo requiere un

mayor esfuerzo del operador.

Por lo que al realizar el análisis

estático se observa que:

Fuente: Elaboración Propia

Page 97: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

86

Figura Nº 08

Figuras Geométricas del Mecanismo de Presión

Fuente: Elaboración Propia

Aplicando relación de triangulo de fuerzas y la figura geométrica, se tiene

que:

; Condición BC debe transmitir mínimo 55kg cuando

se aplique “F”. Esto implica que se debe analizar

cada punto como un nodo.

Resolviendo:

Nodo B

Nodo A

Page 98: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

87

Las consideraciones que permitieron determinar la fuerza que deben

aplicarse para compactar los ladrillos, consistió en analizar la mitad del

mecanismo, es decir, para fabricar dos ladrillos y medio, implicaría que una

parte del mecanismo sería capaz de proporcionar mínimo 55Kg. Para lograr

la presión de compactación.

A partir de este análisis fue posible verificar algunas condiciones del diseño

tales como el diámetro mínimo del perno, cateto mínimo de soldadura y

selección de electrodos y fuerza del trabajo.

Para Analizar la Figura Nº 06

El mecanismo o dispositivo más idóneo, es la palanca.

Figura Nº 09

Mecanismo de Palanca

En Donde:

d1=0,20m

d2=0,8m

Fuente: Elaboración Propia

Page 99: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

88

Figura Nº 10

Fuerza Aplicada al Mecanismo

En Donde:

FA= Fuerza reactiva.

F= Fuerza Necesaria para lograr la

comprensión.

FB=Fuerza Resistiva.

Fuente: Elaboración Propia

Resolviendo:

Este mecanismo de palanca permitirá al operador aplicar la menor fuerza

posible para compactar en cada compartimiento del molde, es decir, mientras

mayor sea la palanca, (d2) menor será la fuerza que aplique el operador.

Page 100: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

89

En sexto lugar se determino la Presión en cada Compartimiento del

Molde

Considerando las dimensiones del molde las cuales son las siguientes:

Figura Nº 11

Dimensiones del Ladrillo

P= Presión.

F= Fuerza.

A= Área.

Fuente: Elaboración Propia

Donde:

P= 22kg (obtenida mediante pruebas o ensayos).

A= de acuerdo a los tamaños de ladrillos a fabricar.

Page 101: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

90

Este valor se presenta en cada sección del molde.

Figura Nº 12

Secciones del Molde

Fuente: Elaboración Propia

Figura Nº 13

Presión del Molde

Fuente: Elaboración Propia

4.4 Elaborar Planos de la Máquina a Fabricar

Para elaborar los planos fue necesaria la utilización de la herramienta

Autocad para representar las dimensiones de la máquina a fabricar. Los

planos originales se muestran al final del informe (Véase Apéndice B).

Page 102: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

91

En esta sección se mostrara una imagen más pequeña de los planos

originales para describir las medidas principales las cuales se representan

a continuación:

Figura Nº 14 Planos de Máquina a Fabricar

Fuente: Elaboración Propia

Page 103: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

92

En esta imagen mostrada anteriormente podemos observar los planos de

la máquina a fabricar en sus tres dimensiones, las cuales se expresan en

mm y se representan de la siguiente manera:

De la base a la mesa de soporte 800mm,

De la mesa de soporte a la lámina de identificación 700mm,

Entonces de la base a la lámina de identificación existen 1500mm,

La lámina de presión mide 300mm de ancho,

La mesa de soporte mide 585mm de ancho,

El ancho de la base o estructura de la maquina es 970mm y

1000mm de largo,

El ancho de la mesa de soporte es 585mm y el largo es de

645mm.

4.5 Construir Máquina y Puesta en marcha el Funcionamiento de la

misma

Para la construcción de la máquina primero se deben considerar los

aspectos descritos en este informe anteriormente en los puntos: 4.1

elementos de entrada, 4.2 componentes de la máquina, 4.3 cálculos de

los elementos de la máquina y 4.4 planos de la máquina a fabricar que

sirvieron de base para la fabricación correspondiente:

Page 104: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

93

Para la fabricación de la máquina

Fue necesario el uso de los siguientes materiales y herramientas.

Materiales:

Todos los materiales que se necesitaron para la fabricación de acuerdo a

los cálculos realizados para la fabricación de la máquina se presentan a

continuación en la siguiente tabla:

Tabla Nº 16 Materiales de Fabricación de la Máquina

Cantidad Material y Descripción Tipo de Material

01 Lámina Lisa 4mm de 1,20x 2,40 mts A36

01 Viga U de 8mm de 12 mts AISI 1020

01 Pletina 2 ½” x 6mm AISI 1020

01 Barra de 1” de 3mts AISI 1020

01 Tubo redondo de 1” Ø AISI 1020

01 Tubo redondo de ½ ” Ø AISI 1020

02 Ángulo de 35 mm AISI 1020

01 Ángulo de 30 mm AISI 1020

03 Kg. de Electrodos 6013

06 Bocinas de 1” AISI 1020

04 Eslabones de 3/8” AISI 1020

02 Tornillos 3/8 rosca tc ASTM 325

04 Tuercas de 3/8 AISI 1020

04 Resortes de 1” Ø Acero Inoxidable

01 Tubo estructural de 4x4” AISI 1020

Fuente: Elaboración Propia.

Page 105: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

94

Entre otros materiales tenemos:

- (01) Gato Hidráulico de 1,5 toneladas,

- (04) Discos de cortes,

- (02) Discos de esmerilar,

- (02) Discos de 7” x ¼,

- (02) Discos de 14”,

- (01) Fondo herrero,

- (01) Galón de pintura roja.

Herramientas:

- Máquina de soldar.

- Cortadora.

- Esmeril manual.

- Metro.

- Escuadra.

- Regla.

- Nivel.

- Careta para soldar.

- Lentes de seguridad.

El proceso de Fabricación consistió en:

Proceso de corte del material:

Se corta un tramo de la viga U de 8mm de 3960mm de largo;

realizando dos dobles de 1500mm y uno de 960mm.

Page 106: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

95

Se corta la viga U de 8mm (dos cortes de 1000mm y dos de 970mm).

Se realizan cuatro cortes de 400mm del ángulo de 35mm para la base

de la estructura de la máquina.

Se realiza dos cortes de 1460mm, realizando cuatro dobles de

250mm.

Se corta lámina lisa 4mm con las siguientes medidas 585x970mm.

