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UNIVERSIDAD DISTRITAL “FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS” - FACULTAD TECNOLÓGICA

PROYECTO CURRICULAR DE TECNOLOGÍA E INGENIERÍA MECÁNICA

FORMATO DE PROYECTOS DE GRADO

Nº DE RADICACIÓN: ______________

INFORMACIÓN EJECUTORES

Ejecutor 1

Nombre (s): DANIEL

Apellido (s): HOYOS MATEUS

Código: 20102074040

E-mail: [email protected]

Teléfono fijo:

Celular: 321 3210837

Ejecutor 2

Nombre (s): MARCOS ROBERTO

Apellido (s): HOYOS MATEUS

Código: 20102074041

E-mail: [email protected]

Teléfono fijo:

Celular: 321 3974392

INFORMACIÓN DEL PROYECTO

Título del Proyecto: DISEÑO DE UNA TRITURADORA DE PET

Duración (estimada): 6 meses

Tipo de Proyecto:

(Marqué con una “x”)

Innovación y Desarrollo Tecnológico

Prestación y Servicios Tecnológicos X

Otro

Modalidad del Trabajo

de Grado: Monografía

Línea de Investigación

de la Facultad*: Apoyo tecnológico empresarial

Línea de Investigación

del Proyecto

Curricular**:

Diseño en ingeniería mecánica

Grupo de Investigación:

Proyecto de

Investigación:

Áreas del conocimiento

que involucra:

INFORMACIÓN PASANTÍA

Nombre de la empresa:

Dirección:

Teléfonos:

Correo electrónico:

Página Web:

INFORMACIÓN COMPLEMENTARIA

Director: (Vo. Bo.) OSWALDO PASTRÁN BELTRÁN

Proyecto de Pasantía:

(Tutor): (Vo. Bo.)

Formulación Proyecto de

Grado: (Profesor): (Vo.

Bo.)

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]

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CONTENIDO PÁGINA

INTRODUCCIÓN 3

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 4

1.1. ESTADO DEL ARTE 15

1.2. JUSTIFICACIÓN 16

2. OBJETIVOS 16

2.1. OBJETIVO GENERAL 16

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS 17

3. MARCO TEÓRICO 17

4. OPCIONES DE DISEÑO 18

5. DISEÑO 21

6. SELECCIÓN 29

7. CONCLUSIONES 34

APÉNDICE A: COSTO DE LOS MATERIALES DE LA TRITURADORA 36

APÉNDICE B: MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO 38

BIBLIOGRAFÍA 44

ANEXOS: PLANOS DE LA MÁQUINA

ÍNDICE DE FIGURAS

FIGURA 1: PROCESO DE RECICLADO MECÁNICO 5

FIGURA 2: FASES DE LA TRITURACIÓN DEL PLÁSTICO 6

FIGURA 3: CORTADORA ROTATIVA TIPO PICADORA DE FORRAJE 7

FIGURA 4: MOLINO DE MARTILLOS 7

FIGURA 5: MOLINO DE DISCOS 8

FIGURA 6: MOLINO DE CUCHILLAS 8

FIGURA 7: TRITURADORA DE MARTILLOS 9

FIGURA 8: TRITURADORA DE CUCHILLAS 10

FIGURA 9: DOS EJES DE TRITURACIÓN CON CUCHILLAS

DISTRIBUIDAS10

FIGURA 10: UN EJE CON CUCHILLAS DESFASADAS A LO LARGO DEL

MISMO11

FIGURA 11: UN EJE CON CUCHILLAS DISTRIBUIDAS A LO LARGO DEL

MISMO Y SEPARADAS 180° ENTRE SÍ12

FIGURA 12: CRIBA PLANA 13

FIGURA 13: CRIBA DE MEDIA LUNA 14

FIGURA 14: CRIBA DE DOBLE MEDIA LUNA 14

FIGURA 15: ESQUEMA DE TRANSMISIÓN POR CORREAS 24

FIGURA 16: DIAGRAMA DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO

FLECTOR DEL EJE EN EL PLANO X-Y25


FLECTOR DEL EJE EN EL PLANO X-Z26


FLECTOR DE UN LADO DE LA ESTRUCTURA27

FIGURA 19: ESQUEMA DE UN RODAMIENTO DE BOLAS 32

FIGURA 20: TABLA DE MEDIDAS DE LOS RODAMIENTOS 32

FIGURA 21: TRITURADORA DE PLÁSTICO PET PARA PROCESAR 100 Kg

AL DÍA33

FIGURA 22: SEÑALES DE SEGURIDAD EN EL TRABAJO 38-40

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1: PROPIEDADES DEL PET 17

TABLA 2: MATRIZ QFD 20

TABLA 3: CÁLCULOS DE LOS DIÁMETROS DEL EJE 31

TABLA 4: COSTO DE LOS MATERIALES 36

3

DISEÑO DE UNA TRITURADORA DE PET PARA PROCESAR 100 Kg AL DÍA

Resumen: El plástico tipo PET aporta soluciones a la industria y es ampliamente

utilizado, sus características son especiales como por ejemplo es inerte (no reacciona

con producto que contiene), es sumamente liviano, entre otros; esta propiedades hacen

al PET muy atractivo a la industria, lo que lleva a la producción en masa, a pesar de que

los plásticos son reutilizables y reciclables estos procesos no se llevan a cabo de una

forma proporcional con la producción del plástico, ocasionando grandes acumulaciones

de plásticos en los botaderos, que aunque no reaccionan con las basuras si retardan el

tiempo de degradación además de la acumulación de lixiviados dentro de ellos. Para

corregir esta situación se presentará a la industria del reciclaje una máquina trituradora

de PET que les permita procesar cantidades a la medida de su capacidad en el mismo

lugar de acopio y además reducir el volumen que ocupa.

INTRODUCCIÓN:

Plástico: Materiales polímeros orgánicos (compuestos formados por moléculas

orgánicas gigantes) que son plásticos, es decir, que pueden deformarse hasta conseguir

una forma deseada por medio de extrusión, moldeo o hilado. Las moléculas pueden ser

de origen de natural, por ejemplo, la celulosa, la cera y el caucho (hule) natural, o

sintéticas, como el polietileno y el nailon.1

Los plásticos se caracterizan por una alta relación resistencia/densidad, unas

propiedades excelentes para el aislamiento térmico y eléctrico y una buena resistencia a

los ácidos, álcalis y disolventes. Las enormes moléculas de las que están compuestos

pueden ser lineales, ramificadas o entrecruzadas, dependiendo del tipo de plástico. Las

moléculas lineales y ramificadas son termoplásticas, mientras que las entrecruzadas son

termoestables. 2

PET (Polietileno Tereftalato): Se produce a partir del Ácido Tereftálico y el

Etilenglicol, por policondensación; existen dos tipos: grado textil y grado botella. Para

el grado botella se lo debe post condensar, existiendo diversos colores para estos usos.

(Chapa, 2005)

En la industria se utilizan grandes cantidades de PET (polietileno Tereftálico), un

plástico que permite el envasado de bebidas, aguas, productos de aseo y una gran

cantidad de productos más que hacen del PET un compuesto muy útil para las

compañías para comercializar sus productos y hacerse competitivas.

Debemos tener en cuenta que la dinámica de la industria exige una producción elevada

de PET, generando diariamente volúmenes inmensos de desecho plástico, no obstante,

los pasticos tienen la propiedad de ser reutilizados o reciclados, características que

proporcionan la oportunidad de crear industrias dedicadas al reciclado de PET y a su

comercialización como una materia prima para que circule nuevamente en las empresas.

1 (Chapa, 2005)

2 (Chapa, 2005)

4

También existen empresas envasadoras que realizan el reciclaje del PET en el mismo

proceso de la producción y envasado de sus productos.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

Diariamente se procesan grandes cantidades de plásticos para proveer de bienes a las

personas y empresas que los necesitan. Estos bienes después de haberse utilizado su

contenido, se desechan, e inician un proceso de pos consumo, que, en la mayoría de los

casos no es el mejor para el medio ambiente.

El plástico que no se recicla es llevado a los grandes botaderos donde se mezclan con

todo tipo de desechos, y aunque no reacciona con ellos si interfiere en el proceso normal

de biodegradación de los residuos orgánicos, y en la evacuación de los lixiviados que

resultan de estos desechos, además ocupan demasiado espacio y muchos desechos se

almacenan dentro de ellos y no permiten una adecuada descomposición y disminución

de los volúmenes de las basuras en los botaderos.

