UNIVERSIDAD TECNOLGICA AMRICA

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERA

CARRERA DE INGENIERA MECNICA

MOLINO TRITURADOR DE BOTELLAS DESECHABLES

Proyecto profesional de grado previo a

la obtencin del Ttulo de Ingeniero

Mecnico: Especialidad Mecnica

Automotriz.

Autores: Mauricio Ivn Falconi Flores.

Robinson Rodrigo Tiaguaro Rea.

Tutor: Ing. Msc. Juan Carlos Parra.

Quito, Octubre del 2009.

II

DECLARACIN

Nosotros, Falconi Flores Mauricio Ivan y Tiaguaro Rea Robinsn Rodrigo.

Declaramos bajo juramento que el trabajo aqu escrito es de nuestra auditoria;

que no ha sido previamente presentado para ningn grado o calificacin

profesional; y que hemos consultado las referencias bibliogrficas que se incluyen

en este documento.

A travs de la presente declaracin cedemos nuestros derechos de propiedad

intelectual correspondiente a este trabajo. A la Universidad Tecnolgica Amrica,

segn lo establecido por la ley de propiedad intelectual, por su reglamento y por la

normativa institucional vigente.

------------------------------------ -----------------------------------

Falcn F. Mauricio I. Tiaguro R. Robinsn R.

III

CERTIFICACIN

Certifico que el presente Proyecto Profesional de Grado titulado MOLINO TRITURADOR DE BOTELLAS DESECHABLES, fue un trabajo desarrollado por los seores Egresados: Falconi Flores Mauricio Ivn y Tiaguaro Rea Robinson

Rodrigo, de la Carrera de Ingeniera Mecnica de la Universidad Tecnolgica

Amrica, de forma integra e indita de acuerdo a mi direccionamiento.

Ing. Msc. Juan Carlos Parra

Docente de la Facultad de Ciencias de la Ingeniera UNITA

Director del Proyecto

IV

DEDICATORIA

El presente proyecto est dedicado a

La mujer que me dio el ser Mi Madre

Margarita Leonor Flores ;

Por su apoyo incondicional y moral.

A Ximena y Franklin mis hermanos;

Gracias por todo el cario brindado sobre

toda circunstancia.

Mauricio Falconi Flores.

A quienes me han inculcado valores que con el transcurrir del tiempo sirvieron

para formar una persona de bien y que cada minuto de mi vida me impulsan a

seguir adelante, mis padres.

Con quienes han compartido conmigo: risas, llantos, juegos, peleas, aventuras,

emociones en fin un milln de cosas, mis hermanos.

Y a Dios, que con un soplo divino dio vida a este ser que por algn motivo me

puso en este camino, y este camino tiene nombre: ayudar y dar alegra a muchas

personas.

Robinson Tiaguaro

V

AGRADECIMIENTO

A la Universidad Tecnolgica Amrica y a todo el personal docente que conforma

la Facultad de Ciencias de la Ingeniera Mecnica, por compartir los

conocimientos bsicos para nuestra formacin tanto profesional como personal.

Un agradecimiento especial y de gratitud al Ing. Juan Carlos Parra por compartir

sus conocimientos profesionales, sugerencias, don de gente e ideas.

Al Sr. Geovanny Chacon Gerente General de la Empresa Estratech Ca. Ltda. por

facilitarnos las instalaciones y equipos indispensables para la fabricacin armado

y ensamblaje de nuestro proyecto.

Y a cada una de las personas que de una u otra manera supieron aportar con su

apoyo, sugerencias y conocimientos para llegar a la culminacin de este trabajo.

VI

NDICE GENERAL Pgina

PORTADA I

DECLARACIN II

CERTIFICACIN III

DEDICATORIA IV

AGRADECIMIENTO V

NDICE GENERAL VI

NDICE DE FIGURAS XIII

NDICE DE TABLAS XVI

RESUMEN XVII

INTRODUCCIN XIX

CAPTULO I LOS DESECHOS PLSTICOS

1.1.- INTRODUCCIN 1

1.2.- BREVE RESEA HISTRICA DE LOS DESECHOS 2

1.3.- PROBLEMA DE DESECHOS EN EL ECUADOR 3

1.3.1.- PORCENTAJES DE DESECHOS EN EL ECUADOR 6

1.4.- DESECHOS SLIDOS 6

1.4.1.- PROCESO DE RECUPERACIN DE RECURSOS 7

1.4.2.- PROCESAMIENTO DE RESIDUOS 7

1.4.3.- REUTILIZACIN 8

1.5.- PROCESO DE RECICLAJE 8

1.5.1.- EL OBJETIVO DE RECICLAR 8

1.5.2.- EL REAPROVECHAMIENTO EN EL RECICLAJE 9

1.6.- BENEFICIOS DEL RECICLAJE 9

1.6.1.- VENTAJAS QUE PROPORCIONA EL RECICLAJE 9

1.7.- ESTRATEGIAS DE COMUNICACIN 10

VII

1.8.- COMERCIALIZACIN Y ADQUISICIN 11

1.9.- EL PLSTICO 11

1.9.1.- IDENTIFICACIN Y CODIFICACIN DEL TIPO DE PLSTICO 12

1.9.1.1.- PROBLEMAS EN LA IDENTIFICACIN Y CODIFICACIN DEL PLSTICO 13

1.9.2.- CARACTERSTICAS Y APLICACIONES DE LOS SMBOLOS PLSTICOS 13

1.9.2.1.- POPLIETILENO TEREFTALATO (PET) 1 14

1.9.2.2.- POPLIETILENO ALTA DENSIDAD (PEAD) 2 14

1.9.2.3.- CLORURO DE POLIVINILO (PVC) 3 14

1.9.2.3.1.- PVC RGIDO 15

1.9.2.3.2.- PVC FLEXIBLE 15

1.9.2.4.- POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PEBD) 4 16

1.9.2.5.- POLIPROPILENO (PP) 5 16

1.9.2.6.- POLI-ESTIRENO (PS) 6 17

1.9.2.7.- OTROS PLSTICOS (OTHER) 7 18

1.10.- CONSIDERACIONES PARA LA UTILIZACIN DEL PLSTICO RECICLADO 18

1.11.- APROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOS PLSTICOS 19

1.11.1 TRITURACIN DE LOS RECURSOS PLSTICOS INDUSTRIALES 19

1.11.2.- PROCESO DE TRITURACIN DEL PLSTICO 20

1.12.- IMPORTANCIA DE LOS MOLINOS TRITURADORES DE PLSTICOS 21

CAPTULO II PARMETROS, ANLISIS Y SELECCIN DE ALTERNATIVAS

2.1.- DEFINICIN DEL PROBLEMA 23

2.1.1.- RESTRICCIN Y LIMITACIN 23

2.2.- PARMETROS DE DISEO 24

2.2.1.- COSTO DE FABRICACIN 25

2.2.2.- SEGURIDAD DE OPERACIN 25

2.2.3.- FACILIDAD DE MANTENIMIENTO 25

2.2.4.- CUMPLIR CON LA NECESIDAD DEL CLIENTE 26

2.2.5.- ASPECTO DE LA MQUINA 26

2.2.6.- ERGONOMA DE LA MQUINA 26

VIII

2.2.7.- FUNCIONALIDAD 28

2.3.- PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS 28

2.3.1.- ALTERNATIVA 1 29

2.3.2.- ALTERNATIVA 2 30

2.3.3.- ALTERNATIVA 3 33

2.4.- SELECCIN DE LA ALTERNATIVA MS VIABLE 35

2.4.1.- CONCLUSIN DE LA EVALUACIN 36

2.5.- ESTUDIO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA 37

2.5.1.- FUNCIONAMIENTO DEL MOLINO TRITURADOR 37

2.5.2.- MATERIALES A SER UTILIZADOS EN SU COSNTRUCCIN 38

2.5.3.- APLICACIN DE TCNICAS Y NORMAS DE COSNTRUCCIN 38

2.5.4.- SISTEMAS DE FIJACIN Y UNIN DE ELEMENTOS 39

CAPITULO III DISEO Y CONSTRUCCIN DEL MOLINO TRITURADOR

3.1.- DISEO, CLCULO Y SELECCIN DE ELEMENTOS 40

3.2.- CLCULO DEL NMERO DE REVOLUCIONES PARA EL CORTE 41

3.2.1.- CLCULO DEL PESO DE LAS ALETAS PARA CORTE 42

3.2.1.1.- CLCULO DEL VOLUMEN DEL CUADRANTE DE CRCULO 43

3.2.1.2.- CLCULO DE LA MASA DEL CUADRANTE DE CRCULO 43

3.2.1.3.- CLCULO DEL PESO DEL CUADRANTE DE CRCULO 44

3.2.2.1.- CLCULO DEL VOLUMEN DEL RECTNGULO DE LA ALETA 45

3.2.2.2.- CLCULO DE LA MASA DEL RECTNGULO 45

3.2.2.3.- CLCULO DEL PESO DEL RECTNGULO 46

3.2.3.1.- CLCULO DEL VOLUMEN DE LA PARBOLA 46

3.2.3.2.- CLCULO DE LA MASA DE LA PARBOLA 47

3.2.3.3.- CLCULO DEL PESO DE LA PARBOLA 48

3.2.4.- CLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA ALETA 49

3.2.4.1.- CLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA PARBOLA 49

3.2.4.2.- CLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD DEL RECTNGULO 50

3.2.4.3.- CLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD DEL CUADRANTE DEL

IX

CRCULO 51

3.2.4.4.- UBICACIN DEL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA ALETA 52