Se realizan dos cortes de 595mm de la barra de 1” que constituirá los

rieles del sistema de prensado y movimientos de los moldes.

Se corta la pletina de 260x645mm para la fabricación de los moldes y

cuatro divisiones de 70x250mm. Cada molde debe tener internamente

las siguientes dimensiones 120x250mm.

Se cortan cinco pletinas para incorpóraselas a la lamina de prensado

de 120x250mm.

Se corta lámina para el prensado 300x645mm.

Se corta 645mm del ángulo de 35mm para colocarlo en la lámina de

prensado en la parte superior para darle soporte.

Se cortan cuatro ángulos de 35mm de 640mm y dos de 285mm, dos

de 30mm de 250mm.

Page 107: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

96

Se corta un tubo de ½” de 735mm, que se servirá de manilla para el

mecanismo de movimiento de los moldes.

Se corta un tubo estructural de 4x4” de 250mm.

Se corta lámina para identificar la máquina de 645mm x 200mm

Proceso de soldadura y ensamble de los materiales

Se sueldan los cortes de viga U (1500mm), para formar las columnas

de la máquina.

Se suelda un cuadrado el cual es la estructura base de la máquina de

970x1000mm.

Se sueldan las columnas de la máquina a la base (cuadrado).

Se sueldan los cuatro ángulos de 35mm a la base y columnas de la

máquina.

Se sueldan los dos cortes de 1460mm a las columnas, los cuales

formaran la base de la mesa de soporte de la máquina.

Se suelda la lámina de 4mm a la base de la mesa.

Se sueldan las guías o rieles a la estructura superior de máquina y

mesa de soporte.

Page 108: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

97

Se sueldan las pletinas (base) y las cuatro pletinas (internas), las

cuales van a conformar los moldes.

Se sueldan los cuatro ángulos de 35 y dos de 30, luego el tubo de ½”

los cuales conformaran el mecanismo de movimiento de los moldes.

Se suelda la estructura anterior a las bocinas.

Se sueldan los tornillos de 3/8” a los rieles.

Se suelda la base de los moldes a las bocinas que se encuentran en

los rieles y a la estructura formada por los ángulos de 35mm y 30mm y

tubo de ½”, para conformar finalmente todo el mecanismo de

movimiento de los moldes.

Se sueldan las pletinas que irán incorporadas a la lámina de prensado.

Se sueldan el ángulo de 35mm a la plancha de prensado.

Sobre el ángulo de 35mm se sueldan dos eslabones y dos más en la

viga superior de la estructura.

Se suelda la lámina de prensado a las bocinas que se encuentran en

los rieles.

Se colocaron los cuatro resortes de 1”, dos en cada eslabón para darle

mayor resistencia.

Page 109: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

98

Se sueldan los tres cortes de ángulos de 35mm, para formar la base

del gato hidráulico.

Se suelda la base del gato hidráulico al tubo estructural.

Sobre la lámina de prensado se coloco el tubo estructural.

Se suelda en la parte superior la lámina de identificación de la

maquina.

Para la puesta en marcha del funcionamiento de la máquina

Para lograr el funcionamiento de la máquina se tuvo la necesidad de

realizar varias pruebas de la misma ejecutando el procedimiento a seguir

para producir ladrillos a base de lodo rojo; hasta lograr describir la

siguiente práctica operativa que servirá de guía para su segura y correcta

operación por parte de los operadores.

El diseño de la práctica operativa consta de su objetivo, alcance, personal

autorizado, personal requerido, materiales, equipos de protección

personal, normas de seguridad, descripción de la misma, mantenimiento

del equipo y se anexa la descripción del procedimiento para la fabricación

del ladrillo a base del lodo rojo paso a paso y las herramientas necesarias

para ejecutar el trabajo.

La práctica operativa se mostrará a continuación:

Page 110: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

99

PRÁCTICA OPERATIVA

ASUNTO: OPERAR MÁQUINA PARA LA FABRICACIÓN DE LADRILLOS A BASE DE LODO ROJO

UNIDADES RESPONSABLES: OPERADORES DE LA MÁQUINA

1.- OBJETIVO:

Establecer procedimiento técnico y seguro para la operación de la máquina

para la fabricación de ladrillos a base de lodo rojo; garantizando su buen

funcionamiento, de acuerdo con las normas y procedimientos establecidos

que sirvan de guía al personal encargado de su elaboración y como

herramienta de entrenamiento.

2.- ALCANCE:

Operación de la Máquina para la fabricación de ladrillos a base de lodo

rojo.

3.- PERSONAL AUTORIZADO:

Operadores.

Supervisor.

4.- PERSONAL REQUERIDO:

(01) Supervisor.

(02) Operador.

Page 111: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

100

5.- MATERIALES:

Trapos esterilizados.

Brochas.

Agua.

Aceite quemado.

Grasa.

6.- EQUIPOS DE PROTECCIÓN PERSONAL:

Lentes de Seguridad.

Calzado de Seguridad.

Guantes de Tela.

Pantalón Blue Jean.

Camisa Manga Larga.

Protector respiratorio contra polvos y neblinas.

7.- NORMAS DE SEGURIDAD:

7.1. Mantenga la concentración en todo el desarrollo del trabajo.

7.2. Utilice los equipos de protección personal antes mencionados.

7.3. Inspeccione que los implementos de seguridad estén en buen

estado y sean usados correctamente.

7.4. Desplácese con precaución por el área de trabajo.

Page 112: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

101

7.5. Verificar que el espacio de circulación esté totalmente despejado.

7.6. Evite el uso de ropas de trabajo muy holgadas, por cuanto las

mismas proporcionan riesgos de aprisionamiento por las partes

en movimientos.

7.7. Mantenga el área limpia y el piso libre de objetos para evitar

lesiones por golpes o caídas.

8.- DESCRIPCIÓN DE LA PRÁCTICA:

8.1. Verificaciones Preliminares:

8.1.1. Verifique que la máquina este limpia y operativa.

8.1.2. Verifique que los moldes se encuentren lubricados.

8.1.3. Verifique el funcionamiento del equipo sin carga.

8.1.4. Verifique que el equipo no haya sufrido ningún daño.

8.2. Puesta en marcha de la máquina fabricadora de ladrillos:

8.2.1. Se levanta el mecanismo de movimiento de la máquina

para colocar la tabla en la mesa de soporte;

específicamente debajo de los moldes.

8.2.2. Vacíe la mezcla en los moldes, distribuyendo bien el

material hasta llenarlos completamente y uniformemente.

