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EXPODIME “FEBRERO 2002”

Granuladora para Reciclaje de Mermas en la Inyección de Plásticos

con una Capacidad de 150 Kg/Hr Iñiguez Magallanes Claudio, Reyes César Donaldo donaldoreyes@hotmail.com

Sánchez Cuéllar Luis Manuel lsanchez@imeval.com, Urzúa Martínez Luis DavidLuis_urzua@hotmail.com RESUMEN DEL PROYECTO Al observar la necesidad en la industria nos percatamos que no todas las empresas pueden equiparse con una

granuladora para reciclar las mermas producto de la inyección de plástico, por lo que tratamos de hacer una

máquina confiable y con un costo no muy elevado. El plástico reciclado no tendrá las mismas propiedades pues

ya ha pasado por un proceso de calentamiento, pero este plástico puede ser utilizado en pruebas hechas a

moldes que se inyectan por primera vez y esto haría que el gasto del material fuera menos lo cual haría más

redituable este proceso, a la vez que estaremos cuidando el medio ambiente.

Debido que la máquina granuladora es la primera construida por nosotros es un prototipo, y no queda exenta de

posibles modificaciones en el futuro para optimizar su funcionamiento. A nuestro criterio definimos las piezas

que diseñamos, dimensionamos geométricamente o seleccionamos tomando en cuenta las expectativas

establecidas y así lograr que se cumplan.

Al recuperar el material de las piezas que no pasan las especificaciones de calidad que requiere la empresa

estaremos reciclando, lo cual es muy importante en la actualidad en una sociedad que día a día se interesa más

y más por el bienestar del planeta, pues este ha sufrido grandes desequilibrios en el medio ambiente lo que nos

tiene preocupados a la mayoría, al mismo tiempo de reciclar la empresa obtiene ganancias al reutilizar el

plástico que ellos consideran como desecho. Todo esto resulta benéfico a la sociedad en general, y aunque

nosotros no recibamos ganancias, monetariamente hablando, ayudamos a la conservación del planeta al frenar

el acelerado consumo de los recursos no renovables. En la industria donde se maneja la inyección del plástico

se podrá observar el mayor aprovechamiento del equipo pues obtendrán mayores utilidades al trabajar con

materia prima obtenida del reciclaje. Esto podría llevar a este prototipo a ser un auxiliar muy importante en

los sistemas de producción moderna, lo que implicaría la manufactura en serie siempre y cuando sea como lo

hemos planeado desde un principio, eficiente y un costo no muy elevado.

ANTECEDENTES La historia y evolución del molino se remonta al siglo VII d.C. en la antigua Persia, después se

extendieron a China y Oriente Medio, llegando a Europa en el siglo XII, principalmente a Francia e Inglaterra.

La creación del molino fue principalmente porque el hombre necesitaba una manera más rápida de triturar o

hacer polvo granos como el maíz, trigo, cebada, avena y centeno para elaborar productos alimenticios para

consumo humano y animal. Anteriormente los primeros molinos consistían en estructuras de madera y el

elemento triturador estaba hecho de piedra. Las fuentes de energía utilizadas para hacer girar ese mecanismo

eran fundamentalmente en base al viento, el agua y en algunos otros la fuerza de humanos y animales.

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Los molinos que utilizaban energía eólica eran o son grandes construcciones que cuentan en su exterior

con aspas orientables para aprovechar al máximo la corriente de aire. La estructura del molino tiene forma

cónica por lo que en su base tiene todo el mecanismo del molino.

El molino hidráulico era en si una cabaña asentada a al orilla de un río el cual proporcionaría la energía

para accionar una turbina y esta a la vez movía la piedra moledora de granos.

En el pasado las civilizaciones aprovechaban al molino como parte de un proceso para llegar a un

producto final (harina, pan, etc.) no era tomado en cuenta para el reciclaje de piezas defectuosas o mermas de

producción. Todo comenzó con la revolución industrial y la producción en serie y en consecuencia la búsqueda

del aprovechamiento máximo de los recursos. Al molino se le considera como una máquina de alta eficiencia en

función de la cantidad de producto que se le suministra y la materia prima que entrega, el desperdicio no existe,

toda la materia prima puede ser nuevamente aprovechable.

La evolución del molino ha sido a causa del desarrollo de nuevos materiales tales como plásticos, los

cuales pueden ser reutilizables debido a sus propiedades químicas y físicas. Hoy en día la tendencia a la

creación de materiales va basada al desarrollo sustentable en la que el molino es parte importante del proceso

de reciclaje.