3.3.- CLCULO DE LA POTENCIA DE ACCIONAMIENTO PARA EL CORTE

DE LA BOTELLA DE PET 57

3.3.1.- CLCULO DE LA VELOCIDAD TANGENCIAL 58

3.3.2.- CLCULO DE LA VELOCIDAD DE ALIMENTACIN 58

3.3.3.- CLCULO DE LA VELOCIDAD DE CORTE 59

3.4.- SELECCIN DE LA CORREA TRAPEZOIDAL 60

3.4.1.- DETERMINACIN DEL FACTOR DE SERVICIO 60

3.4.2.- CLCULO DE LA POTENCIA DE DISEO 61

3.4.3.- DETERMINACIN DE LA SECCIN DE LA BANDA 62

3.4.4.- SELECCIN DE LOS DIMETROS DE POLEAS, LA RELACIN

DE TRANSMISIN Y EL NMERO DE REVOLUCIONES DEL EJE

ROTOR 62

3.4.5.- CLCULO DE LA POTENCIA CORREGIDA POR CORREA

TRAPEZOIDAL 64

3.4.6.- CLCULO DEL NMERO DE CORREAS TRAPEZOIDALES 64

3.4.7.- CLCULO DE LA TENSIN TRANSMITIDA POR CORREA

TRAPEZOIDAL 65

3.4.7.1.- CLCULO DEL FACTOR DE CORRECCIN 66

3.4.7.1.1.- CLCULO DE LA DISTANCIA ENTRE EJES DE LAS POLEAS 67

3.5.- DISEO Y CLCULO DEL EJE ROTOR 69

3.5.1.- DATOS INTEGRADOS DE LA MQUINA PARA EL CLCULO

DEL EJE 70

3.6.- FUERZAS ACTUANTES EN EL PLANO X Y DEL EJE ROTOR 71

3.6.1.- DIAGRAMA DE CORTANTE 72

3.6.2.- DIAGRAMA DE MOMENTOS 73

3.7.- FUERZAS ACTUANTES EN EL PLANO X Z DEL EJE ROTOR 73

3.7.1.- CLCULO DE LA FUERZA DE CORTE 73

3.7.2.- TENSIONES PRODUCIDAS POR LA CORREA TRAPEZOPIDAL 76

3.7.3.- DIAGRAMA DE CORTANTE 77

3.7.4.- DIAGRAMA DE MOMENTOS 78

3.8.- DISEO DEL ROTOR 78

X

3.8.1.- CLCULO DEL MOMENTO RESULTANTE MXIMO 79

3.8.2.- CLCULO DE LOS FACTORES QUE MODIFICAN EL LMITE

A FATIGA DEL EJE ROTOR 80

3.8.2.1.- FACTOR DE RESISTENCIA DE SUPERFICIE (KA) 81

3.8.2.2.- FACTOR DE RESISTENCIA DE TAMAO (Kb) 81

3.8.2.3.- FACTOR DE CARGA (Kc) 82

3.8.2.4.- FACTOR DE RESISTENCIA DE TEMPERATURA (Kd) 82

3.8.2.5.- FACTOR DE EFECTOS DIVERSOS (Ke) 83

3.8.2.6.- FACTOR DE LMITE DE RESISTENCIA A LA FATIGA (Se) 86

3.8.3.- CLCULO DEL TORQUE 86

3.9.- CLCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD 87

3.10.- CONFIGURACIN GEOMTRICA DEL EJE 88

3.11.- SELECCIN DE RODAMIENTOS 89

3.12.- SELECCIN DE LA CUA O CHAVETA 92

3.13.- DISEO DE LAS ALETAS PARA CORTE 94

3.13.1.- DIAGRAMA DE CUERPO LIBRE 95

3.13.1.1 DIAGRAMA DE CORTANTE 96

3.13.1.2.- DIAGRAMA DE MOMENTO FLECTOR 96

3.13.2.- CLCULO DEL MOMENTO DE INERCIA DE LA ALETA 97

3.13.2.1.- MOMENTO DE INERCIA DEL CUADRANTE DE CRCULO 98

3.13.2.2.- MOMENTO DE INERCIA DEL RECTNGULO 99

3.13.2.3.- MOMENTO DE INERCIA DE LA PARBOLA 100

3.13.3.- CLCULO DEL MOMENTO DE INERCIA TOTAL 101

3.13.4.- DEFLEXIN MXIMA EN LA ALETA 102

3.14.- SELECCIN DE LAS CUCHILLAS PARA CORTE 103

3.14.1.- AFILADO DE LAS CUCHILLAS DE CORTE 104

3.15.- DIMENSIONAMIENTO, ESQUEMA Y FABRICACIN DE LA

TOLVA DE ALIMENTACIN 105

3.15.1.- PARTES COMPONENTES DE LA TOLVA 105

3.15.2.- PROCESO DE FABRICACIN DE LA TOLVA 106

3.16.- DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA CMARA DE

MOLIENDA 107

XI

3.16.1.- DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE LOS APOYOS

PARA LAS CUCHILLAS MVILES 109

3.16.2.- DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA PLACA PARA

SUJESIN DEL TAMIZ 110

3.16.3.- SOLDADURA DE LA CMARA DE MOLIENDA 110

3.16.4.- DIMENSIONAMIENTO DEL TAMIZ DE CERNIDO 114

3.16.5.- DIMENSIONAMIENTO DE LA CMARA DE DESCARGA 115

3.17.- DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA PLACA SOPORTE

DEL MOTOR 116

3.18.- DISEO Y CLCULO DE LA MESA O ESTRUCTURA

PARA SOPORTE 118

3.18.1.- CLCULO DEL CENTRO DE GRAVEDAD DE LA ESTRUCTURA 120

3.18.2.- UBICACIN Y REPRESENTACIN DEL CENTRO DE

GRAVEDAD DE LA ESTRUCTURA SOPORTE 125

3.18.3.- CLCULO DE LA FUERZA DE EMPUJE 127

3.18.4.- CLCULO DE LA ESTRUCTURA SOPORTE 129

3.18.4.1.- DIAGRAMA DE MOMENTOS FLECTORES EN EL PORTICO 135

3.18.4.2.- CLCULO DE LA DEFLEXIN MXIMA EN LA VIGA

SUPERIOR B - C DEL PORTICO 138

3.18.4.2.1.- DIAGRAMA DE CORTANTE DE LA VIGA 141

3.18.4.2.2.- DIAGRAMA DE MOMENTOS DE LA VIGA 141

3.18.4.2.3.- CLCULO DEL ESFUERZO MXIMO 144

3.18.4.2.4.- CLCULO DEL FACTOR DE SEGURIDAD 144

3.18.4.3- DISEO DE LOS PUNTALES DE LA ESTRUCTURA 145

CPTULO IV CONSTRUCCIN, MONTAJE, GASTOS Y PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 4.1.- CONSTRUCCIN Y MONTAJE DE ELEMENTOS 151

4.2.- ANLISIS DE COSTOS DE EJECUCIN DEL PROYECTO 153

XII

4.2.1.- COSTO DE MATERIALES 154

4.2.2.- COSTO DE MANO DE OBRA 155

4.2.3.- COSTO GASTOS VARIOS 155

4.2.4.- COSTO TOTAL DEL PROYECTO 156

4.3.- PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 156

4.3.1.- RESULTADO DE PRUEBAS DE FUNCIONAMIENTO 159

4.3.2.- PRUEBAS DE CAPACIDAD DE PRODUCCIN 160

CONCLUSIONES 164

RECOMENDACIONES 165

BIBLIOGRAFA 166

ANEXOS 169

XIII

NDICE DE FIGURAS

Pgina Figura 1.1 Planta de clasificacin de desechos 5

Figura 1.2 Smbolo de identificacin del plstico 13

Figura 2.1 Triturador con un eje rotor de 2 aletas con 2 cuchillas

Giratorias y 2 cuchillas fijas 29

Figura 2.2 Triturador con eje rotor cilndrico con 2 cuchillas giratorias

Y 2 cuchillas fijas 31

Figura 2.3 Triturador con rodillos de prensado, con un eje rotor Cilndrico 33

Figura 3.1 Configuracin geomtrica del eje rotor 42

Figura 3.2 Geometra de las aletas para corte 42

Figura 3.3 Centro de gravedad de la parbola 49

Figura 3.4 Centro de gravedad del rectngulo 50

Figura 3.5 Centro de gravedad del cuadrante de crculo 51

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

forma la aleta 52

Figura 3.7 Ubicacin del centro de gravedad de la aleta con respecto

A los ejes X Y 55

Figura 3.8 Fuerzas actuantes en la aleta 55

Figura 3.9 Tensin en las correas trapezoidales 65

Figura 3.10 Fuerzas actuantes X Y 72

Figura 3.11 Diagrama de cortante 72

Figura 3.12 Diagrama de momentos 73

Figura 3.13 Fuerzas resultantes en la polea del eje rotor 76

Figura 3.14 Fuerzas actuantes X Z 77

Figura 3.15 Diagrama de cortante 77

Figura 3.16 Diagrama de momentos 78

Figura 3.17 Configuracin geomtrica del eje 89

Figura 3.18 Fuerzas en los extremos A y B del eje 89

Figura 3.19 Configuracin geomtrica de la chaveta 93

Figura 3.20 Configuracin geomtrica de las aletas 95

XIV

Figura 3.21 Diagrama de cuerpo libre 95

Figura 3.22 Diagrama de cortante de la aleta 96

Figura 3.23 Diagrama de momento flector de la aleta 96

Figura 3.24 Graficas que componen la aleta 97

Figura 3.25 Cuadrante de crculo de la aleta 98

Figura 3.26 Rectngulo de la aleta 99

Figura 3.27 Parbola de la aleta 100

Figura 3.28 ngulos de las cuchillas para corte 104

Figura 3.29 Tolva de alimentacin 107

Figura 3.30 Cmara de molienda 109

Figura 3.31 Placa apoya cuchillas 109

Figura 3.32 Placa de sujecin del tamiz 110

Figura 3.33 Fuerzas actuantes en los soportes de cuchillas mviles 111

Figura 3.34 rea de soldadura de soportes para cuchillas 112

Figura 3.35 Tamiz de cernido 115

Figura 3.36 Tolva de descarga 115

Figura 3.37 Placa de soporte del motor elctrico 116

Figura 3.38 Diseo y medidas constructivas de la mesa soporte 120

Figura 3.39 Centros de gravedad seccin A 121

Figura 3.40 Centros de gravedad seccin B 122

Figura 3.41 Ubicacin de centros de gravedad secciones A B

plano X Z 122

Figura 3.42 Ubicacin de centros de gravedad secciones A B

Plano X Y 124

Figura 3.43 Ubicacin del centro de gravedad de la estructura soporte 126

Figura 3.44 Aplicacin de la fuerza de empuje 127

Figura 3.45 Estructura o mesa soporte 128

Figura 3.46 Pesos que actan en la mesa o estructura soporte 129

Figura 3.47 Configuracin geomtrica y dimensiones de la mesa

o estructura soporte 130

Figura 3.48 Diagrama de cuerpo libre del prtico 131

Figura 3.49 Diagrama de momentos flectores en el prtico 135

Figura 3.50 Diagrama de cuerpo libre de la viga B C 138

XV

Figura 3.51 Diagrama de cortante de la viga B C 141

Figura 3.52 Diagrama de momentos de la viga B C 141

Figura 4.1 Tipo de botellas 157

XVI

NDICE DE TABLAS

Pgina

Tabla 2.1 Promedio de estaturas 27

Tabla 2.2 Calificacin de alternativas 35

Tabla 3.1 Matriz de factor de servicio 61 Tabla 3.2 Seccin de la correa trapezoidal 62 Tabla 3.3 Seleccin de dimetros de poleas y la relacin de