Page 113: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

102

8.2.3. Se baja la palanca del gato hidráulico hasta conseguir el

prensado adecuado de los ladrillos.

8.2.4. Se afloja válvula del gato para subir el mecanismo de

prensado de los moldes.

8.2.5. Se levantan los moldes a través del mecanismo de

movimiento de la máquina; quedando los ladrillos en la

tabla.

8.2.6. Se retira la tabla con los ladrillos para ser trasladados a la

zona designada de secado.

8.2.7. Los ladrillos se dejan secando al sol por un tiempo

estimado de dos días.

8.3. Verificaciones Posteriores:

8.3.1. Verifique que el equipo este descargado completamente,

es decir, que no queden residuos de mezcla en los

moldes antes de empezar la fabricación de una nueva

serie de bloques.

8.3.2. Verifique que cuenta con suficiente mezcla para volver a

cargar la máquina, antes de iniciar nuevamente la

fabricación, para facilitar la continuidad al proceso.

Page 114: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

103

8.3.3. Verifique que el equipo no haya sufrido ningún daño (en

caso de que haya culminado el proceso de fabricación).

9.- Mantenimiento del Equipo:

El operador diariamente al culminar la jornada de trabajo debe:

9.1. Limpiar la máquina de los residuos de la mezcla; primeramente

con la brocha y seguidamente con agua y el trapo esterilizado.

9.2. Lubricar los moldes con aceite quemado.

9.3. Engrasar los rieles de movimiento de la maquina.

9.4. En caso de observar fuga de aceite en el gato hidráulico

cambiar oring y sellos.

10.- ANEXOS:

Procedimiento para fabricar ladrillos a base de lodo rojo con las

siguientes dimensiones 25x12x7cm y según pruebas realizadas la

composición para producir cinco ladrillos es la siguiente:

- 1,65 Kg de Cemento representa 9% de la mezcla.

- 10 Kg. de Lodo Rojo representa 55% de la mezcla.

- 6,65 Kg. de Arena de mina representa 36% de la mezcla.

Page 115: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

104

El procedimiento según los porcentajes de materiales antes

descritos consta de los siguientes pasos:

1. Cernir lodo rojo.

2. Agregar arena de mina.

3. Agregar cemento.

4. Mezclar los materiales antes mencionados.

5. Agregar el agua.

6. Seguir mezclando los materiales; hasta alcanzar una mezcla

homogénea.

7. Vertir la mezcla en los moldes de la maquina; hasta llenarlos por

completos.

8. Ejercer presión a través del uso del gato hidráulico.

9. Vaciar los ladrillos del molde y dejar caer en la tabla colocada

debajo de los moldes; específicamente en la mesa de soporte de

la máquina.

10. Retirar los ladrillos a la zona de secado y quitar los cortantes del

producto final y dejar allí en el sol durante dos días.

Las herramientas necesarias para desarrollar el procedimiento son

las siguientes:

- Cedazo: para cernir lodo rojo y arena si fuera necesario.

- Carretilla: para trasladar la mezcla a la máquina.

- Cuchara: para vertir la mezcla a los moldes de la máquina.

- Pala: para mezclar los materiales.

- Balde: para trasladar materiales antes y después del mezclado.

Page 116: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

105

4.6 Calcular Costos Asociados a la Fabricación de la Máquina y la

Producción de Ladrillos

Para calcular los costos asociados a la fabricación de la máquina se procedió

a sumar el costo de los materiales más el de la mano de obra utilizando la

siguiente fórmula:

CF=CM+CMO

Donde:

CF=Costos de Fabricación.

CM=Costos de Materiales.

CMO=Costos de Mano de Obra.

Resolviendo tenemos que:

CM=2500Bs.

CMO=2500Bs

CF=2500Bs + 2500Bs = 5000Bs

Para calcular el costo de la producción de ladrillos es necesario recordar que

la máquina está diseñada para producir cinco (5) ladrillos y que el promedio

de operación (PO) de dos operarios es el siguiente:

PO= 5min.

Page 117: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

106

Entonces se procede a calcular la producción de una jornada de trabajo de 8

horas=

Posteriormente se calcula la producción mensual y anual

El costo del material de fabricación según la producción estimada es el

siguiente:

Partiendo de la composición se tienen que cinco ladrillos requieren 1,65 Kg

de Cemento; 10 Kg. de Lodo Rojo y 6,65 Kg. de Arena

Conociendo que un saco de cemento=42,5kg se estima que entonces que se

pueden fabricar 25 ladrillos x saco de cemento y 1/4mts de arena; en

cuanto lodo no se calculan los costos ya que no fue necesario porque la

extracción no genero coste alguno.

Entonces procedemos a estimar cuanta cantidad de material es necesario

para la fabricación diaria para obtener la mensual y anual respectivamente:

Cemento:

Page 118: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

107

Arena:

Los costos vienen dados según los precios actuales en el mercado de los

materiales para la producción de los ladrillos.

Diariamente los costos son los siguientes:

El sueldo mensual de un operador es de 1407,47 mensual dividido entre 30

días es igual a 46,91Bs diario, más un bono de alimentación de 19Bs. diario:

Page 119: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

108

Costos totales diarios= Costos de material + Costos de mano de obra

Los costos totales mensuales y anuales se presentan a continuación:

El precio del ladrillo a fabricar consta de 3,5Bs; si se estiman fabricar 480

ladrillos diariamente esto genera un ingreso total de1680Bs. Entonces el

margen de ganancia diaria viene dado por:

G=Ingreso diario – Costo total de fabricación del producto

G= 1680Bs. – 902Bs.=778Bs.

Mientras el margen de ganancia mensual resulta de Multiplicar:

Pero para calcular las ganancias totales mensualmente es necesario

considerar los costos de mantenimiento, los costos de protección personal y

de uniforme para el personal:

Page 120: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

109

Entonces:

Ganancia total mensual= Ganancia mensual –costos de mantenimiento-

costos de equipos de protección personal – costos de uniforme

GTM: 23340Bs.- 500 Bs.- 1000Bs.- 700Bs.=21140Bs.

Entonces el retorno de la inversión de la fabricación de la maquina se puede

dar aproximadamente en un lapso de siete días y se estima que el proyecto

generara una ganancia de 21140 Bs mensual y al año 253680 Bs; por lo que

se evidencia la rentabilidad y factibilidad del proyecto.