Adicionalmente para la producción de plásticos se necesitan grandes cantidades de

materias primas y energía, que se podrían reducir si se reciclaran estos compuestos.

También es evidente que al reciclar y reutilizar el PET se dejarían de utilizar materias

primas y se reduciría el volumen de materiales plásticos en los botaderos.

Por otro lado, es importante mostrar que, por ser reciclado el plástico, se podría utilizar

en una gran cantidad de productos como alfombras, mesas, sillas y en muchas otras

aplicaciones en las que tradicionalmente se han utilizado materias primas de origen

natural y que se dejarían de usar para dar paso a nuevos materiales.

Los plásticos tipo PET reciclados también se utilizan para producir nuevos envases,

pero se deben realizar procesos físicos y químicos para conseguir las características

estándares del plástico, para poder usarse nuevamente en la industria.

Aunque existen en Colombia empresas dedicadas al reciclaje de plástico, muchas de

ellas no cuentan con la maquinaria necesaria para triturar el PET y llevarlo a un estado

granulado, situación que los obliga a vender las botellas o recipiente tal como le

recolectan y a tener centros de acopio donde este material ocupa gran espacio,

impidiéndole almacenar mayores cantidades si lo procesaran y ellos mismos lo

comercializaran.

1.1. ESTADO DEL ARTE

Después de recolectar los materiales reciclables, se separan para su respectivo

procesado, para el PET, la técnica más utilizada en la actualidad es el reciclado

mecánico mostrado en la figura 1. Este consiste en la molienda, separación y lavado de

los envases. Las escamas resultantes de este proceso se pueden destinar en forma

directa, sin necesidad de volver a hacer pellets, en la fabricación de productos por

inyección o extrusión.

5

Figura 1. Proceso de reciclado mecánico. Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016)

El proceso de reciclado mecánico del PET no causa contaminación al medio ambiente,

con el tratamiento de los líquidos del proceso se llega a controlar el proceso

ambientalmente, además desde el punto de vista técnico, se puede decir que las plantas

de reciclado mecánico requieren inversiones moderadas en cambio las del reciclaje

químico requieren inversiones mayores.

Después de la preparación del material se realiza la trituración que es la siguiente

operación dentro del proceso del reciclado, donde se utilizan trituradoras para dividir en

partes más pequeñas el plástico, su apariencia es como la de un molino, y varían muy

poco dependiendo del volumen de procesado del material, generalmente cuentan con

dos cuchillas o rodillos paralelos con cuchillas afiladas, ya sean en forma vertical u

horizontal, tienen una tolva o boca de entrada para el material, un motor, engranes y

cadenas, estructuras de soporte y caja de salida para el material.

La figura 2, muestra las cuatro fases del triturado mecánico:

http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf

6

FASE 1: El cuerpo a destruir está apoyado

sobre el grupo de cuchillas. Para la

trituración no es necesario aplicar ningún

"empujador".

FASE 2: Al arrancar la máquina los discos

de introducción facilitan la trituración del

plástico forzando para introducir en el

grupo de corte.

FASE 3: La especial construcción de los

dientes, facilita una acción continua de

enganche del material.

FASE 4: El triturador permite obtener

material triturado hasta 12-14 mm

Figura 2: Fases de la trituración del plástico.

Fuente: http://www.trittonxxi.com/ri-triturador-trituradores-trituradora-trituradoras/molino-triturador-

precios/plasticos/carton/18 (Recuperado el 25/04/2016)

Las fases descritas para la trituración representan un tipo de diseño de la máquina mediante

la distribución de las cuchillas en dos ejes.

Tipos de trituradoras

Para la realización de la trituración se utilizan máquinas trituradoras, cortadoras y molinos; se

va a descartar a las trituradoras de mandíbulas de doble y simple efecto, las trituradoras

primarias, secundarias y terciarias y a las trituradoras giratorias tipo cono debido a que la

capacidad a la que operan y la finalidad para la que fueron diseñadas es diferente a lo que se

necesita.

Máquinas cortadoras rotativas

Se caracterizan por poseer una cámara de corte amplia, la misma que se encuentra atravesada

por un eje que porta cuchillas, las que se encuentran distribuidas uniformemente en toda su

longitud y pueden disponerse perpendicular al eje o tener un pequeño ángulo de inclinación

como se lo ve en la figura 3. El eje gira a altas revoluciones y se puede alinear horizontal o

verticalmente a la cámara, siendo esta última la más adecuada y eficiente. Se utilizan estas

máquinas para procesar materiales húmedos, ideal para aplicaciones agropecuarias.

http://www.trittonxxi.com/ri-triturador-trituradores-trituradora-trituradoras/molino-triturador-precios/plasticos/carton/18

http://www.trittonxxi.com/ri-triturador-trituradores-trituradora-trituradoras/molino-triturador-precios/plasticos/carton/18

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Figura 3: Cortadora rotativa de tipo “picadora de forraje”

Fuente: http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/06_Apunte%20Molienda.pdf (Recuperado el 25/04/2016)

A continuación, se describen los molinos que pueden realizar la molienda de las botellas de

PET.

Molinos de martillos

En la figura 4, se puede observar este tipo de molino el cual actúa por efecto de impacto,

compresión, frotamiento y cizalladura del material entre dos cuerpos.

Consiste en una serie de barras de libre movimiento o martillos los cuales están sujetos a

unos pivotes y estos a un eje rotatorio. Las botellas que ingresan por la tolva son quebradas

por los martillos para luego pasar por la criba. Los pivotes cumplen una función especial ya

que ayudan a los martillos a transferir la energía de impacto hacia el material a reducir

permitiendo reducir el desgaste en rodamientos y de los martillos.

El tamaño de salida del material dependerá de la velocidad del rotor, tamaño del tamiz y la

velocidad de introducción del material.

Figura 4: Molino de martillos.

Fuente: Molino de discos NOGUÉS F, GARCÍA D., (2010) “Energía de la biomasa”, Ed. Prensas Universitarias

de Zaragoza, 1ra. Edición, España págs.: 257-266 (Recuperado el 25/04/2016)

http://materias.fi.uba.ar/7202/MaterialAlumnos/06_Apunte%20Molienda.pdf

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Este tipo de molino posee uno o dos discos que contienen una hilera de dientes concéntricos

que trabajan a altas velocidades como el mostrado en la figura 5. Para el caso de un solo

disco, las hileras de dientes del plato se encuentran organizadas de manera que encajan

perfectamente con las de la pared de la cámara de molienda; en cambio para el caso de doble

disco las hileras de un disco encajan entre las del otro, permitiendo triturar todo lo que

atraviese entre ellos.

En el molino de doble disco uno de ellos puede ser estático o ambos girar, pero en sentidos

contrarios (600 – 1500 rpm)

Figura 5: Molino de discos

Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016)

Molino de cuchillas

Este tipo de molino es similar al molino de martillos, en este caso al eje se le puede colocar

varios tipos de cuchillas; en su parte inferior se encuentra un tamiz el cual es el encargado de

controlar el tamaño de las partículas tal como se lo puede observar en la figura 6.

El tamaño también depende de la distancia de las cuchillas del rotor hacia las cuchillas

estáticas del bastidor y de la velocidad de rotación (200 – 800 rpm). Estos molinos aplican

presión por medio de cuchillas en un área lineal del material haciendo que disminuyan las

secciones transversales de las partículas por medio de deformación plástica.

La eficiencia dependerá del correcto mantenimiento que se proporcione a las cuchillas, se

recomienda que el material no sobrepase el tamaño de las cuchillas y que la carga nunca

supere la mitad de su capacidad.

Figura 6: Molino de cuchillas Fuente: http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/5901/1/CD-4717.pdf (Recuperado el 25/04/2016)



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Trituradoras

Tanto los molinos como las trituradoras guardan una relación en su funcionamiento, la

diferencia radica en el tamaño de los materiales a procesar y por lo tanto la cantidad de

fuerza que se necesita ejercer, aspectos que influyen en el tamaño y robustez de la máquina.

Estas máquinas se utilizan generalmente para ruptura de materiales duros y de grandes

dimensiones; tienen como principio de funcionamiento la compresión lenta, cizallamiento,

impacto y atrición.

Trituradora de martillos

Su funcionamiento es similar al molino de martillos excepto en una variante en el diseño, por

lo general los martillos no pivotan en el eje porta martillos lo que le proporciona una mayor

fuerza al impacto en la periferia de la cámara de trituración.