Transmisin 63

Tabla 3.4 Factores para correccin 68

Tabla 3.5 Diagrama de factores de concentracin de esfuerzos

tericos Kt 84

Tabla 3.6 Diagrama de sensibilidad de la muesca 85

Tabla 3.7 Seleccin de chavetas y ranuras 93

Tabla 3.8 Propiedades de metal soldante 111

Tabla 4.1 Costo de materiales 154

Tabla 4.2 Costo de mano de obra 155

Tabla 4.3 Costo gastos varios 155

Tabla 4.4 Costo total del proyecto 156

Tabla 4.5 Prueba de corte 1 157

Tabla 4.6 Prueba de corte 2 158

Tabla 4.7 Prueba de corte 3 158

Tabla 4.8 Prueba de corte 4 159

Tabla 4.9 Resultado de pruebas de funcionamiento 159

Tabla 4.10 Tiempos y pesos de operacin ciclo 1 160

Tabla 4.11 Tiempos y pesos de operacin ciclo 2 161

Tabla 4.12 Tiempos y pesos de operacin ciclo 3 161

Tabla 4.13 Tiempos y pesos de operacin ciclo 4 162

Tabla 4.14 Tiempos y pesos totales por nmero de ciclos de

operacin 162

XVII

RESUMEN

El presente Proyecto Profesional de Grado tiene como propsito disear y

construir un molino triturador de botellas plsticas desechables, cuya finalidad es

el de incentivar el reciclaje de productos desechables plsticos generando de esta

manera una nueva fuente de trabajo.

El molino triturador de botellas plsticas desechables es una mquina que tritura o

corta las botellas plsticas en partculas pequeas. Estas partculas se las

denominan pellets; Y con la ayuda de una mquina estrusora los pellets se

pueden convertir en productos plsticos nuevos; Que luego podrn ser

comercializados.

El primer captulo del presente proyecto abarca una breve resea histrica de los

productos plsticos, los problemas de desechos que existen en el Ecuador ,

porcentajes de tipos de desechos en las principales ciudades del Ecuador,

procesos para el reciclaje, beneficios del reciclaje, el plstico, tipos de plsticos,

identificaciones y codificaciones en los plsticos, comercializacin y adquisicin

de plsticos.

En el segundo captulo se realiza el respectivo estudio de los parmetros de

diseo, el anlisis y la seleccin de la alternativa ms viable, con la ayuda de un

cuadro comparativo de calificacin de factores que influyen en la seleccin;

Terminando con el estudio de la alternativa seleccionada.

El tercer captulo est dedicado al diseo del molino triturador, partiendo del

clculo del motor de accionamiento, clculo de correas trapezoidales, seleccin

de poleas, clculo del eje rotor, seleccin de rodamientos y cuchillas de corte,

diseo de la tolva de alimentacin y de la cmara de molienda, clculo de uniones

soldadas, clculo y diseo de la estructura soporte de los elementos que forman

el molino triturador.

XVIII

Y el captulo cuarto esta compuesto por el montaje de elementos, gastos

incurridos en la fabricacin del proyecto, pruebas de funcionamiento, conclusiones

y recomendaciones.

Adems terminando en los anexos con los planos de construccin de la mquina,

un manual de operacin y de mantenimiento, tablas de seleccin de propiedades

de aceros, perfil estructural, cuchillas, rodamientos, motor elctrico y fotografas

de la mquina.

XIX

INTRODUCCIN

La contaminacin del medio ambiente es un gran problema para todos los pases

desarrollados y subdesarrollados.

Se considera como contaminacin a todo tipo de desechos tales como desechos

qumicos, desechos industriales, basura slida a los recipientes plsticos, cartn,

vidrio, metales, fibras textiles, etc. y la basura orgnica.

Siendo un 90% de todos estos desechos reciclables.

Reciclable quiere decir volver a fabricar productos nuevos de productos

convertidos en basura.

El presente estudio se basa en el reciclado del plstico PET que es utilizado en la

fabricacin de botellas y envases desechables, con productos de gran consumo

humano.

El PET es un derivado del petrleo altamente contaminante. Para que un producto

desechable de PET se destruya en la naturaleza toma un periodo mayor a 500

aos, mientras que al ser incinerado produce gases nocivos altamente

contaminantes para la atmsfera.

Al tener como gran problemtica al tiempo para destruccin y la emanacin de

gases contaminantes por la incineracin, se procede al diseo y construccin de

un molino triturador de desechos plsticos de PET. Donde la accin de cortar y

triturar al plstico en partculas pequeas facilita el reproceso del PET, sin

producir daos al medio ambiente.

La idea principal del proyecto se fundamente en un prototipo de un molino

triturador, la mquina mencionada se disea y calcula mediante el anlisis de la

XX

teora de falla en cada uno de sus elementos, se construye mediante materiales y

elementos existentes en el mercado local.

Los propsitos fundamentales que persigue el presente proyecto son: Generar

tecnologa en el pas, incentivar el reciclaje como una gran alternativa. La

optimizacin de recursos agotables como el petrleo, crear fuentes de trabajo y

evitar la contaminacin con productos que toman demasiado tiempo para su

destruccin.

El molino triturador corta botellas desechables de 500cc. de capacidad, que son

fabricadas de PET, el corte se efecta por un proceso netamente mecnico. Que

se detalla a continuacin.

La botella de PET es prensada y luego introducida en la tolva de alimentacin, la

misma que tiene contacto directo con la cmara de molienda; En cuyo interior se

encuentra el eje rotor, el mismo que gira a 754 RPM, posee dos cuchillas

giratorias las mismas que arrastran a la botella en el interior de la cmara de

molienda, el arrastre produce que choque la botella contra las cuchillas fijas

ocasionando de esta manera el corte por cizalladura.

Paulatinamente la botella plstica es arrastrada y cortada alcanzado partculas de

dimensiones que puedan pasar por el tamiz de cernido de esta manera siendo

evacuadas hacia el exterior. El eje rotor es accionado por un motor elctrico con

un sistema de transmisin por banda trapezoidal.

Concluye el proyecto presentando las capacidades de produccin, costos reales

de la fabricacin de la mquina, y un manual de mantenimiento de la mquina.

1

CAPITULO I

LOS DESECHOS PLSTICOS 1.1 INTRODUCCIN.

La industria del plstico empez con el descubrimiento de la nitrocelulosa por el

ingles Alexander Parkes en 1864, Parkes no exploto comercialmente su

descubrimiento. Luego de 10 aos las industrias se dieron cuenta de lo que

podran fabricar con esta nueva materia.1

Con la materia prima del plstico se puede elaborar diversos artculos tales como:

Auto partes, utensilios para el hogar, envases para lquidos, recipientes para

vegetales, legumbres, fibras textiles, etc.

Luego que estos y otros productos plsticos cumplen su ciclo de vida son

desechados, convirtindose en un gran problema de contaminacin para el medio

ambiente.2

Los plsticos biodegradables tardan en degradarse aproximadamente 25 aos, en

cambio los plsticos de alta densidad demoran un promedio de 500 aos.3

El plstico se obtiene del petrleo que es un recurso agotable en la naturaleza, al

incinerarlo es altamente contaminante produce gases que alteran la capa de

ozono.4

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

2

Para evitar estos dos grandes problemas por parte del plstico algunos pases

industrializados han empezado a aplicar polticas para el reciclaje de papel, vidrio,

cermica, metales y plstico.

En nuestro pas estas polticas ya se estn implementando por parte de algunas

empresas dedicadas a la fabricacin de productos plsticos. Reciclando

nicamente el desecho interno obtenido en la fabricacin de productos nuevos. 5

Para un mnimo porcentaje de la cantidad de desecho existente en las calles y en

los botaderos de la ciudad existen microempresas que se dedican a la

recoleccin, venta y transporte de plstico hacia el pas de Colombia, por la falta

de recursos e incentivos por parte del gobierno no se obtienen resultados

favorables para el pas.6

Para comenzar con la cadena del reciclaje de plstico las empresas utilizan

personas que clasifican y separan los residuos con la ayuda visual, cdigos

impresos en los recipientes, coloraciones, densidades, y tipo de plsticos. Para

luego estos ser triturados en molinos de corte o trituracin, medio por el cual se

obtienen medidas apropiadas para poder fundirlos, y fabricar productos nuevos.7

Se debe tomar en cuenta que los productos fabricados con plstico reciclado no

puede ser utilizado para envasar o almacenar alimentos, pero si otro tipo de

productos tales como: auto partes, envases de shampoo, aceites y aditivos para

vehculos, etc.8

1.2 BREVE RESEA HISTORICA DE LOS DESECHOS.

Desde que Eva arrojo el primer corazn de manzana, comenzaron a aparecer los

residuos, los cuales no fueron de fundamental importancia, mientras los hombres

5 www.municipiodeloja.gov.ec. Pg. 1 6 Ibd. 5, pg. 1 7 www.ambiente.gov.ec/AMBIENTE/legislacin/docs/libroVII_TV.htm 8 Ibd. 1 pg. 8

3

vivan como tribus nmadas, pues los residuos quedaban y ellos cambiaban de

lugar, pero comenz a ser relevante cuando estas poblaciones se convirtieron en

sedentarias, pues sus residuos eran depositados en su entorno. Pero el problema

verdadero apareci cuando se conformaron las ciudades, ya que el nmero de

habitantes se incremento y por ende sus desperdicios.9

1.3 PROBLEMA DE DESECHOS EN EL ECUADOR.

La basura en el Ecuador constituye un gran problema, porque los diferentes

municipios que conforman el territorio no poseen recursos econmicos para

realizar estudios y programas de recoleccin de desechos, para los diferentes

tipos de basura (orgnica, desechos slidos, desechos qumicos, desechos de

hospitales, desechos industriales, etc.) que produce la ciudadana.10

La provincia de Galpagos esta amenazada por la contaminacin; Debido a la

falta de proyectos adecuados para el tratamiento de la basura. Especialmente en

la isla Santa Cruz.11

Se requiere apoyo del estado y de los gobiernos para procesar los desechos

slidos. A veces la basura se une a las corrientes de agua dulce y pone en peligro

la salud de los habitantes.12

En el Distrito Metropolitano el manejo de los desechos slidos pasa por siete

problemas. Tales como:13

- La basura es dejada sobre la va pblica por la ciudadana, sin colocarla en

fundas plsticas.