Page 121: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

110

CONCLUSIONES

Cuando se pensó en llevar a cabo este proyecto no se tenían ideas de lo que

esto implicaría; sobre todo por querer desarrollar un diseño propio de una

máquina para producir ladrillos a base de lodo rojo; que se utilizará

manualmente con la finalidad de garantizar el ahorro energético y su uso en

cualquier parte con o sin energía eléctrica y aun así el trabajo resulto

gratificante.

El enriquecimiento que se logro con el desarrollo del trabajo va más allá de

conocimientos teóricos-prácticos; es cultural y social; ya que para obtener

información de la problemática del lodo rojo vertido por la empresa Bauxilum

a las lagunas de oxidación ubicadas en la comunidad de Cambalache, se

dirigió a la colectividad manteniendo contacto con sus habitantes,

específicamente con representantes de los consejos comunales del sector;

ya que nadie mejor que estos para conocer sus problemas. También se tuvo

en el grupo de investigadores a trabajadores de la empresa Bauxilum los

cuales trabajan directamente con este material; el cual causa gran

contaminación a la comunidad antes mencionada y que se propone

aprovechar para producir ladrillos.

Otro punto que es importante resaltar es que originalmente no se pensó en

este proyecto como un negocio económico; sino como hacer bien común a

una comunidad y que mejor que una dentro de nuestro entorno, ya sea

laboral.

Page 122: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

111

Los resultados obtenidos con la fabricación de la máquina fueron los

siguientes:

Se logro desarrollar un modelo propio cumpliendo con todos los

elementos de entrada establecidos; basados en la seguridad y

ergonomía del operario, entre otros; que permitieron establecer los

componentes adecuados de la máquina.

Se comprobó mediante los cálculos que los elementos de la máquina

tienen la resistencia suficiente para soportar la carga para la cual fue

diseñada y que los materiales seleccionados son los más

convenientes ya que cumplen con los requisitos del diseño.

De acuerdo a los planos establecidos para el diseño de la máquina se

logro la fabricación de la misma y mediante pruebas se puso en

marchas logrando realizar y describir la práctica operativa que se

tiene que seguir paso a paso cumpliendo con lo establecido dentro de

la misma; considerando la utilización de los equipos de protección

personal, las normas de seguridad y el procedimiento para la

fabricación de los ladrillos.

En cuanto a los costos asociados a la fabricación de la máquina no

son elevados y permitieron comprobar mediante los cálculos

correspondientes a los costos totales que el proyecto es rentable.

Por último es importante resaltar que el proyecto fue diseñado para

fabricar máquina para la producción de ladrillos de base de lodo rojo

para uso de exteriores como paredones, galpones abiertos, porches

entre otros; mediante una composición antes descrita en el informe;

pero mediante pruebas realizadas se comprobó que esta puede ser

Page 123: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

112

utilizada con otro material como el cemento en un 40% y 60% de

arena de mina; logrando así la producción de ladrillos de cementos

para diversos usos de interiores los cuales pueden contribuir en el

desarrollo habitacional que tiene como meta nuestro Presidente de la

República Bolivariana de Venezuela Hugo Rafael Chávez Frías para

nuestro País.

Los objetivos fueron cumplidos en su totalidad y comprobado que en

nuestro país existen talentos humanos capaces de desarrollar nuevas

tecnologías de manos Venezolanas; con el fin de minimizar la

sustitución de importaciones como una de la líneas de investigación

que promueven los Programa Nacionales de Formación (PNF) como

nuevo modelo de educación, el cual nos permitirán crecer económica

y socialmente.

Page 124: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

113

RECOMENDACIONES

Al culminar la ejecución del proyecto es importante considerar las siguientes

recomendaciones que se presentan a continuación:

Continuar la promoción de estos proyectos enmarcados hacia el bien

común de las comunidades que nos rodean, logrando así la inserción

de los nuevos profesionales a la sociedad.

Desarrollar nuevas máquinas productoras de ladrillos a base de lodo

rojo; ya que una sola solo reducirá la cantidad de material

contaminante en un porcentaje muy bajo; considerando el modelo

fabricado y teniendo en cuenta los elementos de entrada ya

establecidos, sus componentes, los cálculos de los elementos de la

máquina, los materiales seleccionados, los planos y la práctica

operativa entre otros descritos en este informe.

Para la utilización de la máquina los operarios deberán seguir paso a

paso lo establecido en la práctica operativa de la misma; descritos en

este informe los cuales indican el funcionamiento de esta, la

utilización de los equipos de protección personal, el cumplimiento de

las normas de seguridad, la ejecución del plan de mantenimiento y el

procedimiento para la fabricación de ladrillos.

La comunidad de Cambalache en conjunto con la Empresa Bauxilum

deberán poner a funcionar inmediatamente la máquina con el fin de

continuar el trabajo mancomunado que han venido realizando para

lograr la minimización de la contaminación existente en la colectividad

Page 125: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

114

como consecuencia de la cantidad de lodo rojo vertidos al sistema de

lagunas de oxidación ubicadas en el sector.

Continuar trabajando para mejorar este proyecto dentro de lo cual se

tienen contemplado los análisis de los ladrillos de lodo rojo, desarrollar

pruebas con otros materiales, entre otras cosas.

Page 126: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

115

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

- Arias, F. (2006). El Proyecto de Investigación: Introducción a la

Metodología Científica (5ª ed.). Caracas. Editorial Espíteme.

- Busot, A. (1998). Investigación Educacional. Ediciones de la

Universidad del Zulia. Venezuela.

- Cervo, A. Bervian, P. (1998). Metodología Científica. Colombia.

Editorial Mc Graw-Hill.

- Hernández y otros (2006). Metodología de la Investigación (4ª ed.).

México. Editorial Mc Graw-Hill

- Mott, Robert (2006).Diseño de Elementos de Maquinas (4ª ed.)

México. Pearson Educación.

- Sabino, C. (2003). El Proceso de Investigación. Caracas. Editorial

Panapo.

- Tamayo, M. (2003). El Proceso de la Investigación Científica.

México. Editorial Limusa.

- Tamayo, M. (1997). Diccionario de la Investigación Científica.

México. Editorial Limusa.

- Universidad Nacional Experimental Simón Rodríguez (UNERS, 1998).

Manual de Trabajo de Grado de Especialidades y Maestrías.

Page 127: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

116

Proyectos

- Maldonio, Salazar. Propuesta de Conformación de UPS

Manufactura de elementos de Construcción con la utilización de

lodo rojo y la participación de la comunidad de Cambalache.