En la figura 7 se muestra la máquina, la cual puede ser utilizada tanto para seco y húmedo

como trituración de materiales duros y frágiles que se tiene en la industria química,

metalúrgica, construcción de carreteras, gas, energía térmica etc.

Figura 7: Trituradora de martillos.

Fuente: http://trituradoras-de-roca.com/Trituradora-Fija/Trituradora-de-martillos.html (Recuperado el

25/04/2016)

Trituradora de cuchillas

Su funcionamiento es similar al molino de cuchillas, el número de discos que contienen a las

cuchillas es variable de 1 a 20 dependiendo de la aplicación.

Los discos presentan diferentes configuraciones tanto circulares como triangulares y poseen

una gran masa. Generalmente se ubican 2 o 3 cuchillas en la periferia de los discos y en

algunos casos se regulan con sistemas de pistones o resortes hechos por el cual su estructura

debe ser robusta como se muestra en la figura 8.3

3 (Vásconez, 2013. Pp. 9-15)

http://trituradoras-de-roca.com/Trituradora-Fija/Trituradora-de-martillos.html

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Figura 8: Trituradora de cuchillas


Trituración y clasificación

Este módulo cumple con las siguientes funciones:

Triturar el plástico hasta alcanzar el tamaño adecuado y clasificar el material de forma que

sólo pase el que tenga el tamaño adecuado.

Se proponen diferentes formas de solución de estas funciones que después de combinarlas se

verá el resultado en diferentes opciones de módulos.

Triturar el plástico para alcanzar el tamaño adecuado

Existen diferentes formas con las que se puede llegar a este objetivo, de las cuales algunas

son:

Dos ejes de trituración con cuchillas distribuidas

Las cuchillas tienen la forma de fresas de corte y se encuentran distribuidas a lo largo de los

ejes, los cuales giran en sentidos contrarios, haciendo que las cuchillas vayan atrapando el

material y lo vayan triturando como se muestra en la figura 9.

Figura 9: Dos ejes de trituración con cuchillas distribuidas




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Ventajas

Se tiene mayor fuerza de corte por la presión entre las cuchillas; las cuchillas al girar en

sentidos contrarios atrapan al material de mejor manera para triturarlo, otra de las ventajas es

que las cuchillas son intercambiables.

Se obtiene menos recirculación de material debido al gran número de cuchillas dispuestas

para triturar el plástico y hay una disminución del tiempo en la trituración.

Desventajas

Las cuchillas deben tener la separación entre sí, adecuada para poder cortar al material y

evitar fricción entre las mismas y en el caso de que una cuchilla falle se debe cambiar la fresa

completa. Existe la posibilidad de atascamientos, si la separación de las cuchillas que están

en los diferentes ejes no es la adecuada.

Debido a la gran presión generada por las cuchillas al triturarlas podría ocasionar que

aumente la temperatura entre ellas y hacer que el plástico se derrita y se quede adherido en

las cuchillas además no cortaría hasta el tamaño deseado.

Debido a la disposición e interacción dependientes entre dos ejes con varias cuchillas, el

montaje de esta parte de la máquina debe ser muy bien calculada para evitar excesivas

vibraciones y por último su costo de fabricación alto por la complejidad de la geometría.

Un eje con cuchillas desfasadas a lo largo del mismo

En este tipo de trituración, las cuchillas son individuales y están dispuestas en tres hileras en

el eje dando una forma helicoidal. El corte y la trituración se producen cuando el movimiento

del eje lleva al plástico a uno de sus bordes del bastidor, el cual también tiene una cuchilla

fija dispuesta para la trituración, su geometría se la observa en la figura 10.

Figura 10: Un eje con cuchillas desfasadas a lo largo del mismo



12

Ventajas

Se aprovecha del efecto del sinfín para atrapar el material entre la cuchilla del borde y las

del eje con eso se atrapa el material de mejor manera como en un molino y por la forma del

arreglo de las cuchillas puede hacer recircular al plástico de mejor manera evitando en gran

parte el salto del mismo hacia las paredes.

Presenta cuchillas intercambiables y las operaciones de mantenimiento son sencillas, por lo

que no se requieren personal calificado.

Desventajas

La cuchilla si no está afilada puede hacer que el plástico no se corte y se vaya acumulando

en el borde además se debe asegurar la separación adecuada entre el borde afilado y el eje.

Presenta un costo elevado por la complejidad de la construcción

Un eje con dos cuchillas distribuidas a lo largo del mismo y separadas 180 ° entre si

En la figura 11, se tiene el eje con dos cuchillas continuas, y gira aprovechándose de este

efecto triturando el material al apresarlo entre la cuchilla del eje y el borde afilado similar a

la solución anterior.

Figura 11: Un eje con cuchillas distribuidas a lo largo del mismo y separadas 180°entre sí


Ventajas

De fácil construcción ya que la disposición de las cuchillas ejecutara operaciones de

desgarre y corte haciendo recircular el material aprovechando su forma de paletas.

Las operaciones de mantenimiento son sencillas, por lo que no se requieren personal muy

calificado.

Desventajas

Si no está afilada la cuchilla puede hacer que el plástico no se corte, incluso atascarse por lo

que se debe asegurar la separación adecuada entre el borde afilado y el eje. Las cuchillas no

son intercambiables, en caso de daño el eje debe ser reemplazado y por la velocidad y

forma de esta gran parte del material tiende a saltar a las paredes de la tolva, aumentando el

tiempo de trituración.


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Clasificar el material de manera que sólo pase el que tenga el tamaño adecuado

Esta función permite que el material triturado que tenga el tamaño adecuado pase a ser

almacenado y el que no cumple con el tamaño estimado, pase a ser triturado nuevamente.

Para la clasificación se usa una criba o tamizadora metálica.

Criba plana

En la figura 12, se muestra una tamizadora de metal acoplada a la máquina, por debajo del

eje o los ejes, según corresponda.

Figura 12: Criba plana


Ventajas

La fabricación es relativamente fácil como también su montaje y desmontaje además las

operaciones de mantenimiento son sencillas por lo que no se requieren personal muy

calificado.

Desventajas

Existirá material que tape la tamizadora en los extremos más lejanos del eje o los ejes, que

no permita aprovechar el mismo ni su recirculación lo que podría causar también los

taponamientos en el tamiz.

Criba de media luna

Criba de metal con la forma de un medio cilindro, que presenta una pequeña holgura con

las cuchillas del eje, permitiendo que estas recojan el material que no ha pasado, por tener

el tamaño inadecuado para ser almacenado como se muestra en la figura 13.


14

Figura 13: Criba de media luna


Ventajas

Por lo cerca que están las cuchillas se aprovecha el material que no pasa y vuelve a

triturarse facilitando la recirculación del plástico que no tiene el tamaño adecuado para

pasar por los orificios de la criba; con esta geometría no se desperdicia el material ni existe

acumulación de plástico en ningún punto de la criba debido a su geometría circular. Al

ayudar a ejercer presión entre las cuchillas y el plástico y por la alta velocidad manejada,

corta de manera continua.

Desventajas

La separación entre el eje de cuchillas y la criba debe ser muy bien definida, para que se

pueda ejecutar el proceso de corte y de recirculación del material, además debe estar

correctamente centrado la criba con el eje, para mantener una separación uniforme

constante entre todas las cuchillas y la criba.

Criba de doble media luna

El funcionamiento es similar al de la criba de media luna, sólo que en este caso esta criba se

usa cuando se tienen 2 ejes de trituración. Por su similitud al anterior comparten las mismas

ventajas y desventajas, su geometría se observa en la figura 14.

Figura 14: Criba de doble media luna


Ventajas



15

Por lo cerca que está del eje se aprovecha el material que no pasa el cual vuelve a triturarse

además ofrece una mayor velocidad de trituración.

Desventajas

Mayor dificultad en la fabricación, montaje y alineación correcta ya que debe estar

correctamente centrada la criba con el eje correspondiente para mantener una separación

constante entre todas las cuchillas.