- Los desperdicios son arrojados en las calles o quebradas.

- Los comerciantes ambulantes dejan la basura en las esquinas.

9 Manual de reciclaje de plsticos, Corporacin OIKOS/USAID2004, pg. 8 10 www.lahora.com.ec/noticiacompleta.asp. 11 Ibd. 10. 12 www.ambiente.gov.ec/AMBIENTE/legislacin/docs/libroVII_TV.htm 13 Ibd. 12. pg. 3

4

- Los vehculos recolectores de EMASEO en su mayor parte ya han

cumplido con su ciclo de servicio o vida til.

- Los vehculos de las empresas contratistas no son lo bastante adecuados

para transportar los desperdicios.

- Estas empresas contratistas tienen pocos vehculos para la recoleccin de

basura.

- El manejo de los desechos qumicos, industriales y hospitalarios no tienen

el debido tratamiento.

Los problemas mencionados, han generado que Quito se vea rezagado con

respecto a otras ciudades del Ecuador.

Se calcula que por estas causas quedan sin recoger 300 toneladas diarias de

desechos, no son aprovechados en proyectos de reciclaje, compostaje o para la

generacin de energa. Finalmente son eliminados en el botadero de la ciudad.

Un caso muy especial es el municipio de Loja que tiene una posicin muy

avanzada en todo lo que es manejo de los desechos slidos. Este manejo integral

tiene tres pasos, el primer paso es la clasificacin domiciliaria de los desechos

slidos en biodegradable y no biodegradable. Los dos siguientes pasos son la

valoracin de los desechos en la planta de lombricultura o planta de reciclaje y la

disposicin final en el relleno sanitario de la ciudad.14

El programa de clasificacin domiciliaria ya se ejecuta desde 1998,

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

El anlisis repetido de la basura muestra que la mayora de los lojanos cumplen

muy bien con este sistema, ms del 90% de los desechos se clasifican de

acuerdo con los requerimientos. El objetivo es extender la clasificacin a la ciudad

entera as como mantener la calidad de la misma a travs de capacitacin y

monitoreo.15

14 www.municipiodeloja.gov.ec. 15 Ibd. 14. Pg. 2

5

El reciclaje de los desechos no biodegradables es otro componente importante de

la gerencia integral de los desechos slidos, a fin de mejorar las condiciones

laborales de los recicladores lojanos, el municipio ha construido una planta de

reciclaje sobre el relleno sanitario. La planta de clasificacin de desechos est

equipada con una prensa hidrulica, lavadoras de plstico y vidrio. Posee un

equipo adecuado para la clasificacin del material reciclable. La planta de

reciclado esta operando desde marzo del 2004. Actualmente trabajan obreros

municipales y recicladores paralelamente, se espera desplazar a los empleados

recicladores a mediano plazo.16

Se ha introducido tambin la recoleccin y disposicin diferenciada de los

desechos peligrosos generados en los hospitales y otros centros de salud.17

El municipio cuenta con un vehculo especial para esta tarea y ha construido dos

celdas de seguridad separadas. Y ha realizado una capacitacin intensiva de

todo el personal municipal involucrado.18

FUENTE: www.municipiodeloja.gov.ec.

Figura 1.1 Planta de clasificacin de desechos

En las dems provincias que posee el pas cruzan problemas ya conocidos por la

ciudadana en general, como son:19

16 Ibd. 14. Pg. 2 17 Ibd. 14. Pg. 3 18 Ibd. 14. Pg. 3 19 www.ded.org.ec/essapa30.htm

6

- Los vehculos recolectores son obsoletos.

- La mala disposicin de los ciudadanos de no saber colocar los desechos

en lugares apropiados.

- Carencia de recursos econmicos en los diferentes municipios.

- No se cuenta con planes y programas de recoleccin de basura

- La indebida educacin y comunicacin por parte de los municipios hacia la

ciudadana.

1.3.1 PORCENTAJES DE DESECHOS EN EL ECUADOR.

Segn estadsticas de EMASEO, establecidas en el mes de noviembre del ao

2004 se produjo en el Distrito Metropolitano de Quito 1.400 toneladas diarias de

desechos slidos en la zona norte y la zona sur respectivamente. La misma que

sera dividida en cinco grupos con sus respectivos porcentajes. .20

40% Plstico.

25% Papel.

15% Desechos orgnicos.

10% Desechos metlicos y

10% Basura.

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

de desechos 1.4 DESECHOS SLIDOS.

Es lo que se deja de usar, lo que no sirve, lo que resulta de la descomposicin o

destruccin de una cosa, lo que se bota o se abandona por inservible.21

20 Folleto Fundacin Natura 3R/2005. pg. 4. 21 Folleto Fundacin Natura 3R/2005. pg. 5

7

Tambin se consideran aquellas substancias gaseosas dainas y contaminantes

del medio ambiente y de todas las diversas formas de vida.

La acumulacin de residuos domsticos slidos constituye hoy en da un

problema agobiarte. El aumento de la poblacin, junto al desarrollo del proceso de

urbanizacin y la demanda creciente de bienes de consumo, intensidad de la

propaganda y publicidad, determina un aumento incesante del peso y volumen de

los desechos producidos, tales como plstico, papel, basura orgnica, metal, etc.22

1.4.1 PROCESO DE RECUPERACIN DE RECURSOS.

La recuperacin de recursos consiste en la reduccin domstica de los residuos

slidos mediante un proceso que incluye la recuperacin de energa, los residuos

slidos seran la materia prima del proceso y la recuperacin de la energa ser el

producto primario.

Los materiales recolectados deben prepararse para el mercado. La preparacin

depender del tipo y volumen del material recolectado, de acuerdo a la demanda

existente en el mercado para cada material.23

1.4.2 PROCESAMIENTO DE RESIDUOS.

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

como:24

- Triturado o corte del desecho.

- Fabricacin de productos nuevos utilizando el material desechado.

- Obtencin de materia prima a base del desecho.

- Bajo costo de la materia prima para la produccin de productos nuevos.

22 Ibd. 21, pg. 6 23 Ibd. 22, pg.6 24 ARMANDO DEFFIS, la basura es la solucin. pg. 17

8

1.4.3 REUTILIZACIN.

La reutilizacin es impedir que los residuos producidos se desperdicien e intentar

emplearlos como materia prima en la produccin, despus de una etapa de

preparacin.25

1.5 PROCESO DE RECICLAJE.

Se definir bajo tres conceptos:26

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

productos similares.

Reciclaje.- La separacin de los desechos como papel, plstico, vidrio, metales y

otros para que pueda ser utilizado como materia prima.

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

de reciclaje.

1.5.1 EL OBJETIVO DE RECICLAR.

El objetivo principal es la disposicin o eliminacin de los desechos, sin descuidar

los aspectos higinicos y de salud.27

La eliminacin de la basura se optimiza con la reduccin, la reutilizacin y el

reciclaje de los residuos que a su vez significa un efectivo resguardo de los

recursos naturales, mediante un aprovechamiento de los desechos como materia

prima para procesos productivos.28 25 Ibd. 21, pg. 7 26 Ibd. 21, pg. 13 27 Ibd. 21, pg. 13 28 Ibd. 21, pg. 22

9

1.5.2 EL REAPROVECHAMIENTO EN EL RECICLAJE.

Es la capacidad de devolver los desechos o materiales al comercio, Debe haber

un mercado para estos materiales para que tenga lugar el reciclaje. El reciclaje no

mantiene a un material fuera de la masa de residuos en forma definitiva, sino que

pospone el da en el que el mismo ingresa en la masa de residuos, y en ltima

instancia reduce la cantidad de residuos, en virtud de que los materiales son

utilizados ms de una vez antes de su disposicin.29

1.6 BENEFICIOS DEL RECICLAJE.

La recuperacin de los materiales de desecho para el reciclaje ofrece beneficios

tanto en el orden ecolgico como econmico y social, brindando una nueva fuente

de materias primas y disminuyendo el volumen de residuos a los que hay que

darle una disposicin final adecuada, minimizando el impacto ambiental que de

por si producen los residuos.30

1.6.1 VENTAJAS QUE PROPORCIONA EL RECICLAJE.

- Reduce la cantidad de basura (cerca del 90% de lo que ingresa a los

hogares sale como desecho).

- Ahorra energa (La necesaria para producir una tonelada de aluminio

reciclado a partir de latas de soda es solo el 5% de la energa empleada

para extraer y procesar el metal de la mina).

- Ahorra recursos naturales (Casi la mitad del hierro que se utiliza en la

fabricacin mundial de acero se obtiene de la chatarra, por esa va se logra

el ahorro del 75% del agua que se hubiera usado para obtener el mineral

de la mina).

29 Ibd. 21, pg. 24 30 www,repamar.org/search.php

10

- Produce ahorro de dinero (En general el material reciclado es ms

econmico).

- Genera nuevos empleos (Segn una encuesta en EEUU, por cada milln

de tonelada de desechos que se recicle se crean 2.000 nuevos puestos de

trabajo).

- Protege el medio ambiente.

- Evita la formacin de nuevos basureros.

- Colabora con la recuperacin de los suelos (en forma de abono).

- Elimina la generacin de contaminantes del aire (gases y malos olores).

- Impide la proliferacin de plagas y roedores.

- Ayuda a preservar los bosques.

- Protege las aguas superficiales y las aguas subterrneas.31

1.7 ESTRATEGIAS DE COMUNICACIN.

El mayor problema es persuadir a la ciudadana que el reciclaje es beneficioso,

pero para instalar esta costumbre requerir de la superacin de algunos

obstculos como son: el inconveniente que trae la separacin de los residuos en

el hogar. En muchas ocasiones las personas en general reaccionan con quejas

respecto a que el reciclaje implica mucho tiempo y por otro lado que es un

proceso sucio.