Gerencia de Desarrollo Endógeno-CVG Bauxilum C.A. (2006).

Consultas Electrónicas

- Tapia, María Antonieta. Manual de Metodología de Investigación,

“Apuntes Metodología de Investigación”. Santiago 2000.

Disponible:http://www.angelfire.com/emo/tomaustin/Met/metinacap.htm

Consultado: 2010, Julio 18, 05:34 p.m.

- Recurso empleado disponible en:

http://html.rincondelvago.com/elaboracion-de-un-proyecto-de-grado-

html. Consultado: 2010, Julio 18, 05:34 p.m.

- Nieto Ramírez, Aileen (2005). Lodo Rojo el Peligro de la Soda

Cáustica. Correo del Caroní.

Disponible: http://www.correodelcaroni.com

Consultado: 2010, Julio 20; 05:47 p.m.

- CVG Bauxilum C.A. (2005). Empresa.

Disponible en: http://www.bauxilum.com/empresa.php

Consultado: 2010, Julio 20; 05:15 p.m.

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117

- CVG Bauxilum C.A. (2005). Procesos.

Disponible en: http://www.bauxilum.com/procesos.php

Consultado: 2010, Julio 20; 05:18 p.m.

- CVG Bauxilum C.A. (2005). Finanzas.

Disponible en: http://www.bauxilum.com/finanzas.php

Consultado: 2010, Julio 20; 05:38 p.m.

Page 129: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

118

APÉNDICES

Page 130: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

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APÉNDICE A

DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO – DIAGNOSTICO SITUACIONAL

1. Diagnostico Situacional

1.1 Descripción del Contexto

Razón Social: La comunidad objeto de estudio es la laguna de Oxidación de

Cambalache. Dentro de las principales actividades productivas en la

localidad están se encuentra el comercio de la gastronomía tradicional

(pescado frito, refresco y comida rápida), bodegas, el reciclaje y la actividad

agrícola en baja proporción. La carpintería, herrería, mecánica, albañilería y

transporte público son otras labores económicas llevadas a cabo por sus

habitantes.

Localización Geográfica: La comunidad de Cambalache se encuentra

ubicada en el Estado Bolívar, el cual se localiza al Sur del País.

Cambalache se encuentra Específicamente en el municipio Caroní, el cual

está conformado por diez parroquias: Cachamay, Chirica, Dalla Costa, Once

de Abril, Simón Bolívar, Unare, Universidad, Vista al Sol, Pozo Verde y

Yocoima.

Su dirección es Guayana, Ubicada a orillas del Río Orinoco, parroquia Unare,

entre las empresas CVG Bauxilum y Col Compiedra, a diez (10) minutos de

Puerto Ordaz. Tiene dos vías de acceso, la terrestre y marítima.

Page 131: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

120

Mapa de Ubicación Geográfica Cambalache

Fuente: Monografía.com

Reseña histórica de la Comunidad: Cambalache fue fundada en 1.943 por

la familia Utrera. Su población según censo 2008 realizado por la misma

comunidad es de 8.500 habitantes.

Nombre de las Organizaciones vinculadas al Proyecto: La organización

vinculada al proyecto es la empresa CVG Bauxilum, resultante de la fusión

entre Bauxiven (fundada en 1979) e Interalúmina (fundada en 1977) en

marzo de 1994. Está conformada por las operadoras de Bauxita y Alúmina.

1.2 Problemas, necesidades o intereses del contexto

Descripción del Diagnostico Situacional

-Técnicas Participativas y Cuantitativas:

Para poder transformar una realidad social hay que conocerla y conocer no

solo sus características físicas: estado de la Infraestructura, número de

Page 132: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

121

escuelas, puestos de salud, la economía entre otros, sino también conocer a

las organizaciones y personas que habitan en dicha comunidad,

especialmente aquellas que juegan un papel muy activo en ellas o lo que

llamamos las fuerzas más dinámicas de la comunidad. Para iniciar el proceso

primeramente se obtuvieron datos de la empresa Bauxilum específicamente.

La Situación Actual de la organización con respecto al lodo rojo es que

producido por más de (20) años este material y se encuentra por el orden de

los (22) millones de toneladas (véase tabla Nº 1); su composición química

esta demarcada por la presencia de óxido férrico o hematita (Fe2o3) en

41,55%, alúmina en 19,57 %, sílice en 16,20 %, y calcio en 3,18%.

Tabla Nº 01 Resumen de Manejo de Materiales en CVG Bauxilum

Fuente: Resumen Material cedido por la Gerencia Manejo de Lodo de la Empresa Bauxilum

(t) acumulado t/año acumulado Indice t/mes acumulado Indice

1.983 712.728 712.728 335.143 335.143 0,470 126.820 126.820 0,178 202.912

1.984 1.142.004 1.854.732 537.000 872.143 0,470 203.204 330.023 0,178 528.038

1.985 1.109.838 2.964.570 515.000 1.387.143 0,464 197.480 527.504 0,178 844.006

1.986 1.268.748 4.233.318 594.000 1.981.143 0,468 225.756 753.259 0,178 1.205.215

1.987 1.360.968 5.594.286 746.000 2.727.143 0,548 242.165 995.425 0,178 1.592.679

1.988 1.284.036 6.878.322 787.000 3.514.143 0,613 228.476 1.223.901 0,178 1.958.241

1.989 1.290.218 8.168.540 811.000 4.325.143 0,629 229.576 1.453.477 0,178 2.325.563

1.990 1.349.424 9.517.964 908.000 5.233.143 0,673 240.111 1.693.588 0,178 2.709.741

1.991 1.481.112 10.999.076 931.000 6.164.143 0,629 263.543 1.957.131 0,178 3.131.410

1.992 1.282.164 12.281.240 847.000 7.011.143 0,661 228.143 2.185.274 0,178 3.496.438

1.993 1.500.060 13.781.300 992.000 8.003.143 0,661 266.915 2.452.189 0,178 3.923.502

1.994 1.551.450 15.332.750 937.752 8.940.895 0,604 255.096 2.707.285 0,164 4.331.655

1.995 1.660.789 16.993.539 968.808 9.909.703 0,583 289.920 2.997.205 0,175 4.795.527

1.996 1.701.675 18.695.214 1.059.450 10.969.153 0,623 310.274 3.307.479 0,182 5.291.966