La unión entre las cribas puede llegar a constituir un lugar de acumulación de material.4

1.2. JUSTIFICACIÓN

Existen en Colombia empresas de recolección y recuperación separación de envases,

bolsas, cajas, recipientes, botellas, entre muchos otros, que tienen centros de

almacenamiento para recibir este material reciclado; a pesar de esto, no cuentan con

maquinaria para procesar y convertir el plástico tipo PET en granos y comercializarlo

limitándolos a solo participar de reciclado y no del mercado del plástico listo para la

utilización como materia prima. En otras palabras, se pondría a disposición el diseño de una

máquina trituradora que estaría al alcance de un número mayor de empresarios,

insertándolos en otros mercados no explorados por ellos.

Para poder satisfacer los requerimientos de la industria, se pueden hacer nuevos diseños de

la maquinaria que se utiliza para el reciclaje, estos diseños pueden contemplar diferentes

máquinas que ya existen y analizar sus elementos y capacidades para crear un diseño

apropiado para las empresas. Se puede contemplar por ejemplo un diseño de un equipo más

pequeño de menor capacidad pero que sea asequible a los recicladores. También se puede

contemplar un diseño que se combine un tipo de trituración con otro tipo de transmisión,

inclusive, se puede diseñar una máquina que sea más fácil de operar. En pocas palabras el

diseño puede adaptar las máquinas y los procesos para el mejoramiento de la industria, el

aumento de la producción y la inserción al mercado de otro tipo de empresarios y

competidores.

Al realizar un prototipo para la trituración se presenta la oportunidad académica de integrar

la técnica y el saber a la práctica, situación que tiene una incidencia positiva en la industria

y en las personas que se ven beneficiadas, con nuevos diseños y procesos que mejoran la

calidad laboral y los ingresos, dicho de otra manera, el saber académico puede tener un

impacto positivo en la vida social de las personas, llámense, empresarios, trabajadores,

recicladores, o estudiantes.

4 (Vásconez, 2013. Pp. 37-42)

16

La realización de un diseño para triturar plástico presentaría una posibilidad para los

recicladores, posibilidad que al ser implementada reduciría drásticamente la acumulación

de plásticos en los botaderos y mejoraría la situación y condición medioambientales en las

que están sumidos los botaderos y los rellenos.

Este diseño no solo estaría al alcance de los recicladores, sino de toda la comunidad,

permitiendo que se implemente en cualquier parte del país, y que cualquier persona o

empresa con pocos recursos pueda hacer realidad esta idea de reutilizar el PET, hacer parte

de la industria y contribuir al mejoramiento del medio ambiente.

2. OBJETIVOS

2.1. OBJETIVO GENERAL

Diseño de una trituradora de plástico tipo PET con una capacidad para procesar 100

kilogramos al día.

2.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

2.2.1. Recopilar información pertinente.

2.2.2. Proponer opciones de diseño.

2.2.3. Realizar una matriz QFD.

2.2.4. Seleccionar la mejor opción de acuerdo a la tabla.

2.2.5. Diseñar los elementos mecánicos no normalizados.

2.2.6. Seleccionar los elementos estandarizados.

2.2.7. Hacer una tabla con los costos de los materiales.

2.2.8. Elaborar el manual de operación y mantenimiento.

2.2.9. Realizar una animación en SOLID EDGE.

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3. MARCO TEÓRICO

Tabla 1: Propiedades del plástico tipo PET5

5 http://www.elaplas.es/wp-content/uploads/pet.pdf (Recuperado el 05/05/2016)

http://www.elaplas.es/wp-content/uploads/pet.pdf

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4. OPCIONES DE DISEÑO

Para la selección del modelo se escogieron tres diseños diferentes que se presentan a

continuación

Opción 1: Dos ejes de trituración con cuchillas distribuidas. (Ver figura 9)

Ventajas: Mayor fuerza de presión, cuchillas intercambiables y menor recirculación de

material.

Desventajas: Si falla la cuchilla se debe cambiar la fresa completa y un alto costo de

fabricación.

Opción 2: Un eje con cuchillas desplazadas a lo largo del mismo. (Ver figura 10)

Ventajas: Las cuchillas son intercambiables y el mantenimiento es sencillo.

Desventajas: Alto costo por la complejidad de la fabricación y si no está bien afilada la

cuchilla el plástico se derrite y se pega en los bordes.

Opción 3: Un eje con cuchillas distribuidas a lo largo del mismo y separadas 180°. (Ver

figura 11)

Ventajas: fácil construcción, las cuchillas hacer recircular el material, fácil mantenimiento

y no se requiere personal calificado.

Desventajas: Alto tiempo de trituración, las cuchillas no son intercambiables y en caso de

daño el eje debe ser reemplazado.

Para evaluar cada una de las opciones se utilizará la matriz QFD que califica diferentes

características de los modelos y permite seleccionar el más adecuado.

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Matriz QFD: Despliegue de la función de la calidad

Para la selección del modelo de la trituradora de PET se tomaron tres prototipos, a todos los

modelos se le calificará una serie de características y de estos tres modelos se seleccionará

uno, el que haya tenido el mayor valor en la sumatoria de los valores que se le asignaron.

La calificación se dará entre uno y diez (1-10) donde uno es poco idóneo o satisfactorio y

diez idóneo o satisfactorio.

Características técnicas:

Tritura el PET: La máquina logra romper el plástico o las botellas, es decir, el PET no se

pega en las cuchillas ni impide el buen funcionamiento del equipo.

Granos adecuados: El tamaño de grano producido es regular y mediano.

Dimensiones: La máquina ocupa un espacio que no impida el buen funcionamiento de la

logística donde sea puesta en marcha y, además, permite triturar botellas de PET grandes y

pequeñas.

Seguridad de la máquina: El diseño no pone en riesgo de ningún tipo la vida y la integridad

de las personas que operan la máquina o trabajan cerca de ella.

Eficiencia: El equipo tritura la cantidad de material esperado.

Materiales: Los elementos y materia prima del modelo son de buena calidad.

Requerimientos de los usuarios

Precio: Es posible comprar el modelo y además genera rentabilidad

Fácil mantenimiento: El mantenimiento de la máquina se puede realizar en un tiempo

prudente para que no afecte el funcionamiento de la empresa.

Repuestos locales: Los repuestos y la intervención se pueden realizar localmente

Mano de obra no calificada: No se requiere una alta calificación para la operación del

equipo

Garantía: El fabricante ofrece garantía

En la matriz de relaciones se observan tres figuras geométricas, cada una representa la

relación que existe entre las características técnicas y los requerimientos de los clientes así

20

Relación fuerte ●

Relación media □

Relación débil ◊

Tabla 2: Matriz QFD

De las tres opciones la que obtuvo la mayor calificación fue la opción 2, es decir, el diseño

de un eje con cuchillas desplazadas a lo largo del mismo. (Ver figura 10), que se utilizará

como referencia para el diseño de la trituradora de plástico PET con capacidad para

procesar 100 Kg al día.

SELECCIÓN DEL MODELO DE

TRITURADORA DE PET

TR

ITU

RA

EL

PE

T

TA

MA

ÑO

DE

GR

AN

O A

DE

CU

AD

O

DIM

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SIO

NE

S

SE

GU

RID

AD

DE

LA

MÁ

QU

INA

EF

ICIE

NC

IA

MA

TE

RIA

LE

S

OP

CIÓ

N 1

OP

CIÓ

N 2

OP

CIÓ

N 3

PRECIO ◊ ◊ □ ◊ □ ● 7 7 7

MANTENIMIENTO FÁCIL ◊ ◊ □ ◊ ◊ ◊ 7 9 8

MANO DE OBRA CALIFICADA ◊ ◊ ◊ ● ● ◊ 7 10 8

REPUESTOS LOCALES ◊ ◊ ● ◊ □ ● 8 10 9

GARANTÍA ◊ ◊ ◊ ◊ ◊ ● 10 10 10

OPCIÓN 1 8 9 8 10 10 10 94

OPCIÓN 2 8 9 8 10 8 10 99

OPCIÓN 3 5 6 8 10 5 10 86

21

5. DISEÑO

Parámetros de diseño

Velocidad angular del motor (ω motor) = 1800 rpm =188,5 rad/s

Velocidad angular del eje (ω eje) =450 rpm = 47,125 rad/s

Diámetro del disco porta cuchillas Ø= 0,18 m

Las fórmulas que se utilizan en los siguientes cálculos se tomaron del libro Diseño de

Elementos de Robert Norton, primera edición.