Para que el programa de reciclaje de resultados se debe tratar de minimizar los

inconvenientes que puedan aparecer y dar mayor nfasis a los beneficios

positivos que otorga el reciclaje.32

31 www.ded.org.ec/essapa29.htm 32 BAER, Eric: pg. 157

11

1.8 COMERCIALIZACIN Y ADQUISICIN.

La venta de los materiales recuperados tiene sus inconvenientes ya que no todos

tienen un mercado.

La adquisicin, se refiere a la demanda de productos elaborados con materiales

reciclados. Es necesario que el gobierno implemente polticas orientadas a

generar un mercado para estos materiales.33

1.9 EL PLSTICO.

El plstico es un material logrado en laboratorio mediante transformacin sinttica

del carbono. Pero tambin del hidrgeno, nitrgeno y oxigeno en combinacin con

otros elementos que se obtienen del petrleo.34

Pueden ser conformados en una amplia variedad de productos, como envases

para gaseosas, cosmticos, alimentos, auto partes, partes moldeadas, secciones

extradas, hojas y pelculas, recubrimientos aislantes, para alambres elctricos, y

fibras para textiles, etc. Adems los plsticos son frecuentemente el ingrediente

principal de otros materiales como pinturas, barnices, y varios compuestos con

matriz de polmero.35

Las aplicaciones de los plsticos se han incrementado mucho ms rpidamente

que para los metales o los cermicos durante los ltimos 50 aos.

En realidad muchas partes hechas anteriormente de metal se hacen ahora de

plstico. Lo mismo sucede con el vidrio; Los recipientes plsticos han sustituido

en gran parte a los vidrio, para el envasado de productos.36

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

12

Los plsticos tienen varias ventajas; Por ejemplo

- Protegen los alimentos.

- Permiten ver a travs de ellos sin tocarlos.

- Permiten empacar al vaco.

- Mantienen productos en buen estado por ms tiempo.

- Reduce el desperdicio de alimentos.

- Reduce el peso de los empaques.

El plstico biodegradable tarda en degradarse 25 aos, los plsticos de alta

densidad tardan en descomponerse en un tiempo promedio de 500 aos, por est

razn se convierte en un producto altamente contaminante, ms aun si se tiene

en cuenta que los plsticos al incinerarlo producen gases venenosos. 37

El 90% del plstico es reciclable y podemos encontrarlo en numerosas formas y

representaciones. Sin embargo, debido a su gran variedad, es difcil su

clasificacin.38

1.9.1 IDENTIFICACIN Y CODIFICACIN DEL TIPO DE PLSTICO.

Est clasificacin ha sido desarrollada por The Society of the Plastic Inc. (SPI) en

los Estados Unidos y adoptado en varios pases latinoamericanos y europeos.

Este sistema permite la identificacin de los siete materiales plsticos ms

comunes.

El smbolo de identificacin se compone de tres flechas que forman un tringulo

con un nmero, que representa el tipo de material. En el centro, ubicado

normalmente en el fondo de los envases.39

37 Ibd. 36, pg. 18. 38 Ibd. 36. Pg. 18. 39 BOVEY, Frank: Qumica de los plsticos, pg.19

13

Figura 1.2 Smbolo de identificacin del plstico.

Es por est razn que se han acordado smbolos para su identificacin que

apenas comienzan a generalizarse en nuestro pas.

Los siguientes son los smbolos que se encuentran en los diferentes productos

elaborados con materias plsticas.

- Polietileno Tereftalato (PET) 1.

- Polietileno Alta Densidad (PEAD) 2.

- Cloruro de Polivinilo (PVC) 3.

- Polietileno Baja Densidad (PEBD) 4.

- Polipropileno (PP) 5.

- Poli-estireno (PS) 6.

- Otros Plsticos (OTHER) 7.

1.9.1.1 Problemas en la identificacin y codificacin del plstico.

Si bien el uso de los materiales plsticos tiene innumerables ventajas, a la hora

de hablar de reciclaje se encuentra con una serie de dificultades, ya que el 67%

de los residuos plsticos son pelculas, films, bolsas, en general en los cuales se

hallan mezclados PEAD, PEBD y PP. Respecto al 33% restante, correspondiente

a los plsticos rgidos, y ms del 70% no posee identificacin debido a que el

14

sistema de codificacin no ha sido implementado por la mayora de los fabricantes

de productos plsticos.40

1.9.2 CARACTERSTICAS Y APLICACIONES DE LOS SMBOLOS PLSTICOS.

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

aplicaciones y caractersticas.

1.9.2.1 Polietileno tereftalato (PET) 1.

Este tipo de plstico es transparente y resistente. Sus usos son muy variados,

desde envases hasta textiles.41

- Envases de bebidas carbonatadas.

- Goma de almohada y cojines.

- Sleeping bags.

- Fibras textiles. 1.9.2.2 Polietileno alta densidad (PEAD) 2.

Este material es incoloro, opaco, tonos transparentes y opacados. Alta rigidez,

estabilidad dimensional, dureza superficial, esterilizada. Estable frente a cidos,

lcalis y alcohol.

Atacado por hidrocarburos clorados, benzol, benzina y carburante.

Se los puede utilizar en:42

- Envases para detergentes, lavandina, aceite para automotores.

40 Ibd. 39, pg. 20 41 Ibd. 39 pg. 21 42 Ibd. 39, pg.22

15

- Shampoo.

- Lcteos.

- Cajones para gaseosas.

- Baldes para pintura.

- Macetas.

1.9.2.3 Cloruro de polivinilo (PVC) 3.

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

flexible y resistente.

Existen dos tipos de Cloruro de Polivinilo o PVC.43

- PVC Rgido.

- PVC Flexible.

1.9.2.3.1 Pvc rgido.

Polvo fino o granza, colores transparentes y opacos, buena resistencia, dureza y

tenacidad, resistencia a la corrosin, difcilmente combustible, estable frente a

cidos y lcalis, alcohol, benzina, aceites y grasa. Atacado por ter, cetona,

hidrocarburos clorados, benzol y carburantes.44

1.9.2.3.2 Pvc flexible.

Plaquetas cilndricas o cubos incoloros o coloreados, transparentes y opacos.

Muy elstico, estable frente a cidos, lcalis dbiles. Atacado por alcohol, ter,

cetonas, hidrocarburos clorados, benzol, bencina y carburantes.45

43 Ibd. 39, pg. 22 44 Ibd. 39, pg. 23 45 Ibd. 39, pg. 24

16

Se los encuentra en:

- Suela de zapatos.

- Conductores elctricos.

- Tubos.

- Envases de limpiadores.

- Envases para agua mineral, aceites, jugos, mayonesas.

- Juguetes.

- Mangueras.

- Caos para desages domiciliarias y redes.

1.9.2.4 Polietileno de baja densidad (PEBD) 4.

Este material es incoloro, opaco y en todos los tonos, transparente y opaco. Alta

flexibilidad, baja dureza superficial, superficie cerosa, estable frente a cidos,

lcalis y alcohol. Atacado por hidrocarburos clorados, bencina, benzol y

carburantes.

Sus usos pueden ser:46

- Contenedores hermticos domsticos.

- Tubos y pomos para cosmticos, medicamentos y alimentos.

- Agitadores y sorbetes.

- Bolsas de basura.

- Bolsas para cubiertos plsticos.

1.9.2.5 Polipropileno (PP) 5.

Grnulos incoloros, opacados y teidos transparentes y obscuros.

46 Ibd. 39, pg. 24

17

Posee una alta resistencia al impacto y la traccin, a la vez es flexible, puede ser

rgido y transluciente, dureza superficial, esterilizante desde 120 a 130 grados

centgrados.47

Se presta para una gran variedad, tales como:

- Paales desechables.

- Productos de belleza.

- Bolsas para patatas.

- Bolsas para microondas.

- Caos para agua caliente.

- Jeringas descartables.

- Tapas en general.

- Cajas de bateras.

- Parachoques de automotores.

- Auto partes.

1.9.2.6 Poli-estireno (PS) 6.

Corresponde a los materiales hechos de poli-estireno (PS). Este plstico es

transparente u opaco, segn sea procesado es muy verstil e imita al cristal.

Se emplea en la fabricacin de diferentes envases utilizados para servir alimentos

y en materiales para proteger equipos delicados.48

Sus aplicaciones ms comunes son:

- potes para lcteos de yogurt, postres, etc.

- Potes para helados y dulces.

- Descartables para restaurantes (platos, cubiertos, bandejas, etc.).

- Juguetes.

47 Ibd. 39, pg. 25 48 Ibd. 39 pg. 26

18

- Aislantes.

- Planchas de PS espumado.

1.9.2.7 Otros plsticos (OTHER) 7.

Generalmente no son reciclables, son resinas de diferentes tipos como ABS, PC

productos co-estruidos, co-polmeros.49

1.10 CONSIDERACIONES PARA LA UTILIZACIN DEL PLSTICO RECICLADO.

- Los plsticos reciclados no pueden ser utilizados para fabricar envases

similares, como es el caso del aluminio y el vidrio.

- El plstico reciclado no es apto para su reutilizacin en envases reciclados

para la industria de alimentos, segn la FDA.

- Los plsticos reciclables son utilizados en la manufactura de otros

productos tales como: Fibras para alfombras, material de empaque y

relleno, esponjas plstica, transversales para las vas de los trenes y

textiles.

- El problema se agrava ante la situacin de los escasos mercados locales

para la compra y la reutilizacin de plsticos reciclables.

- No es posible obtener una mezcla homognea de plstico a partir de una

mezcla ternaria de materiales.

- Los productos que intenten fabricarse con ellos no podrn cumplir con

ninguna exigencia de calidad.

- Las impurezas que suelen contener los residuos deben evitarse o

eliminarse, ya que son cuerpos extraos que pueden reducir la calidad del

producto final.50

49 Ibd. 39, pg. 26 50 Ibd. 39, pg. 27

19

1.11 APROVECHAMIENTO DE LOS RECURSOS PLSTICOS.

La reciclabilidad de los recursos plsticos depende del tipo de plstico. Los

plsticos pueden recuperarse por medio del molino o triturador y luego por la

fusin.

Los residuos deben ser en lo posible de una sola clase y medida, para que los

productos tengan propiedades similares a los fabricados con materia virgen.51

Cuando se intenta fundir una mezcla de plstico, algunos son descompuestos por

la temperatura empleada, mientras que otros solo se reblandecen.52

Los mejores resultados del reciclado de termoplsticos se obtienen cuando los

residuos a reutilizar son de una misma clase, es decir contienen el mismo tipo de

plstico, los mismos aditivos y las mismas cargas. Adems el residuo debe estar

libre de impurezas para obtener productos reciclados de buena calidad.53

1.11.1 TRITURACIN DE LOS RECURSOS PLSTICOS INDUSTRIALES.

El corte de los residuos plsticos es el que est ms ampliamente desarrollado.