1.997 1.730.368 20.425.582 1.108.252 12.077.405 0,640 377.619 3.685.098 0,218 5.896.156

1.998 1.553.445 21.979.027 990.141 13.067.546 0,637 306.806 3.991.904 0,198 6.387.046

1.999 1.468.489 23.447.516 902.972 13.970.518 0,615 331.094 4.322.998 0,225 6.916.796

2.000 1.752.892 25.200.408 1.092.912 15.063.430 0,623 386.616 4.709.614 0,221 7.535.382

2.001 1.839.779 27.040.187 1.068.858 16.132.288 0,581 415.404 5.125.018 0,226 8.200.028

2.002 1.777.904 28.818.091 1.070.920 17.203.208 0,602 382.128 5.507.146 0,215 8.811.433

2.003 1.901.596 30.719.687 1.167.579 18.370.787 0,614 418.068 5.925.214 0,220 9.480.342

2.004 1.903.648 32.623.335 1.286.301 19.657.088 0,676 311.928 6.237.142 0,164 9.979.427

2.005 2.000.000 34.623.335 1.240.000 20.897.088 0,620 311.928 6.549.070 0,156 10.478.511

2.006 2.000.000 36.623.335 1.240.000 22.137.088 0,620 311.928 6.860.998 0,156 10.977.596

PRODUCCION DE ALUMINA Y DESECHOS SOLIDOS

Arena hum

(m3)

AñoAlúmina Lodo seco Arena roja seca

Page 133: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

122

Estos elementos según estudios realizados por la propia empresa pueden

ser aprovechables en la manufactura de productos utilizados en la

construcción, tales como ladrillos, adoquines, fachaletas, adobes y tejas;

sin embargo, aunque mucho se ha hecho por determinar posibles usos, la

única idea que ha cobrado fuerza es la de manufacturar un elemento de

construcción en conjunto con la comunidad de cambalache para edificar un

muro perimetral al sistema de lagunas que sirva como medio de contención

de invasiones de moradores y como infraestructura de resguardo de

instalaciones, equipos y personal de la planta con la finalidad de reducir la

cantidad de lodo existente en la laguna y así contribuir a la disminución de la

contaminación ambiental existente en la comunidad el cual ha causado

brotes de enfermedades, pero hasta los momentos no se ha llegado a

materializar esta idea por falta de recursos.

Partiendo de esta premisa se procede entonces al traslado al sitio objeto de

estudio, iniciando el proceso con:

1. Entrevista: Tapia, María Antonieta (2000) considera que una entrevista

consiste en una conversación entre dos o más personas, sobre un tema

determinado de acuerdo a ciertos esquemas o pautas determinadas.

Para la realización del diagnostico nos dirigimos a la comunidad de

Cambalache, Municipio Caroní, Parroquia Unare y partiendo de que

nadie conoce mejor la problemática del pueblo que la gente que habita

allí, procedimos a dirigirnos al Centro de Comunicación Comunitaria

(NUBETEL) en donde nos indicaron podíamos conseguir la Sra. Aura

Morillo encargada del centro y Representante del Consejo Comunal del

Sector (Vocera de Salud), con cual sostuvo larga conversación (Véase

Anexo 01) entre esta y los participantes del proyecto a realizar,

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123

informándonos mediante una entrevista informal toda la problemática en

donde enfatizo mucho lo de la cercanía de la laguna de oxidación o lodo

rojo vertida por la empresa Bauxilum proveniente del desecho de su

proceso productivo mencionado con anterioridad, el cual debido a ello

ocasiona en la comunidad:

Afectación de la Comunidad por problemas de la piel.

Destruye la vegetación.

Problemas respiratorios en combinación con el humo proveniente

de las constantes quemas del relleno sanitario; mas el humo

ocasionado por las constantes explosiones de la planta concretera

de Las Piedras ubicada en la entrada a la comunidad.

Entre otros problemas tenemos:

Problemática del agua por tuberías.

Falta de Asfaltado en el pueblo.

Problemas de seguridad del cual el centro fue víctima en la noche

anterior a nuestra visita se robaron algunos aparatos como

televisores entre otros.

2. Encuesta: Se considera a la encuesta como un método (Lazarsfeld,

1971, p.193-194, lo menciona como técnica), para indicar que el

investigador no se guía por sus propias suposiciones y observaciones,

sino prefiere dejarse guiar por las opiniones, actitudes o preferencias del

público para lograr ciertos conocimientos. Es un método que permite

explorar sistemáticamente lo que otras personas saben, sienten, profesan

o creen.

Page 135: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

124

Para determinar la problemática existente en la comunidad de

Cambalache procedimos a realizar una encuesta (Véase Anexo 02),

diseñada con la finalidad de recolectar los datos necesarios para el

diagnostico de la problemática.

Esta encuesta consta de datos personales del encuestado y una única

pregunta: ¿Cuales considera usted son los problemas que afectan a

la comunidad donde habita? (Véase Anexo 05), aplicada a treinta (30)

personas de la comunidad principalmente a personas de los Consejos

comunales y sus colaboradores que se reúnen en horas de la mañana

para acordar sus actividades frente al liceo del pueblo.

La encuesta genero en resumen la siguiente clasificación de la

problemática de la comunidad de Cambalache:

Tabla Nº 02

Clasificación de los resultados del Cuestionario

Nº Problema Personas de acuerdo con la problemática

1 Contaminación ambiental ocasionada por la laguna de oxidación o lodo rojo

27

2 Asfaltado de las Calles 21

3 Inseguridad 18

4 Contaminación ambiental ocasionada por la quema en el relleno sanitario

17

5 Falta alumbrado y fallas de energía eléctrica

15

6 Transporte 13

7 Agua por tuberías 10

8 Carecen de Medico 5

9 Contaminación ambiental ocasionada por La Concretera Las Piedras

2

10 Falta de Ayuda del Gobierno en todo 1

Fuente: Realización propia.

Page 136: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

125

Como principales problemas de la comunidad objeto de estudio y según

los criterios y percepción de su propios habitantes de (30) treinta

personas a las cuales se les aplico la herramienta registraron (27)

veintisiete que la contaminación ambiental ocasionada por la laguna de

oxidación o lodo rojo es el problema principal de la comunidad, (20)

veinte el Asfaltado de las Calles, (18) dieciocho asumen la inseguridad,

(17) diecisiete mencionan la Contaminación ambiental ocasionada por la

quema en el relleno sanitario, (15) quince la Falta alumbrado y fallas de

energía eléctrica, (13) trece el transporte, (10) diez el agua por tuberías,

(5) cinco el carecimiento de médicos, (2) dos la Contaminación ambiental

ocasionada por La Concretera Las Piedras y (1) la falta de ayuda del

gobierno en todo.