Donde P req es la potencia requerida

F es la fuerza

V es la velocidad tangencial

ω es la velocidad angular

R es el radio del disco de corte

RT es la relación de transmisión

La fuerza requerida F que se utiliza para el diseño es de 50 N, para emplear este valor se

utilizó como referencia el trabajo realizado por Chapa y Martínez tomado del sitio web:

https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/2342/1/4626.pdf Recuperado el

(06/10/2016), donde determinan que la fuerza para poder triturar el plástico tipo PET es de

37.33 N.

De la ecuación 2 obtenemos que P = 212 W.

Para la transmisión de potencia se han seleccionado correas, puesto que son eficientes a

altas velocidades y medianas potencias, su eficiencia es del 95%.

También se han escogido por su fácil mantenimiento.

Factor de servicio FS = 1,3; seleccionado de la tabla que presenta los diferentes tipos de

máquinas y motores con sus respectivos coeficientes de correlación de potencia de diseño

https://www.dspace.espol.edu.ec/bitstream/123456789/2342/1/4626.pdf

22

del catálogo de correas del sitio web:

http://www.frbb.utn.edu.ar/frbb/images/carreras/elementosdemaquinas/CasoEstudio11_2013.pdf recuperado

el (01/11/2016). Del catálogo se utilizaron también, las siguientes fórmulas para la selección

de las características de la correa.

Donde P dis es la potencia de diseño y

FS es el factor de servicio

Donde RT es la relación de transmisión

Dp y dp son los diámetros primitivos de las poleas

( ) ( ( )) [( )

]

Donde L es la longitud teórica de la correa

C es la distancia aproximada entre centros

|

|

Donde Ccorr es la distancia entre centros corregido teniendo en cuenta la correa comercial

seleccionada

Lc es la longitud comercial

Donde Fac es el factor de corrección por arco de contacto

Donde Pclas es la potencia clasificada

Pcat es la potencia del catálogo

Fl es el factor de corrección por longitud

http://www.frbb.utn.edu.ar/frbb/images/carreras/elementosdemaquinas/CasoEstudio11_2013.pdf

23

Donde N es el número de correas necesarias para transmitir dicha potencia

De la ecuación 4 se tiene que P dis = 276 W, se utilizará un motor de medio caballo de

potencia (0.5 HP).

De la ecuación 3 se obtiene que la relación de transmisión es RT = 4

Transmisión de potencia

Para la transmisión se utilizarán correas, puesto que se recomienda para esta aplicación.

Seleccionando del catálogo se tiene que se necesita un perfil de correa tipo A (13x8).

Perfil de correa tipo A

Diámetro dp = 63mm, obtenido del catálogo

Diámetro Dp = 252 mm obtenido de la ecuación 5

Distancia entre correas dc = 300 mm

Utilizando la ecuación 6 se tiene que Lt = 1124 mm

L. comercial = 1198 mm № 46 (perfil tipo A 13x8)

Como se debe seleccionar una correa comercial, la distancia entre centros corregida es de

337 mm obtenida de la ecuación 7.

De la ecuación 8 se define que F ac = 0,92 y Fl = 0,92

De la ecuación 9 se obtiene que P clas = 0,65 HP

De la ecuación 10 se concluye que se necesita una correa

24

Cálculo de la fuerza que ejerce la correa sobre el eje:

Figura 15: Esquema de transmisión de potencia por correas

Donde F1 es el lado más tenso de la correa

F2 es el lado menos tenso

Donde T es el torque

De la ecuación 12 se sabe que T = 5,9 Nm

De la ecuación 11 concluye que F1 = 82 N y F2=16 N

F1+F2=98 N

El ángulo del motor con respecto al eje es α = 20°,

Diseño del eje

Componente en Z Fz = (98N) Cos (20º) = 92 N

Componente en Y Fy = (98N) Sen (20º) =34 N

25

Figura 16: Diagrama de fuerza cortante y momento flector del eje en el plano X-Y,

realizado en el software MDSolids 3.5

En la figura 16 P1= 34 N=Fy

El momento máximo en el plano X-Y es de 38 Nm

26

Figura 17: Diagrama de fuerza cortante y momento flector del eje en el plano X-Z,

realizado en el software MDSolids 3.5

En la figura 17 P1= 92 N=Fz

El momento máximo en el plano X-Z es de 4,6 Nm

‖ ‖ √( ( )) ( ( ))

Donde ‖ ‖ es la resultante de los momentos en cada plano

Mmax(xy) es el momento máximo en eje xy

Mmax(xz) es el momento máximo en eje xz

De la ecuación 13 se obtiene que la magnitud del momento máximo es de 38,317 Nm

27

Cálculos de la estructura de la trituradora de PET

De la trituradora se estima una masa aproximado de 20 Kg, apoyados sobre la estructura.

Como la estructura es simétrica, es posible simplificar los cálculos hallando únicamente la

mitad de las reacciones.

W=200 N; W1=100 N, puesto que es el valor de la mitad del peso estimado de la trituradora

de PET

Figura 18: Diagrama de fuerza cortante y momento flector de un lado de la estructura.

Realizado en el software MDSolids 3.5

28

Donde M es el momento máximo

Y es la distancia del plano neutro al punto en el cuál se calcula el esfuerzo (punto más

alejado del eje neutro)

I es el segundo momento de área

La sección transversal del tuvo cuadrado es de 25.4 mm de lado y 1 mm de espesor, ver

detalle A del plano número 12.

Con el momento máximo, que es de 14,21 Nm, hallamos el esfuerzo de flexión al que está

sometido la viga utilizando la ecuación 14, ese esfuerzo es de 26 MPa.

Cálculo del esfuerzo axial al que se encuentran sometidos los apoyos:

Donde A es el área de la sección transversal

F es igual 57 N

σ axial = 0,57 MPa

29

6. SELECCIÓN

El cálculo del eje se realiza teniendo en cuenta la ecuación que cumple con las

observaciones de la norma ANSI B106.IM-1985 “Desing of transmission Shafting”

(Diseño de ejes de transmisión), la cual involucra las siguientes variables

[

√[

]

[

]

]

N= el factor de seguridad

Kf = Concentrador de esfuerzo de la sección

M=Momento flector de la sección

Sn’ = resistencia a la fatiga estimada real

T= Torque de la sección

Sy=Esfuerzo a la fluencia

En el diseño del eje se tiene en cuenta el diámetro más grande que nos arroje la ecuación

anterior (ecuación 16), teniendo en cuenta que el eje debe tener una sección transversal

continua para el montaje de las cuchillas, debido a esta consideración de diseño se

utilizaron los valores máximos de momento y torsión con el fin de encontrar el diámetro

más grande que presente el eje para su construcción; otro factor que se debió tener en

cuenta para el diseño del eje sin ninguna expansión del diámetro, ni cuñeros es considerar

un Kf (Concentrador de esfuerzo de la sección) continuo como 1, ya que no presenta

afectaciones para el diseño en ninguna parte del eje.

Kf =1 (por no tener cambios de sección en el eje, ni cuñeros)

El factor de seguridad estimado según parámetros bibliográficos:

N=2

El material escogido para realizar los cálculos de eje es:

Acero 1050 CR (Rolado en frio) las características del material son:

Sut (Esfuerzo último) = 690 MPa

Sy (Esfuerzo a la fluencia) = 579 MPa

30

Para calcular el Sn’ se debe conocer el Sn (resistencia a la fatiga) relacionándola en función

de la resistencia a la tensión del acero (según gráfica)

Sn= 250 MPa

También se debe tener en cuenta los factores de

Cm (Factor de material) = 1. (Por ser acero forjado)

Cs (Factor de tamaño) = 1. (Al no conocerse el tamaño)

Cst (Factor de tipo de esfuerzo) = 1. (Por ser un esfuerzo flexionante al que se somete el eje)

CR (Factor de confiabilidad) = 0,75 (al considerar una confiabilidad de 0,999)

Para calcular el Sn’ se realiza el producto de la resistencia a la fatiga por los demás factores

mencionados:

Sn’= Sn Cm Cs Cst CR

Sn’= 187,5 Mpa

Los valores de momento flector y torque del eje según los cálculos de la polea, los apoyos y

la carga que el material recibe son los siguientes.