Sin embargo, las posibilidades dependen en gran medida de lo elevada que sea

la proporcin de un tipo especial de plstico en la recoleccin de residuos. La

trituracin de los residuos de produccin est muy extendida. Tiene lugar en los

propios lugares de produccin o a travs de empresas especializadas en la

trituracin. Como los residuos se recogen ya clasificados y sin contaminacin,

solo es necesario triturarlos para obtener material nuevo apto para transformarlo.54

51 DEFFIS, Armando: La basura es la solucin, pg, 15 52 Ibd. 51. 53 Ibd. 51 54 Ibd. 51, pg. 16

20

1.11.2 PROCESO DE TRITURACIN DEL PLSTICO.

La trituracin empez a desarrollarse en los aos 70, cuando algunos pases

comenzaron a incinerar los residuos plsticos.55

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

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

sistemas automatizados.

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

molecular.

La macro separacin.- Se la realiza sobre el producto completo usando el

reconocimiento ptico del color o de la forma, tambin se la efectuar por la

codificacin de nmeros. La separacin manual se incluye dentro de est

categora.

La micro separacin.- Puede hacerse por una separacin fsica basada en el

tamao, peso, densidad, etc.

Separacin molecular.- Es el proceso del plstico por disolucin del mismo. Los

disolventes ms eficaces son aquellos cuya composicin qumica es similar a la

del plstico a disolver. Y luego separar los plsticos basados en la temperatura.

Limpieza.- Los plsticos separados estn generalmente contaminados con

comida, papel, piedras, polvo, pegamentos, etc. De ah que tienen que ser

primero limpiados para ser cortado, y luego lavar este material triturado en un

bao con detergente.

Peletizado.- El material limpio y seco puede ser vendido o puede convertirse en

pellet, para esto el granulado debe fundirse y pasarse a travs de un tubo para

55 Ibd. 51

21

tomar la forma de espagueti al enfriarse en un bao de agua, una vez fri es

cortado en pedacitos llamados pellets.56

1.12 IMPORTANCIA DE LOS MOLINOS TRITURADORES DE PLSTICO.

No toda la produccin de productos plsticos en la industria dedicados a la

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

ocupan el mercado.

La mayora de artculos nuevos cruzan por algunos problemas de calidad siendo

los ms importantes y los que afectan en su aspecto y calidad.

- Desigualdad de espesor del material en las paredes que los forman.

- Mala formacin en el instante de ser termo-formados.

- No todos tienen las mismas caractersticas fsicas y buena apariencia.

Por estas razones las empresas productoras de artculos plsticos o que se

dedican al reciclaje de los mismos, recurren a dar una solucin a este problema

de desperdicio de materia prima.

Han optado por volver a reprocesarlo triturndolo o molindolo para que este

material vuelva a ser utilizado como base principal para la fabricacin de otros

nuevos productos, que de acuerdo a controles de calidad ocuparan el mercado

consumista.

La labor de los trituradores o molinos para plstico es el de cortar el material en

pequeas partculas que facilitan el manejo y la fundicin del mismo, ya que un

desecho plstico ocupa gran volumen, menos maniobrabilidad, mayor cantidad de

energa para volver a fundirlo, mayor tiempo para fundirse completamente. El

plstico triturado ofrece o proporciona algunas ventajas a las empresas y la

sociedad, tales como:

56 Ibd. 51 pg, 17

22

En las empresas.

- Reduccin de espacios en la planta.

- Reaprovechamiento del material desperdiciado.

- Reduccin de gastos en materia prima. En la sociedad.

- Nuevas fuentes de trabajo.

- Abaratamiento de materia prima.

- Menos contaminacin para el medio ambiente.

- Reaprovechamiento de recursos.

En la actualidad existen diferentes tipos de molinos trituradores, que las industrias

han optado para reprocesar el desecho interno o externo.

La mayora de los trituradores funcionan con cuchillas de corte, siendo similares

en su funcin principal, diferencindose nicamente entre ellos por la capacidad

de corte y en algunos casos especiales por el tipo de material a triturar.

23

CAPITULO II

PARMETROS, ANLISIS Y SELECCIN DE ALTERNATIVAS

2.1 DEFINICIN DEL PROBLEMA.

La agobiante cantidad de desechos slidos, (1,400 toneladas diarias de

desperdicios) que produce el Distrito Metropolitano de Quito, de los cuales el 40%

pertenece a la clasificacin general de plsticos (560 toneladas por da), mientras

que el 15% (84 toneladas diarias) se encuentran elaborados con materia prima

PET, que se puede reciclar en su totalidad, el mismo que en gran cantidad no es

aprovechado, sino es ubicado en los botaderos de la ciudad. 1

Con el molino triturador se reutilizaran estos residuos plsticos, para la fabricacin

de productos nuevos.

Generando de esta manera varios beneficios sociales tales como:

- Ahorro de materiales vrgenes.

- Descontaminacin del medio ambiente.

- Fuentes de trabajo.

- Aumento de ingresos econmicos.

- Obtencin de materia prima a bajo costo.

2.1.1 RESTRICCIN Y LIMITACIN.

Una de las mayores restricciones para el diseo y construccin de un molino

triturador para plstico es la cantidad de desperdicios, (84 toneladas por da ) que

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

24

son fabricados con PET como materia prima en la elaboracin de productos

reciclables tales como: botellas desechables de bebidas gaseosas, agua

destilada, agua purificada, y otros lquidos no aceitosos

2.2 PARMETROS DE DISEO. En el proceso del diseo de la mquina, es importante el conocimiento de los

materiales que va a utilizar, por cuanto posibilita seleccionar o especificar la

mquina idnea para realizar el trabajo con la finalidad de disear el modelo ms

conveniente para su construccin tomando en cuenta los siguientes criterios y

necesidades de los operarios.

- Costo de fabricacin.

- Seguridad de operacin.

- Costo de afilado de las cuchillas.

- Facilidad de mantenimiento.

- Cumplir con la necesidad del cliente.

- Aspecto de la mquina.

- Funcionalidad.

- Ergonoma de la mquina.

- Consumo de energa.

El objetivo primordial para realizar esta mquina es el de poder facilitar a las

personas su adquisicin y a su vez dar mayor facilidad de mantenimiento.

Para obtener como eleccin nica la mquina que se desea disear y construir,

enseguida se efecta un anlisis de acuerdo a los factores que difieren para la

respectiva calificacin.

25

2.2.1 COSTO DE FABRICACIN.

Para obtener un precio de aceptacin en el mercado local, es decir que el costo

de la mquina no sea elevado y debe estar acorde con la economa del pas, se

debe utilizar todas las normas y tcnicas de mano de obra existente en nuestro

pas como son: tcnicas de soldadura, torneado, fresado, tratamientos de aceros

y la respectiva utilizacin de materiales e insumos que se pueden encontrar en el

mercado local por medio de la seleccin de catlogos.

Tambin se debe considerar la calidad de fabricacin que consiste en controlar

despus de cada proceso de fabricacin la calidad para evitar problemas post-

ensamblaje y prdidas de tiempo en el armado final.

2.2.2 SEGURIDAD DE OPERACIN.

Las normas de uso establecen que cuando una mquina este en funcionamiento

no debe apoyarse o introducir las manos dentro de ella. Entonces; acatando como

regla principal de seguridad, la mquina cuando este en funcionamiento y en

contacto con el operador esta no debe ocasionar dao o riesgo al mismo con

partes mviles y si las tiene deben estar completamente protegidas para que el

operador no tenga contacto directo.

2.2.3 FACILIDAD DE MANTENIMIENTO.

Al considerar el diseo se debe garantizar un manual de mantenimiento en la que

todos los repuestos y accesorios sean de fcil reemplazo y adquisicin en el

mercado, ya que esto influye directamente en la vida til y costo de la mquina.

Para su respectivo engrase de rodamientos se debe recomendar en lo posible

grasas que existan en el mercado.

26

En el instante de que la mquina necesite de ciertas partes que tiendan a

desgastarse debe prestar toda la facilidad para el cambio y uso de herramientas

existentes en el mercado.

2.2.4 CUMPLIR CON LA NECESIDAD DEL CLIENTE.

Cuando la mquina este lista para ser operada por una persona no debe

presentar ciertas molestias como incomodidad para alimentar la tolva, para retirar

el material cortado, facilidad de encendido y apagado.

Tambin debe estar acorde al volumen que posea el material que se va ha

trabajar y a la ubicacin de la planta.

Y al realizar la mquina el trabajo de triturado debe estar acorde a las necesidades, en tiempo de horas de trabajo y capacidad de produccin.

2.2.5 ASPECTO DE LA MQUINA.

Es muy importante, ya que su esttica y acabado de construccin influye para su

aceptacin en el mercado local.

2.2.6 ERGONOMA DE LA MQUINA.

El objetivo de este mbito son los consumidores, usuarios y las caractersticas del

contexto en el cual el producto es usado. El estudio de los factores ergonmicos

en los productos, busca crear o adaptar productos y elementos de uso cotidiano o

especfico de manera que se adapten a las caractersticas de las personas que

los van a usar. Es decir la ergonoma es transversal, pero no a todos los

productos, sino a los usuarios de dicho producto.

27

El diseo ergonmico de productos trata de buscar que stos sean: eficientes en

su uso, seguros, que contribuyan a mejorar la productividad sin generar

patologas en las personas, que en la configuracin de su forma indiquen su modo

de uso, etc.2

El diseo ergonmico del puesto de trabajo debe tener en cuenta las

caractersticas antropomtricas de la poblacin, la adaptacin del espacio, las

posturas de trabajo, el espacio libre, la interferencia de las partes del cuerpo, el

campo visual, la fuerza del trabajador y el estrs biomecnico, entre otros

aspectos. Los aspectos organizativos de la tarea tambin son tomados en

cuenta.3

Considerando el contexto sobre ergonoma para el diseo o fabricacin de un

producto o mquina se establece la altura del molino triturador de botellas

plsticas.

La respectiva altura es obtenida con las estaturas ms comunes en nuestro medio

laboral, para luego efectuar una media aritmtica y as obtener la altura que

permita la adecuada operacin; Por el operario sin producirle ningn tipo de

molestias o lesiones.