DISEÑO DE LA FLECHA

Tomando en cuenta las dimensiones de las cuchillas que encontramos disponibles en el mercado, se

propone como punto de partida 101.6 mm ( 4” ), ya que las cuchillas van montadas sobre la flecha y esta debe

tener el cuerpo suficiente para la sujeción de las mismas. También es pertinente conocer a que esfuerzos va a

estar sometida la flecha, teniendo en consideración la potencia que va a transmitir así como la velocidad a la

que va a girar. Para el diseño de la flecha necesitamos conocer su esfuerzo máximo a al torsión y para conocer

dicho esfuerzo es necesario conocer también el Momento Torsionante .

Datos:

n = 1800 rpm

d = 101.6 mm

p = 7.5 hp

Primero hay que conocer el momento torsionante:

Mt = ( 716.2 ) ( 10 ³ ) ( P / n ) � ( kg cm )

Mt = ( 716.2 ) ( 10 ³ ) ( 7.5 / 1800 ) = 2,984.16 kg cm

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Ahora conociendo el momento torsionante, determinamos el Esfuerzo Máximo a la Torsión.

τ = ( 5.1 * Mt ) / d ³ = ( 5.1 * 2984.16 ) / ( 101.6 ) ³ = 0.1451 kg / mm ²

Conociendo ahora el Esfuerzo Máximo a al Torsión, sacamos su esfuerzo a la cedencia para conocer el

material que se utilizara para su construcción.

Sy = ô * 12 Factor de diseño.

Sy = ( 0.1451 ) ( 12 ) = 1.74 kg / mm ²

Teniendo el valor de Sy, localizamos el dato en las tablas de los valores de los aceros y encontramos que el

acero AISI 4140-T es el optimo para la construcción de la flecha.

En este dibujo se observa que en los extremos de la flecha existe una reducción de diámetro de 6.35 mm,

dicha reducción esta ubicada de los extremos de la flecha hacia el centro de la misma a una distancia de 25.4

mm de cada lado.

Las antes mencionadas reducciones son para el posterior montaje de la flecha en las chumaceras que

servirán de soporte para la misma.

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DIMENSIONAMIENTO GEOMÉTRICO

ESTRUCTURA

Esta sección tiene como objetivo principal el desarrollo de las medidas de la estructura de la granuladora,

dentro de la cual se incluye: el deposito y la tolva.

Tomando en cuenta los elementos que van montados dentro de la misma estructura, se dimensiono de tal

manera que alojara en forma ordenada y adecuada los elementos tales como el motor, el deposito, el

dispositivo de corte, etc.

También se procuro que la maquina fuera compacta y ala vez rígida, por lo que él material utilizado es PTR

Estructural de 1” x 1”, seleccionado por su valor de tabla que nos indica que en tramos de 1 m de longitud

soporta de 800 kg a 1000 kg.

Dicha estructura será cubierta por laminas calibre 20, para brindarle cuerpo y estética a la granuladora.

Como se muestra en la figura anterior, las dimensiones de la maquina son :

2.40 m altura

1.0 m frente

1.0 m ancho

Tolva: .70 m x 1 m x 1 m

Deposito: .50 m x .57 m x 1.5 m

Alimentación: .30 m x .90 m x 1 m

Caja de Control Eléctrico: .30 m x .30 m x .30 m

CONTROL ELECTRICO

Se trata de diseñar un circuito de control eléctrico eficiente conjugado con una serie de elementos de

protección al motor y de prevención de incidentes de los operadores de la Granuladora. La maquina a sido

montada con elementos que en caso de detectar algún riesgo en la operación de la misma, invalida el sistema

de arranque hasta que las condiciones de seguridad sean las optimas.

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RESULTADOS

PARO

ARRANQUE

2

3

1

4

56

7

PARTES DIMENSIONADAS

PARTES SELECCIONADAS

PARTES DISEÑADAS

En la figura se muestra la disposición de componentes asi como señalando que componentes fueron dimensionados, seleccionados o diseñados. La Granuladora será capaz de granular la mayoría de los plásticos existentes, dentro de las normas no se mencionan especificaciones para molinos o granuladoras destinados a uno o varios tipos de plásticos; solo mencionan características generales pero nada en particular. Por lo que si nosotros respetamos la norma podemos tomar esa característica. En realidad no existieron problemas relevantes y que perjudican en forma drástica a la Granuladora se ha creado una granuladora mas eficiente y sencilla que es lo que se pretendía .

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REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Páginas en Internet: www.app.es/emitec/pc/pu/47/r47s4003.htm www.molinos.es/s5673.htm www.secofi.gob www.fernite.co www.sotec.mx Bibliografía:

- Manual del Ingeniero Mecánico, autor Marks, tomo I y II. - Mecánica de Materiales, autor Mohd. - Mecánica de Materiales, serie Schauwn.