Momento flector

Mx-y =37, 4 Nm

Mx-z =4,6 Nm

M=MR= 37,68 Nm

Momento de Torsión

T=6 Nm

El diámetro mayor del eje diseñado es de:

Se realiza una segunda iteración corrigiendo el factor de tamaño porque ya conocemos un

primer valor del diámetro del eje

Como el diámetro está entre:

7,62mm < D <50mm

(

)

31

El de la segunda iteración es de:

El nuevo valor de la resistencia a la fatiga estimada real es de obtenido de la ecuación 17

Sn’= 172,875 MPa

Recalculando el diámetro del eje con el nuevo Sn’ se obtiene de la ecuación 16 que:

Estandarizando el diámetro del eje para la selección del rodamiento comercial se tiene que:

Tabla 3: Cálculos de los diámetros del eje

MATERIAL

Sut (Esfuerzo ultimo) 690000000 Pa

SY (Esfuerzo a la Fluencia) 579000000 Pa

Nf (Factor de seguridad) 2

UNIDAD

A B C D E

Mx-y (momento en el eje z) 37,4 37,4 37,4 37,4 37,4 N-m

Mx-z (momento en el eje y) 4,6 4,6 4,6 4,6 4,6 N-m

MR (momento resultante) 37,68 37,68 37,68 37,68 37,68 N-m

UNIDAD

A B C D E

M (momento en cada punto) 37,68 37,68 37,68 37,68 37,68 N-m

T (torque en cada punto) 6 6 6 6 6 N-m

Sn (Resistencia ala fatiga) 250000000 250000000 250000000 250000000 250000000 Pa

Cs (Factor de tamaño) 1 1 1 1 1

CR (Factor de confiabilidad) 0,75 0,75 0,75 0,75 0,75

Cm (Factor de material) 1 1 1 1 1

Cst (Factor de carga) 1 1 1 1 1

Sn' (Límite de resistencia ala fatiga) 187500000 187500000 187500000 187500000 187500000 Pa

UNIDAD

Datos concentradores de esfuerzo

D/d

r asumido

r/d

Kt (Concentrador de esfuerzo) 0 0 0 0 0

q (factor de sensibilidad de la muesca) 0 0 0 0 0

Kf (Concentrador de esfuerzo por fatiga) 1 1 1 1 1

D1 (Diametro Nº 1) 16,003 16,003 16,003 16,003 16,003 mm

UNIDAD

A B C D E

Cs (Factor de tamaño) 0,922 0,922 0,922 0,922 0,922

Sn'' (Limite de resistencia ala fatiga) 172875000 172875000 172875000 172875000 172875000 Pa

D2 (Diametro Nº 1) 16,441 16,441 16,441 16,441 16,441 mm

Dest (Diametro estandarizado) 18 20 25 25 20 mm

Primera Iteración

PUNTOS

Segunda iteración

Acero AISI 1050 CR

PUNTOS

32

La selección del rodamiento (según catálogo de rodamiento de bolas SKF) se selecciona un

rodamiento con las siguientes características:

D (Diámetro del eje o Diámetro interno de rodamiento): 20 mm

Carga del eje: 950 N

Carga por cada rodamiento: 475N

Después de realizar los cálculos se busca en el catálogo un rodamiento que cumpla con las

características necesarias para el funcionamiento del equipo, tales como diámetro del eje 20

mm y diámetro externo 52 mm.

Figura 19: Esquema de un rodamiento de bolas donde están representadas las medidas de

entrada para su selección. Tomado de http://www.skf.com/binary/86-236499/SKF-Energy-Efficient-

deep-groove-ball-bearings---6692_3-ES.pdf recuperado el 01/11/2016

Figura 20: Tabla con las diferentes medidas de rodamientos con diámetros d entre 17 y 80

mm. Tomado de http://www.skf.com/binary/86-236499/SKF-Energy-Efficient-deep-groove-ball-bearings-

--6692_3-ES.pdf recuperado el 01/11/2016

Se seleccionó un par de rodamiento SKF de referencia E2.6304-2Z, que cumple con las

características especificadas.

http://www.skf.com/binary/86-236499/SKF-Energy-Efficient-deep-groove-ball-bearings---6692_3-ES.pdf




33

Figura 21: Trituradora de plástico PET para procesar 100 Kg al día

34

7. CONCLUSIONES

La información seleccionada a través de internet presenta varias propuestas de diseño no

solo en Colombia, sino también en los diferentes países de Latinoamérica, donde se desea

contribuir a la disminución de la contaminación y el manejo adecuado de los residuos

sólidos, como son las botellas de plástico, que son muy consumidas en la industria, en estas

propuestas se evidencia la inmensa necesidad que existe de crear máquinas y diseños para

responder a la gran producción de material y poder procesarlo, es decir, lavarlo, limpiarlo,

comprimirlo, molerlo y finalmente triturarlo; Son muy bajos los niveles de reutilización del

plástico en Bogotá, que corresponden al 25%, de 40.000 toneladas que se producen en un

año se reciclan tan solo 10.000 según Garzón y Rodríguez

(http://www.ingenieroambiental.com/2060/planta%20de%20reciclado.pdf) y se justifica avanzar en el

diseño de dispositivos para su procesamiento y manejo.

Para el diseño de una trituradora se deben tener en cuenta varios aspectos, como la cantidad

de material que procesa al día, los materiales, el precio o la garantía, entre otros; aspectos

que es necesario tener en cuenta para proporcionar una guía o ruta y obtener un modelo de

trituradora que responda tanto a las necesidades de los clientes como también al problema

actual de contaminación y manejo de residuos sólidos, por ello, se debe establecer

claramente la características principales que debe tener una máquina a la hora de ser

diseñada y construida para que beneficie a la mayor cantidad de personas y genere

rentabilidad en las empresas, sin perder de vista el impacto positivo que tendría en el

ambiente.

Para el diseño del eje es necesario realizar el análisis estático y después de hacer el análisis

estático del eje de la trituradora se concluye que el diámetro seguro para un buen

funcionamiento de la trituradora es de 17 mm, con este diámetro se garantizara una alta

vida útil del equipo según la bibliografía utilizada.

Después de elaborar el manual se concluye que se deben diseñar las partes de la máquina de

una forma sencilla para que al momento de su mantenimiento sea fácil su desmontaje y que

en caso de que se dañe alguna pieza, esta pueda ser fabricada por un taller local.

Los costos que tienen una incidencia en el precio de la máquina son los de las cuchillas y el

eje, que corresponden al 57% del total del valor de la cotización, presentada en la tabla 4 de

los costos de los materiales, por tanto de debe diseñar de tal forma que se garantice que no

se sometan a esfuerzos y/o funciones para las que no fueron diseñados.

Para la selección de los elementos que ya existen en el mercado es importante hacerlo con

marcas reconocidas y que tengan presencia y respaldo en el país, todo esto, para que el

mantenimiento sea sencillo y se pueda hacer en un tiempo prudente, además del costo de

fabricación que no debe elevarse por elementos estandarizados que se pueden obtener

fácilmente en el mercado nacional.

35

En general, la ruta de diseño con la que mejores resultados se obtiene, consiste en recopilar

información de diseños que ya existen en el marcado y analizar cuál es el que mejor

soluciona las necesidades específicas del sector en el que se quiere impactar de manera

positiva, además, es importante conocer la situación de la industria colombiana para que la

fabricación del equipo sea fácil y no requiera un costo elevado.

36

Apéndice A

COSTO DE LOS MATERIALES DE LA TRITURADORA

Tabla 4: Costo de los materiales

ELEMENTO DESCRIPCIÓN PRECIO UNITARIO CANTIDAD PRECIO TOTAL

1 TAPA FRONTAL 40.000$ 1 40.000$

2 TAPA LATERAL DERECHA 50.000$ 1 50.000$

3 TAPA LATERAL IZQUIERDA 50.000$ 1 50.000$

4 EJE 170.000$ 1 170.000$

5 CUCHILLA 100.000$ 17 1.700.000$

6 SEPARADOR 6.000$ 17 102.000$

7 REJILLA 100.000$ 1 100.000$

8 TOLVA 200.000$ 1 200.000$

9 ESTRUCTURA 220.000$ 1 220.000$

10 POLEA DEL MOTOR 25.000$ 1 25.000$

11 POLEA EJE 70.000$ 1 70.000$

12 PROTECTOR 120.000$ 1 120.000$

13 MOTOR 390.000$ 1 390.000$

14 CORREA DE TRANSMISIÒN 35.000$ 1 35.000$

15 RODAMIENTO 5.000$ 2 10.000$

16 TUERCA M18 1.400$ 1 1.400$

17 ARANDELA 18 mm 500$ 1 500$

18 TORNILLO M5 400$ 14 5.600$

19 TORNILLO M10 400$ 2 800$

20 TORNILLO M12 600$ 4 2.400$

21 TUERCA M12 350$ 4 1.400$

22 TORNILLO M4 400$ 2 800$

3.294.900$ TOTAL

37

Cotizaciones

Precio de motores marca Siemens Tomado de

http://www.industry.siemens.com/home/aan/es/colombia/Documents/Lista%20de%20precios%202015%20co

lombia%20.pdf recuperado el 01/11/2016

http://www.industry.siemens.com/home/aan/es/colombia/Documents/Lista%20de%20precios%202015%20colombia%20.pdf


38

Apéndice B

MANUAL DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO

Lea cuidadosamente este manual antes de poner en funcionamiento la máquina trituradora

de plástico PET.