De acuerdo a estos resultados podemos observar que el problema que

según el criterio de los habitantes más relevante es el de Contaminación

ambiental ocasionada la laguna de oxidación por el lodo vertido por la

empresa Bauxilum resultante del proceso Bayer.

3. Observación Directa: Para Tapia, María Antonieta (2000) es el

procedimiento empírico por excelencia, el más antiguo; consiste

básicamente en utilizar los sentidos para observar los hechos, realidades

sociales y a las personas en su contexto cotidiano. Para que dicha

observación tenga validez es necesario que sea intencionada e ilustrada

(con un objetivo determinado y guiada por un cuerpo de conocimiento).

Para observar directamente la problemática nos dirigimos por la

comunidad de Cambalache hasta llegar a la laguna de oxidación,

recolectando imágenes con la finalidad de tener evidencias al respecto el

cuan se pueden evidenciar al final del informe (Véase Anexo 03).

Page 137: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

126

4. Método de HANLON (Jerarquización y Selección de la Necesidades):

Para jerarquizar y seleccionar las necesidades o determinación las

prioridades de la problemática recolectada dentro de los habitantes de la

comunidad de cambalache a través de la aplicación de la encuesta los

cuales generaron los siguientes resultados, presentados a continuación

en la tabla siguiente:

Tabla Nº 03

Resultado de la Aplicación del Método de HANLON

Nº Problema Magnitud

(a) 4-6-8-10

Severidad (b)

0 a 10

Eficacia (c)

0,5 a 1,5

Factibilidad (d)

0 o 1 Resultado

1 Contaminación ambiental ocasionada por la laguna de oxidación o lodo rojo

10 10 1 1 20

2 Asfaltado de las Calles

8 8 1 0 0

3

Inseguridad 10 8 0,5 0 0

4 Contaminación ambiental ocasionada por la quema en el relleno sanitario

10 8 0,5 0 0

5 Falta alumbrado y fallas de energía eléctrica

6 6 0,5 0 0

6

Transporte 6 6 0,5 0 0

7 Agua por tuberías

8 5 0,5 0 0

8 Carecen de Medico

10 5 0,5 0 0

9 Contaminación ambiental ocasionada por La Concretera Las Piedras

10 4 0,5 0 0

10 Falta de Ayuda del Gobierno en todo

1 1 0,5 0 0

Fuente: Realización propia.

Page 138: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

127

El método utilizado para establecer las prioridades se les dio una

puntuación basada en los siguientes criterios de 0 a 10 según la

gravedad o intensidad del problema (Magnitud), de 0 a 10 la cantidad de

afectados con el problema (Severidad), de 0,5 a 1,5 si los problemas son

fáciles o difíciles de solucionar (Eficacia), de 1 a 0 según la posibilidad

que la comunidad tiene para resolver el problema con sus propios

recursos (Factibilidad).

Los resultados obtenidos se generaron de sumar la magnitud y la

severidad, multiplicarla por la eficacia y la factibilidad; por lo tanto se

importante resaltar que la obtención de un cero se genera

fundamentalmente cuando la solución es inapropiada, demasiado costosa,

inaceptable, ilegal o no hay suficientes recursos, eliminando la entrada del

problema cuya factibilidad es así valorada.

Esta herramienta arrojo como resultado que el problema de la

contaminación ambiental ocasionada por la laguna de oxidación o lodo

rojo tiene 20 puntos siendo la prioridad porque se considera que es grave,

existen muchas personas afectadas, es medianamente fácil de resolver y

es factible, mientras que los otros problemas se encuentran difíciles de

resolver y no son factibles en estos momentos dentro de los cuales

tenemos el Asfaltado de las Calles, la inseguridad, la Contaminación

ambiental ocasionada por la quema en el relleno sanitario, la Falta de

alumbrado y fallas de energía eléctrica, el transporte, el agua por tuberías,

el carecimiento de médicos, la Contaminación ambiental ocasionada por

La Concretera Las Piedras y la falta de ayuda del gobierno en todo.

Page 139: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

128

Determinadas las prioridades de las necesidades de los habitantes de la

comunidad de cambalache a través del método de Hanlon identificamos

que el problema inminentemente a resolver es el de Contaminación

ambiental en la comunidad de cambalache ocasionada por la laguna de

oxidación o lodo rojo vertido por la empresa Bauxilum, como desecho de

su proceso Bayer.

5. Diagrama del Árbol del Problema: Una vez seleccionado un problema,

es necesario pasar a analizar sus causas y consecuencias, de manera

que se pueda diseñar un proyecto que atienda aquellas causas que

puedan ser controladas por el grupo u organización.

De acuerdo a las necesidades de los habitantes de la comunidad de

cambalache y su problemática de Contaminación ambiental ocasionada

por el sistema de lagunas de oxidación o lodo rojo es importante

identificar cuáles son sus causas y consecuencias a través de la

herramienta Diagrama de Árbol, o sistemático, el cual es una técnica

que permite obtener una visión de conjunto de los medios necesarios

para alcanzar una meta o resolver un problema:

Page 140: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

129

Gráfico Nº 01

Fuente: Realización propia.

En el árbol del problema se pueden identificar las causas y

consecuencias del problema planteado y que tiene su posible alternativa

de solución; propuesto por los investigadores el cual se presenta a

continuación en el Grafico Nº 02:

Contaminación ambiental en la comunidad de Cambalache ocasionada por la laguna de oxidación o lodo rojo vertido por la

Empresa Bauxilum como desecho de su proceso BAYER

Cercanía de la laguna con la comunidad de Cambalache

Composición química: del lodo rojo vertido a la laguna: Oxido Férrico, hematina, alúmina, sílice y calcio

Acumulación de lodo rojo durante un periodo aproximado a 20 años

Enfermedades respiratorias (asmas, bronquitis, bronconeumonía, neumonía, broncoespasmo, gripes, sinusitis entre otras).

Enfermedades de la piel (sarna, salpullidos, erupciones, paños entre otras).

Inquietud en la comunidad

P R O B L E M A

C A U S A

S

C O N S E C U E N C I A S

DIAGRAMA DEL ÁRBOL DEL PROBLEMA

Page 141: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

130

6. Alternativas de Solución:

6.1 Diagrama del Árbol de Soluciones

Gráfico Nº 02

Fuente: Realización propia.