Tabla 2.1 Promedio de estaturas.

FUENTE: Los autores.

2 http://es.wikipedia.org/wiki/Ergonom%C3%ADa, Pg. 2 3 Ibd. 2 , Pg. 5

MUESTRA ESTATURA (cm.) Muestra 1. 160 Muestra 2. 165 Muestra 3. 170 Muestra 4. 175 Promedio. 167.5

28

El promedio de estaturas es igual a un metro con sesenta y ocho centmetros, si

se considera que la altura ideal de trabajo de un hombre en pie de esta estatura

es el nivel del codo flexionado se establece que la altura del molino debe ser entre

90 y 100 centmetros para una mejor operacin laboral.

2.2.7 FUNCIONALIDAD.

La mquina tendr un alto grado de seguridad en su maniobrabilidad y

funcionalidad, debido al riesgo que puede sufrir el operador, si no tiene el debido

cuidado, por lo tanto se debe dar a conocer al usuario las normas de uso del

mecanismo para que se pueda establecer que sea fiable y digna de confianza en

el instante de ser operada.

Adems se debe tener en cuenta la capacidad de trabajo, para no exceder en

rangos mayores o menores para la cual esta diseado el molino triturador, y debe

ser utilizada especficamente para el trabajo indicado.

2.3 PLANTEAMIENTO DE ALTERNATIVAS.

En la actualidad existen diferentes tipos de molinos trituradores para plstico, que

van clasificados por su diseo, funcionamiento, de acuerdo al tipo de material a

triturar y capacidad de produccin del material cortado.

Para la elaboracin del presente proyecto se expone tres tipos de trituradores que

son considerados los ms sencillos, comunes, econmicos y similares en sus

caractersticas tcnicas, para la trituracin de plstico.

- Triturador de 2 cuchillas giratorias y 2 cuchillas fijas.

- Triturador de 3 cuchillas giratorias y 2 cuchillas fijas.

- Triturador de 6 cuchillas giratorias y 2 cuchillas fijas.

29

2.3.1 ALTERNATIVA 1 (Triturador con un eje rotor de 2 aletas con 2 cuchillas

giratorias y dos cuchillas fijas).

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

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

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

Este tipo de molino o triturador esta compuesto por un eje porta cuchillas que

tiene dos aletas, que ayudan al arrastre del material para ser triturado. En los

extremos del eje se encuentran las cuchillas mviles que son sujetas por medio

de pernos. Est fabricado en acero.

En la cmara de trituracin se ubican las cuchillas fijas que van empernadas en la

parte frontal y posterior, tambin se encuentran los orificios para la fijacin de los

30

rodamientos de pared que sujetan al eje rotor de una manera flotante. Mientras

que en la parte inferior se encuentra el tamiz o malla de sernimiento. Est

construida en acero con perforaciones que facilitan el desalojo del material

cortado.

La estructura o cuerpo esta hecho de acero en donde se monta el motor elctrico

para su accionamiento.

Tiene una produccin de 10 kg / h

Ventajas.

- Fcil mantenimiento.

- Facilidad en su transportacin.

- Seguridad de accidentes para el operador.

- Bajo consumo de energa para su funcionamiento.

- Facilidad de operacin.

- Bajo costo de mantenimiento en el afilado de las cuchillas.

- Facilidad de adquisicin de las cuchillas de corte en el mercado local.

Desventajas.

- Produce ruido durante la accin de corte o triturado de plstico.

- Dificultad en la construccin del eje rotor.

2.3.2 ALTERNATIVA 2 (Triturador con un eje rotor cilndrico con 2 cuchillas

giratorias y dos cuchillas fijas).

En la figura (2.2) se establece como la alternativa 2 al molino triturador de tres

cuchillas giratorias y dos cuchillas fijas con todos sus elementos.

31

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

cuchillas fijas

El eje rotor de est tipo de triturador es de forma cilndrica; Las cuchillas mviles

se insertan en una ranura y son asegurados con tres prisioneros. Su fabricacin

se la realiza por medio de mecanizado y arranque de viruta, est fabricado en

acero.

La cmara de molienda esta fabricada con placas de acero de un cuarto de

espesor, Adems la cmara de molienda forma parte del cuerpo o estructura del

molino. Dentro de la cmara se encuentran las cuchillas fijas que son dos.

El tamiz es la placa de cernido, posee perforaciones en toda el rea y permite la

evacuacin del material cortado est sujeto por medio de pernos a la cmara de

trituracin.

32

El motor elctrico est colocado con pernos a un costado de la estructura que es

de acero electro soldado. 4

Tiene una capacidad de produccin de 10 kg / h

Ventajas.

- Bajo costo de fabricacin.

- Facilidad de operacin.

- Por su simplicidad es de fcil y econmico mantenimiento.

- Seguridad de accidentes para el operador en el instante de su

funcionamiento.

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

Desventajas.

- En el instante de cambio de cuchillas se debe retirar la tolva. - Produce ruido durante la accin de corte o triturado de plstico.

- Dificultad de conseguir en el mercado local las cuchillas de corte.

4 www.uam.com.mex.

33

2.3.3 ALTERNATIVA 3 (Triturador con rodillos de prensado, con un eje rotor

cilndrico con 2 cuchillas giratorias y 2 cuchillas fijas).

Por ltimo la alternativa 3 Triturador con rodillos de prensado, con un eje rotor

cilndrico con 2 cuchillas giratorias y 2 cuchillas fijas

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

Este tipo de triturador est construido en dos partes:

- La tolva, los rodillos de prensado, la cmara de trituracin, el eje porta

cuchillas y las cuchillas fijas forman un solo cuerpo.

- Mientras que el tamiz, el apoyo del motor elctrico y el orificio de descarga

se encuentran formando la base.

El eje porta cuchillas es de forma circular cada 180 grados se insertan las

cuchillas para el corte del material, esta construido en acero mecanizado por

arranque de viruta.

34

Los rodillos de prensado poseen revoluciones de giro de transmisin mucho

menor que el eje rotor y los dos mecanismos reciben el movimiento del motor

elctrico.

La cmara est elaborada en hierro fundido donde se colocan las cuchillas fijas

por medio de pernos.

La base que contiene el motor elctrico, y sostiene el tamiz que est construido

en acero electro soldado.

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

- El material a triturar es prensado por la misma mquina.

- Facilidad de operacin por parte del operador.

- Seguridad de operacin para el operador durante su funcionamiento.

Desventajas.

- Elevado costo para su fabricacin.

- Mayor peso, por lo cual dificulta su transportacin.

- Alto costo de mantenimiento.

- Produce ruido durante la accin de corte o triturado de plstico.

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

35

2.4 SELECCIN DE LA ALTERNATIVA MS VIABLE.

En la tabla 2.2 se realiza la comparacin de los parmetros de diseo, los mismos

que multiplicados por un factor de ponderacin, ayudan a obtener un resultado

real de los parmetros que influyen para la eleccin del triturador ms adecuado,

entre las tres alternativas.

El valor de los factores de ponderacin se califica de acuerdo a la importancia de

cada uno de los parmetros, resultados obtenidos por encuestas.

Tabla 2.2 Calificacin de alternativas.

FUENTE: Los autores

ALTERNATIVA 1 ALTERNATIVA 2 ALTERNATIVA 3 PARMETROS Factores de Calific. Valor Calific. Valor Calific. Valor Pondera. Costo de fabricacin. 0.2 9 1.8 9 1.8 8 1.6 Facilidad de operacin. 0.15 10 1.5 10 1.5 10 1.5 Seguridad de operacin. 0.2 10 2.0 10 2.0 10 2.0 Costo de afilado. de las cuchillas 0.1 10 1.0 10 1. 0 8 0.8 Facilidad de mant. 0.15 10 1.5 9 1.35 9 1.35 Aspecto de la mquina. 0.05 10 0.5 8 0.4 8 0.4 Capacidad de produccin. 0.1 10 1.0 9 0.9 9 0.9 Consumo de energa para su funcionamiento. 0.05 10 0.5 10 0.5 10 0.5

1.0 9.8 9.45 9.05

36

Al analizar cada parmetro que interviene en la calificacin para la seleccin de la

alternativa ms viable, se considera los aspectos econmicos, tiempo, esttica,

produccin y seguridad. Siendo el ms alto el que mayores beneficios y ventajas

proporcione sobre cada una de las alternativas propuestas.

La evaluacin numrica anterior que se da a cada factor que interviene en la

calificacin de las alternativas se considera con los puntajes de:

10 puntos ---------- Mayor beneficio o mayor ventaja.

9 puntos ---------- Beneficio medio o ventaja media.

8 puntos ---------- Bajo beneficio o baja ventaja.

Siendo la sumatoria de los puntajes el valor ms alto el que otorgue mayor

ventaja para la eleccin de la alternativa ms viable. Donde se aplicarn las

condiciones y necesidades bsicas del diseo.

2.4.1 CONCLUSIN DE LA EVALUACIN.

Despus de haber efectuado el anlisis, se procede a la seleccin de la mejor

alternativa, obteniendo como resultado al molino triturador de dos cuchillas

giratorias y dos cuchillas mviles, con un total de 9.8 puntos, que es el ms

idneo y aceptable para el diseo y construccin.

La alternativa seleccionada tendr una capacidad de produccin de 10 kg / h para

un servicio diario de trabajo de 8 horas.

Se debe tomar muy en cuenta que dentro de nuestro medio, la mquina que se

eligi no tenga problemas de eleccin de materiales y procesos de fabricacin al

ser utilizados en el maquinado y diseo para la construccin.

37

2.5 ESTUDIO DE LA ALTERNATIVA SELECCIONADA.

Despus de escogida la alternativa ms idnea, el proyecto se debe encaminar a

la realizacin de un anlisis que permita una profundizacin ms amplia y

detallada de la funcionalidad de este equipo.

El anlisis se fundamenta en los siguientes trminos:

- Funcionamiento del molino triturador.

- Materiales a ser utilizados en su construccin.

- Aplicacin de tcnicas y normas de construccin.

- Sistemas de fijacin y unin de elementos.

Siendo factores que afectan directamente en la calidad, apariencia y normas de

uso; Factores que son de importancia para la aceptacin del proyecto.