1. Señales: Preste atención y conozca cada una de las siguientes señales, que pueden

estar en la máquina o en sus alrededores y están advirtiendo de algún peligro o

riesgo para su integridad y seguridad personal o la de sus compañeros de trabajo:

1.1.Señales de advertencia

1.2. Señales de prohibición

39

1.3. Señales de obligación

1.4. Señales de lucha contra incendios

40

1.5. Señales de salvamento o socorro

Figura 22: Señales de seguridad en el trabajo. Tomado de

https://dissenyproducte.blogspot.com.co/2016/06/senalizacion-optica-de-seguridad-y.html

(recuperado el 01/11/2016)

2. Transporte y almacenamiento: Para el transporte de la trituradora es recomendable

utilizar un vehículo donde pueda ser sujetada sin problemas y no reciba ningún

golpe que pueda comprometer el funcionamiento de la máquina o de alguno de sus

componentes, además, se recomienda almacenarla en un espacio libre de

filtraciones, goteras, humedad o que este expuesta a ácidos o sustancias que puedan

afectarla.

3. Uso: El equipo fue diseñado exclusivamente para la trituración de plástico tipo PET

(Polietileno Tereftalato) y por ningún motivo debe triturarse o procesarse otro tipo

de material, tenga en cuenta que otros materiales pueden sobrecargar máquina o

poner en riesgo la vida y la integridad de las personas que trabajan cerca del equipo.

3.1. Placa: La máquina cuenta con una placa donde están registrados todos los datos

relevantes que nos permiten tomar decisiones frente al uso, instalación,

mantenimiento y puesta en marcha del equipo, estos datos son:

3.1.1. Referencia

3.1.2. Serie

3.1.3. Potencia y voltaje del motor


41

3.1.4. Conexión del motor

3.1.5. Peso

3.1.6. Capacidad

4. Instalación y puesta en marcha: La instalación debe realizarse en un lugar donde no

haya ningún tipo de contacto con el agua, humedad o sustancias que puedan

interrumpir el funcionamiento del motor y dañar la máquina.

También se debe tener cuidado con el ingreso de elementos a la tolva por donde se

suministra el plástico para ser triturado y que pueden poner en riesgo la integridad

de las personas y el buen funcionamiento de la máquina.

Todas las partes del equipo deben estar correctamente ensambladas y ajustadas,

además, el equipo debe estar bien aferrado al suelo o a la base o soporte que se haya

diseñado para él.

Todas las partes del equipo se deben ensamblar y utilizar puesto que fueron

diseñadas para el correcto funcionamiento de la máquina y la seguridad de las

personas que la operan.

La operación y puesta en marcha debe ser realizada por personas que estén

calificadas para hacerlo y que tengan experiencia en el uso de este tipo de máquinas.

5. Operación: El personal que opere la trituradora de plástico tipo PET debe ser

capacitado y entrenado para su adecuado manejo y debe cumplir, por su seguridad,

con las siguientes normas:

5.1. Se deben cumplir todas las normas de riesgos laborales y salud ocupacional que

establece la ley.

5.2. Por ningún motivo tener contacto con las partes en movimiento, mantenga las

manos, cabello, ropa floja y herramientas alejada de los elementos en

movimiento.

5.3. No usar nunca la máquina sin que todas las protecciones estén perfectamente

montadas en su sitio, mantenga todas las puertas, paneles, cubiertas cerradas y

aseguradas en su lugar, cuando tenga necesidad de quitar cubiertas para realizar

labores de mantenimiento o reparar un equipo asegúrese de que sea hecho

únicamente por personal calificado.

5.4. Siempre se debe utilizar protección para la cabeza, los ojos, oídos, brazos, pies

y demás partes del cuerpo que puedan verse afectados por la operación de la

máquina.

42

5.5. Prevenir los contactos accidentales del cuerpo con partes metálicas de la

máquina como tubos, depósito o partes de metal conectadas a tierra. No usar

nunca la máquina en presencia de agua o en ambientes húmedos.

5.6. Detenga la marcha del motor antes de hacer cualquier instalación o conexión.

5.7. Desconectar la máquina antes de realizar cualquier operación de asistencia,

inspección, mantenimiento, limpieza y cambio o control de cualquier pieza con

el fin de prevenir arranques accidentales del motor cuando se le esté realizando

labores de mantenimiento

5.8. No transportar la máquina mientras está conectado a la fuente eléctrica,

asegurarse de que el interruptor esté en la posición de APAGADO antes de

conectar la máquina al suministro eléctrico.

5.9. No usar instrumentos o accesorios inadecuados, pues podrían quedar atrapados

en las partes en movimiento. Llevar un gorro para cubrir el cabello si es

necesario.

5.10. La máquina no debe ser utilizado jamás si se está bajo el efecto del alcohol,

drogas o medicinas que puedan inducir somnolencia.

5.11. Poner en funcionamiento la máquina conforme a las instrucciones de este

manual, no debe ser utilizado por niños ni personas que no tienen familiaridad

con su funcionamiento.

5.12. Si mientras la máquina trabaja produce ruidos extraños o excesivas

vibraciones, o si pareciera defectuoso, interrumpir su funcionamiento

inmediatamente y comprobar su funcionalidad.

5.13. El equipo debe ser operado por una sola persona a la vez.

6. Mantenimiento: El mantenimiento preventivo debe realizarse con regularidad y por

personal calificado, este mantenimiento debe incluir los siguientes procesos:

6.1. Antes de poner en marcha el equipo se debe revisar que todas las partes estén

ajustadas.

6.2. Se debe mantener el equipo aseado revisar que el material que se triturara esta

adecuado para el proceso y no afecte el buen funcionamiento de la máquina.

6.3. Establecer un cronograma donde se registre periódicamente la revisión de todas

las partes del equipo y su estado.

43

6.4. Revisar el desgaste de cada una de las piezas o partes para evitar que falle el

equipo.

6.5. Lubricar las partes o componentes que sea necesario, además llevar un registro

de esto

6.6. En caso de realizar el cambio de algún elemento o componente en la empresa se

debe tener en el inventario de repuestos de reserva.

6.7. Para el buen funcionamiento de la maquina se debe prepara las botellas de

plástico, eliminando elementos que puedan afectar el buen funcionamiento de la

máquina.

6.8. En caso de necesitar el cambio de una pieza o el mantenimiento correctivo el

equipo debe ser llevado con el fabricante.

7. Partes, planos y esquemas

8. Garantía: El diseñador ofrece garantía solo por defectos de fábrica y no por el uso

inadecuado de la trituradora.

44

BIBLIOGRAFÍA

1. Universidad EAFIT. (s.f.). Reinventando insumas a través de la innovación).

Recuperado de http://www.eafit.edu.co/cice/emprendedores-

eafit/Documents/Enka.pdf

2. Aluna Consultores Limitada. (abril de 2011). Estudio Nacional del Reciclaje y los

Recicladores. Recuperado de http://www.cempre.org.co/sites/default/files/3926-

estudio_nacional_de_reciclaje_aproximacicn_al_mercado_de_reciclables_y_las_ex

periencias_significativas_0.pdf

3. Chapa Córdova, O. F. (2005) Diseño de equipo para molienda y lavado de PET

(Polietileno Tereftalato). (Tesis de grado, Escuela Superior Politécnica del Litoral).