Después de presentar el Diagrama del Árbol de Soluciones tenemos una

alternativa de la solución al problema el cual es “Diseñar y Fabricar

Máquina para la Producción de Ladrillos de Exteriores a base de Lodo

Rojo existente en la laguna de oxidación de la comunidad de Cambalache

pero debemos conocer cuáles son las fortalezas, oportunidades, debilidades

DIAGRAMA DEL ÁRBOL DE SOLUCIONES

Tranquilidad y participación

de la comunidad

Contribuir en la Disminución de la

Contaminación existente

Disminuir Enfermedades respiratorias y de la piel

Diseñar y fabricar máquina para la producción de ladrillos de exteriores a base de lodo rojo existente en la laguna de

oxidación de la comunidad de Cambalache

Incluir a la comunidad para la conformación de UPS o cooperativas con la finalidad de la manufactura del producto de lodo rojo.

De acuerdo a la Composición química: del lodo rojo vertido a la laguna realizar el producto de construcción más rentable

Disminuir la cantidad de lodo rojo existente en la laguna de oxidación y convertirlo en algo productivo para la comunidad

M E T A S

S O L U C I O

N

O B J E T I V O S

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131

y amenazas de la propuesta de solución al problema a través de la Matriz

FODA.

6.2 Matriz FODA

El análisis FODA consiste en realizar una evaluación de los factores fuertes y

débiles que en su conjunto diagnostican la situación interna de una

organización, así como su evaluación externa; es decir, las oportunidades y

amenazas. También es una herramienta que puede considerarse sencilla y

permite obtener una perspectiva general de la situación estratégica de una

organización determinada.

Thompson (1998) establece que el análisis FODA estima el hecho que una

estrategia tiene que lograr un equilibrio o ajuste entre la capacidad interna de

la organización y su situación de carácter externo; es decir, las oportunidades

y amenazas.

De acuerdo a lo antes expuesto procederemos a realizar la Matriz FODA

herramienta que nos va a permitir identificar las Fortalezas, Oportunidades,

Debilidades y Amenazas:

Page 143: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

132

Tabla Nº 04 Matriz FODA

Factores Internos Controlables

Factores Externos No controlables

FORTALEZAS (F) OPORTUNIDADES (O) Participación de la comunidad e interés

en organizarse.

Apoyo de la comunidad en la actividad económica a realizar.

Generación de fuentes de empleos disminuyendo así el índice de desempleo.

Apoyo de la empresa Bauxilum.

El producto propuesto es fácil de realizar y la inversión es mínima ya que la misma comunidad es quien lo realizara.

Capacidad de la comunidad creativa y emprendedora.

Conocimiento de los clientes.

Buena incursión en el mercado local.

Contribución a la disminución de la contaminación existente en la comunidad producto de la laguna de oxidación.

Crecimiento social, económico y personal de la comunidad a través del logro de la implantación de la propuesta.

Existencia de nuevas tecnología.

Posibilidad de acceso a créditos con la comunidad organizada.

Existencia de Mercado amplios.

Mejoramiento de la calidad de vida de los habitantes de la comunidad.

Existencia de medios de comunicación, planteles educativos para garantizar la capacitación de la comunidad.

DEBILIDADES (D) AMENAZAS (A) El producto a realizar es solo para uso

de construcción exteriores su composición no está comprobada para interiores.

Falta de visión empresarial en la comunidad.

Falta capacitación para la realización del nuevo producto y el manejo administrativo de la unidad de producción social.

Conformismo.

Actitud individualista.

Competencia entre los mismos consejos comunales para participar en la producción del producto.

Inseguridad.

Exigencias de altas tecnologías en el mercado.

Inflación y devaluación.

Incremento en los costos de los insumos de producción.

Fuente: Realización propia.

Page 144: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

133

De acuerdo a la matriz FODA es importante considerar los siguientes para:

Para Mantener las fortalezas:

- Aprovechando las fortalezas que tenemos partiendo de las necesidades

de la comunidad de Cambalache para lograr y mantener la producción del

producto propuesto, generando fuentes de ingresos e incursionando en

nuevos mercados.

- Implementando la calidad en el producto propuesto.

Para resolver las debilidades:

- Explicar a la comunidad las ventajas y desventajas de realizar un

producto de construcción para exteriores y no para interiores.

- Mantener el contacto con Bauxilum para conservar el apoyo empresarial

tanto para la realización de producto como para lograr asesorías para

capacitar a la comunidad en el proceso productivo y administrativo de una

unidad de producción social.

- Mantener la capacitación y motivación de la comunidad que formara

parte de unidad de producción social o cooperativa y así lograr obtener un

producto de calidad.

Page 145: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

134

ANEXOS

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135

Anexo 01 Fotos de la Entrevista realizada a la Comunidad de Cambalache

Page 147: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

136

Anexo 02 Fotos de la Aplicación de la Encuesta a la Comunidad de Cambalache.

Page 148: Diseño y construccion de maquina para la produccion de ladrillos a base de lodo rojo

137

Anexo 03 Fotos de la Observación Directa de la Comunidad Cambalache

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Fotos del Sistema de la Lagunas de Oxidación en Cambalache

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143

Anexo 04 Encuesta Aplicada a la Muestra de la Investigaciòn

ENCUESTA A LA COMUNIDAD

Encuesta Nº:

Fecha: / /

Nombres y Apellidos: ________________________________________________________

C.I.: ______________________________ Sexo: Femenino Masculino

Comunidad y/o Sector donde habita: ____________________________________________

Dirección de Residencia:_____________________________________________________

Telèfono:____________________________Correo Electrónico_______________________

¿Cuáles Considera Usted son los Problemas que afectan a la Comunidad

donde Habita?

1.____________________________________________________________

_____________________________________________________________

2.____________________________________________________________

_____________________________________________________________

3.____________________________________________________________

_____________________________________________________________

4.____________________________________________________________

_____________________________________________________________

5.____________________________________________________________

_____________________________________________________________

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144

Anexo 05

Planificación de Actividades

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Anexo 06

Planificación por Objetivos

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APÉNDICE B

PLANOS DE LA MÁQUINA

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APÉNDICE C

MÁQUINA PARA LA PRODUCCIÓN DE LADRILLOS A BASE DE

LODO ROJO

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161

LADRILLOS DE LODO ROJO

LADRILLOS DE CEMENTOS