2.5.1 FUNCIONAMIENTO DEL MOLINO TRITURADOR.

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

Al encender el molino triturador por medio del interruptor de ignicin empieza a

girar el motor elctrico este movimiento es transmitido al eje porta cuchillas a

travs de poleas y correas de transmisin, girando as el eje que contiene las

cuchillas mviles de corte.

La materia prima es introducida por la tolva que se encuentra en la parte superior

del molino, cuando el material es presionado entre las cuchillas fijas y las cuchillas

mviles se produce el corte. El plstico cortado se mantiene en la cmara de

molido para seguir siendo arrastrado y cortado hasta alcanzar las dimensiones

adecuadas para pasar por el tamiz que puede tener orificios desde 0,4 mm hasta

0,14 mm de dimetro. Esta malla se encuentra en la parte inferior del triturador

que es la parte de descarga o fin del proceso.

38

Los tres tipos de trituradores mencionados anteriormente tienen el mismo

principio de funcionamiento la nica diferencia entre ellos es la forma y

dimensiones del eje porta cuchillas, el nmero de cuchillas mviles, el aspecto

fsico en la estructura y la cantidad de produccin por hora.

2.5.2 MATERIALES A SER UTILIZADOS EN SU CONSTRUCCIN.

Al encontrar en el mercado local una gran variedad de productos de acero de las

normas ASTM, AISI, SAE, INEN y ASSAB tales como ejes redondos, ejes

rectangulares, planchas de acero de espesores muy delgados hasta los ms

gruesos, perfiles estructurales en diferentes dimensiones, formas y espesores

para la aplicacin de acuerdo a la necesidad; Y partiendo como base al estudio

de diseo y seleccin de elementos, todas las partes que forman el molino

triturador estn construidas en acero, variando para su utilizacin nicamente el

tipo de material, espesor, calidad y norma de fabricacin.

2.5.3 APLICACIN DE TCNICAS Y NORMAS DE CONSTRUCCIN.

Para dar configuracin de acuerdo al diseo de cada elemento que conforman la

mquina se utilizaran todas las tcnicas de conformado para el acero ya sea por

medio de arranque de viruta, esmerilado, perforado y pulido con el uso de

maquinaria destinada al torneado, fresado y rectificado.

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

normas de seguridad.

39

2.5.4 SISTEMAS DE FIJACIN Y UNIN DE ELEMENTOS.

El molino triturador consta de elementos que deben ser fijados entre s por medio

de elementos roscados es decir pernos y tuercas en el mercado local se

encuentra una gran variedad de ellos bajo la norma SAE y con distintos grados de

dureza, dan garanta y seguridad a los elementos que unen entre s.

Los elementos que se encuentran unidos con pernos y tuercas son: Los

rodamientos de pared, el tamiz, el protector de correas de transmisin, el motor

elctrico las cuchillas fijas y mviles.

El molino triturador tambin posee partes tales como las placas que forman la

cmara de molienda y la estructura soporte, tienen que ser unidos entre s para

formar el elemento propiamente detallado. La unin por soldadura por arco

elctrico con electrodo revestido es una tcnica segura, econmica y proporciona

una buena esttica al producto terminado.

40

CAPITULO III

DISEO Y CONSTRUCCIN DEL MOLINO TRITURADOR

3.1 DISEO, CLCULO Y SELECCIN DE ELEMENTOS.

Para dar principio al proceso de clculo, diseo y seleccin de elementos que

componen el molino triturador se determinan las dimensiones generales de

acuerdo a condiciones de labor, despus de un proceso de observacin y el afn

de cumplir con los requerimientos de los operarios de mejorar sustancialmente la

productividad.

La altura de trabajo, debe permitir la operacin de una persona que trabaje en

posicin erguida, colocacin que facilita la labor debido a condiciones

ergonmicas tomando en consideracin que el propsito de este proyecto es que

el operario realice el mnimo esfuerzo en cada operacin y de fcil mantenimiento.

El molino triturador es una mquina que ser ubicad a en un sitio especfico de

trabajo. Razn por la cual, favorece en la utilizacin de un motor elctrico como el

sistema principal de accionamiento mecnico, proporcionando ventajas tales

como disminucin de ruido, mayor economa en el uso de energa y bajo costo en

su mantenimiento.

La utilizacin de correas tipo V para la transmisin de fuerza y movimiento para la

mquina es una opcin de gran ventaja en el desarrollo del proyecto, ya que al

usar una banda de transmisin se obtiene una mayor eficiencia, disminucin de

ruido y un bajo costo econmico; En comparacin con las transmisiones por

cadena y piones.

De igual manera para el clculo de ejes se obtendr el material adecuado con su

respectiva dureza para la fabricacin del eje rotor.

41

La eleccin de rodamientos, chumaceras, cuchillas y pernos se fundamentar en

el anlisis de fuerzas, y la ayuda de manuales o catlogos.

Para otros elementos que componen el triturador para plstico como son la

estructura electrosoldada para el cuerpo y soporte del eje, la tolva de

alimentacin, el tamiz de cernimiento, se emplearn los respectivos centros de

gravedad, fuerzas, parmetros de funcionamiento y de diseo para su

construccin.

3.2 CLCULO DEL NMERO DE REVOLUCIONES PARA EL CORTE.

El espesor comnmente utilizado para la fabricacin de los envases de PET es de

3mm, es por ello que la energa necesaria para provocar la fractura y ruptura total

del material, definida como energa de impacto de la prueba Izod NIIE=0.285jse

requiere una fuerza de de 14.89N1. Segn un estudio de polmeros realizado por

el Instituto Tecnolgico de Celaya al PET.

Para poder calcular el nmero de revoluciones necesarias para el corte de la

botella de PET, es fundamental saber la configuracin geomtrica del eje rotor

con sus respectivas dimensiones. Para as poder calcular el peso total y el

centro de gravedad de las aletas. En la figura (3.1) se muestra la configuracin

geomtrica del eje rotor.

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

42

Figura 3.1 Configuracin geomtrica del eje rotor.

3.2.1 CLCULO DEL PESO DE LAS ALETAS PARA CORTE.

Las aletas para corte se encuentran formadas por tres cuerpos geomtricos que

son: un cuadrante de crculo, un rectngulo y una parbola.

Figura 3.2 Geometra de las aletas para corte

Conociendo las dimensiones de altura, ancho y profundidad de cada una de las

figuras que forman la aleta, se obtiene el volumen, que multiplicado por la

densidad del acero se puede calcular la masa, la misma que por la aceleracin

gravitatoria normal se obtiene el peso de cada uno de los cuerpos.

43

Primero se calcula el volumen total de la figura slida basada en el rea por la

longitud, para luego obtener la masa y por ltimo el peso total. Este procedimiento

se aplica a los tres cuerpos que forman la aleta.

3.2.1.1 Clculo del volumen del cuadrante de crculo.

L*A=V (Ecuacin 3.1)2

Donde: V = Volumen (m3)

A = * R2 / 4 = rea del cuadrante del crculo (mm2) L = Longitud (mm)

Entonces el volumen del cuadrante de crculo es igual a:

L*4R*

=V2

(Ecuacin 3.2) 3

190*4

5.37*=V

2

V = 2.10 * 10-4 m3

3.2.1.2 Clculo de la masa del cuadrante de crculo.

m = d * V (Ecuacin 3.3)4

2 BEER, Ferdinand: Mecnica Vectorial Para Ingenieros, pg. 91 3 Edward Shigley: Diseo de Ingeniera Mecnica, pg. 856. 4 Ibd. 4 pg. 91

44

Donde:

m = Masa (kg.)

d = Densidad del acero 7,850 Kg. / m35

Entonces la masa del cuadrante de crculo es igual a:

m = 7,850 Kg. / m3 * 2.10 * 10-4 * m3

m = 1.65 Kg.

3.2.1.3 Clculo del peso del cuadrante de crculo.

Wcc = m * g (Ecuacin 3.4)6

Donde:

Wcc = Peso del cuadrante de circulo (N).

g = Aceleracin gravitatoria normal.

Entonces el peso del cuadrante de crculo es igual a:

Wcc = 1.65 * 9.8066

Wcc = 16.18N

5 Ibd. 4 pg. 91 6 Ibd. 4 pg. 91

45

3.2.2.1 Clculo del volumen del rectngulo de la aleta.

V = b * h * L (Ecuacin 3.5)7

Donde:

V = Volumen (m3)

b = base (mm)

h = altura (mm)

L = Longitud (mm)

Entonces el volumen del rectngulo que forma la aleta es igual a:

V = 22.5 * 37.5 * 190

V = 1.60 * 10-4 m3

3.2.2.2 Clculo de la masa del rectngulo.

m = d * V

Donde:

m = Masa (kg)

d = Densidad del acero 7,850 Kg. / m3

Entonces la masa del rectngulo que forma la aleta es igual a:

7 Ibd. 4 pg. 92

46

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

m = 1.26 Kg

3.2.2.3 Clculo del peso del rectngulo.

Wr = m * g

Donde:

Wr = Peso del rectngulo (N)

g = Aceleracin gravitatoria normal equivalente a 9.8066

Entonces el peso del rectngulo que forma la aleta es igual a:

Wr = 1.26 * 9.8066

Wr = 12.36 N

3.2.3.1 Clculo del volumen de la parbola.

L*3

h*a=V (Ecuacin 3.6)8

8 Ibd. 4 pg. 471

47

Donde: V = Volumen (m3)

A = a * h / 3 base = rea de la parbola9 (mm)

h = altura (mm)

L = Longitud (mm)

Entonces el volumen de la parbola es igual a:

V = 37.5 * 37.5 / 3 * 190

V = 8.90 * 10-5 m3

3.2.3.2 Clculo de la masa de la parbola.

m = d * V

Donde: m = Masa (kg.)

d = Densidad del acero 7,850 Kg. / m3

Entonces la masa de la parbola es igual a:

m = 7,850 Kg / m3 * 8.90 * 10-5 * m3

m = 0.70 Kg.

9 Ibd. 4 pg. 471

48

3.2.3.3 Clculo del peso de la parbola.

Wp = m * g

Donde:

Wp = Peso de la parbola(N)

g = Aceleracin gravitatoria normal equivalente a 9.8066

Entonces el peso de la parbola es igual a:

Wp = 0.69 * 9.8066

Wp = 6.77N

El peso total de las aletas es igual a la suma de los tres cuerpos por el nmero de

aletas.

Wt = (Wcc + Wr + Wp) * 2 (Ecuacin 3.7)

Donde: Wt = Peso total de las aletas (N)

Wcc =