Recuperado de


4. Vásconez Ortiz, A. P. (2013). Diseño y simulación de una máquina trituradora de

plástico de 15Kg/h para el laboratorio de conformado de la facultad de ingeniería

mecánica. (Proyecto de grado, Escuela Politécnica Nacional). Recuperado de


5. Rodríguez Ramírez, N. N., Avellaneda Leal, L.H., Zerda Esguerra, D. L., (2014).

Estudio de factibilidad para la recolección, acopio, molida y comercialización de

PET (Polietileno Tereftalato) en el municipio de Soacha. (Proyecto de grado,

Corporación Universitario Minuto de Dios, UNIMINUTO). Recuperado de

http://repository.uniminuto.edu:8080/jspui/bitstream/10656/3147/1/TA_RodriguezR

amirezNenyNereidi_2014.pdf

6. B2Bportales. (agosto-septiembre de 2011). Tecnología del plástico. Recuperado de

file:///C:/Users/user/Downloads/TPAUG2011.pdf

7. Escuela Colombiana de Ingeniería Julio Garavito (2007-2). PLÁSTICOS

PROTOCOLO recuperado de

http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/2734_plimeros.pdf

http://www.eafit.edu.co/cice/emprendedores-eafit/Documents/Enka.pdf

http://www.eafit.edu.co/cice/emprendedores-eafit/Documents/Enka.pdf

http://www.cempre.org.co/sites/default/files/3926-estudio_nacional_de_reciclaje_aproximacicn_al_mercado_de_reciclables_y_las_experiencias_significativas_0.pdf





http://repository.uniminuto.edu:8080/jspui/bitstream/10656/3147/1/TA_RodriguezRamirezNenyNereidi_2014.pdf

http://repository.uniminuto.edu:8080/jspui/bitstream/10656/3147/1/TA_RodriguezRamirezNenyNereidi_2014.pdf

http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/2734_plimeros.pdf

45

8. Giraldo Montoya, J. R. (2011). Estudio de factibilidad para la creación de una

empresa recicladora de plástico PET post-consumo en el municipio de La Virginia,

Risaralda. (Trabajo de grado, Universidad Tecnológica de Pereira). Recuperado de

http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/2565/1/6581186132G516.pdf

9. Elastómeros y plásticos, (s.f.). Propiedades físicas politereftalato de etileno (PET).

Recuperado de: http://www.elaplas.es/wp-content/uploads/pet.pdf

10. Chapa, O., Martínez, E. (s. f.). Diseño de equipo para molienda y lavado de PET

(polietileno tereftalato). Recuperado de


11. Norton, R. L., (1999). Diseño de máquinas. México. Prentice Hall. Primera edición.

12. Mott, R. L., (2006). Diseño de elementos de máquinas. México. Pearson Educación.

Cuarta edición

13. SKF. (2015). Catálogo de rodamiento de bolas. Recuperado de

http://www.skf.com/binary/86-236499/SKF-Energy-Efficient-deep-groove-ball-

bearings---6692_3-ES.pdf

14. Piovan, M.T. (2013). Proyecto de elementos de transmisión flexible. Recuperado

de

http://www.frbb.utn.edu.ar/frbb/images/carreras/elementosdemaquinas/CasoEstudio

11_2013.pdf

15. Ribas, J. (s.f.). Señalización óptica de seguridad y salud en el trabajo. Recuperado

de https://dissenyproducte.blogspot.com.co/2016/06/senalizacion-optica-de-

seguridad-y.html

16. Siemens. (2015). Catálogo de motores eléctricos. Recuperado de

http://www.industry.siemens.com/home/aan/es/colombia/Documents/Lista%20de%

20precios%202015%20colombia%20.pdf

17. Garzón Caballero, J. P., González Peña, O., Galeano J. E., Flechas, W., Montenegro, L., (s.f.). Planta de reciclado de plástico. Recuperado de

http://www.ingenieroambiental.com/2060/planta%20de%20reciclado.pdf

http://repositorio.utp.edu.co/dspace/bitstream/11059/2565/1/6581186132G516.pdf

http://www.elaplas.es/wp-content/uploads/pet.pdf









TRITURADORA DE PETUNIVERSIDAD DISTRITALFRANCISCO JOSÉ DE

CALDASFACULTAD TECNOLÓGICA

ESCALA: 1:10 FORMATO: A4

FECHA : 01 / 11 / 2016

DANIEL HOYOS MATEUSMARCOS ROBERTO HOYOS MATEUS

PLANO # 1 DE 15

698

884

702,5

396

24

396

ESQUEMA GENERAL

15134

470

408,

5

585

TRITURADORA DE PETUNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE



FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 2 DE 15

101

121

81

71

91

11

617

21

31

1814

204

152

LISTA DE PARTES

Númerodel

ElementoNombre del Elemento Cantidad

21 Tuerca M12 4

20 Tornillo M12 4

19 Tornillo M10 2

18 Tornillo M5 14

16 Tuerca M18 1

15 Rodamiento 2

14 Correa de Transmisión 1

13 Motor 1

11 Polea Eje 1

10 Polea Motor 1

9 Estructura 1

8 Tolva 1

7 Rejilla 1

6 Separador 17

5 Cuchilla 17

4 Eje 1

3 Tapa Lateral Izqierda 1

2 Tapa Lateral Derecha 1

1 Tapa Frontal 1

12 Protector

17 Arandela 18mm

Tornillo M422 2

1

1

2

22




FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 3 DE 15

459

R90 349,39

30°

517

617

Númerodel

ElementoNombre del Elemento Cantidad

6 Separador

1

Cuchilla 17

4 Eje

17

ENSAMBLE DEL EJE

4 1

5

EL ENSAMBLE DE LAS CUCHILLAS SE HACE POR AJUSTE POR INTERFERANCIA DANDO UN GIRO APROXIMADO DE 30° ENTRE CUCHILLAS




FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO #4 DE 15

396

207,2

42,22

97,2

152,2

197,2

10

10

35

R10

O 5 X8

O 12X2

TAPA FRONTAL

11,5

11,5

27,5




FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 5 DE 15

2381°

182,1

M5 X7 `35

TAPA LATERAL DERECHA

42,2

55

9215

2,2

52H8

+0,046

0O

48O

A

DETALLE A1:1

21

2

R 0,31

s 1

207,

2

177,

2

11,5

89

M10 `1542

,255

5545




FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 6 DE 15

207,

2

23

182,1

42,2

55

M5 X7 `35

TAPA LATERAL IZQUIERDA

92

177,

2

152,

2

42,2

5555

45

11,5

52H8

+0,046

0O

48O

A

DETALLE A1:1

212

s 1R 0,3

M10 `15

81°

89



ESCALA: 1 : 5 FORMATO: A4

FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 7 DE 15

48

79

429

20,5

459

B

B

CORTE B-B

D

DETALLE D5:1

25n5

+0,024

+0,015

O

20O

C

DETALLE C1:1

14,5

5,6

20O

60°

6

2,5

O

3

2

R 0,5

0,5

E

DETALLE E1:1

2,97 14

18h6

0 -0,011

O

EJE

24

M18

3,5

76O 9,5




FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 8 DE 15

R104,53

R 90

R37

,58

1040°

R40

CUCHILLA

O25

H625,0

13

25,000

DISEÑADO EN ACERO AISI-SAE 2510 CON TRATAMIENTO TERMICO DE TEMPLE




FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 9 DE 15

SEPARADOR

A A

CORTE A-A

O80

O25

H6+0

,013

0

10

s1 X2




FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 10 DE 15

R 1027,5

25

12,5

350

100 -0,035

10 + 00,

045

40

R78

,77

49

10

120°

10

42,2

2

396

11,5

R120

370

13

45

35 177,

2

5555

REJILLA

O 12




FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 11 DE 15

TOLVA

A

VISTA A

B

VISTA B

349

445

183

22,5

105

13

388

230

445

10

LAMINA GALVANIZADA DE 1mm DE ESPESOR

O10 X 2




FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 12 DE 15

137

298

R 14

136

13662

698

394

A

DETALLE A

1

24,5

24,5

O 12 X4

ESTRUCTURA

177

414 13




FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 13 DE 15

POLEA MOTOR

21,1

O 18 H8+0,02

7

0

569

,6O

43,6

O

34°O

20

13

s0,5 X2




FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 14 DE 15

POLEA EJE

258,

6O

232,6

O

20

13

s0,5 X2

R0,3

O18 H8

+0,027

0

21,1

5




FECHA : 01 / 11 / 2016


PLANO # 15 DE 15

PROTECTOR

LAMINA DE ACERO GALVANIZADO DE 1 mm DE ESPESOR

A

ACORTE A-A

B

DETALLE B1:2

1

R 1

R125

328,5

R90

1845

73

27

72

162

71

286

313

515

1220

4040

R 40