Unidad 1

Matriz del Factor Interno de la máquina trituradora de PET.

FACTORES DETERMINANTES DEL

ÉXITO

PESO

CALIFICACIÓN

PESO PONDERADO

FORTALEZAS INTERNAS

Pocos centros de acopio del PET. .18 4 .72

Capacidad de producción de las maquinas

.15 3 .30

Promover la cultura ambiental. .10 2 .20

Conocimientos para desarrollar procesos desde la parte técnica.

.10 2 .20

Conocimiento del mercado. .10 2 .20

Venta del material obtenido por el reciclaje

.08 1 .08

DEBILIDADES INTERNAS

Falta de empeño .05 1 .05

Falta de conocimiento en el proceso del acopio del PET.

.09 2 .18

Falta de colaboración en la sociedad. .15 3 .45

Costos de operación del reciclaje .10 1 .10

TOTAL 1 2.48

El total ponderado de 2.48, representa que la máquina trituradora de PET puede aprovechar de

mejor forma sus fortalezas antes sus debilidades obteniendo una mayor ventaja competitiva en el

mercado.

Matriz del Factor Externo de la máquina trituradora de PET.

El total ponderado de 2.91, refleja que la máquina trituradora es factible considerando mas sus

oportunidades que sus amenazas, sin embargo se deben considerar las diversas maquinas

trituradoras que existen.

FACTORES DETERMINANTES DEL

ÉXITO

PESO

CALIFICACIÓN

PESO PONDERADO

OPORTUNIDADES EXTERNAS

Descontaminación ambiental .13 4 .52

Generar ingreso .11 4 .44

Aprovechamiento de los recursos materiales reciclados

.12 3 .36

Generación de empleo. .08 2 .16

El reciclaje químico es casi inexistente .09 4 .36

Competencia en la realización de máquinas trituradoras

.07 1 .07

AMENZAS EXTERNAS

Desconocimiento del proceso de reciclaje.

.08 3 .24

Sociedad desinformada del problema ambiental.

.06 2 .12

Desinterés en la sociedad por el reciclaje .10 3 .30

Falta de cultura .09 3 .27

Materiales contaminados .07 1 .07

TOTAL 1 2.91

Matriz MPC

Fortalezas, Oportunidades, Debilidades, Amenazas. (DOFA de la Máquina Trituradora de PET)

OPORTUNIDADES

Descontaminación ambiental

Generar ingreso Aprovechamiento de los recursos materiales reciclados

Generación de empleo. El reciclaje químico es casi inexistente

Competencia en la realización de máquinas trituradoras

AMENZAS

Desconocimiento del proceso de reciclaje.

Sociedad desinformada del problema ambiental. Desinterés en la sociedad por el reciclaje

Falta de cultura Materiales contaminados

FORTALEZAS

Pocos centros de acopio del PET. Capacidad de producción de las

maquinas Promover la cultura ambiental. Conocimientos para desarrollar procesos desde la parte técnica.

Conocimiento del mercado. Venta del material obtenido por el

reciclaje

Estrategias FO

Conocimiento del mercado en mejorar el medio ambiente Fomentarle el empleo

Buscar ganancia con la venta de material obtenido del reciclado

Mayores centros de acopio para lograr la descontaminación ambiental.

Actualización en procesos de reciclaje

Estrategias FA

Mejorar el conocimiento para ganar a la competencia Crear centros de acopio y concientizar a las

personas para generarles un interés por el reciclaje. Venta del PET como fuente de ingresos y partir de

ahí para comenzar con una cultura.

DEBILIDADES

Falta de empeño

Falta de conocimiento en el proceso del acopio del PET.

Falta de colaboración en la sociedad. Costos de operación del reciclaje

Estrategias DO

El no desempeño a la ayuda de descontaminación ambiental

El no saber cómo se aprovecha y se acopia el PET Buscar elevar el consumo del producto y obtener

ganancias. Consumo bajo y poca generación de empleos.

Estrategias DA

Buscar el mejor manejo en materiales contaminados al momento de reciclar

Aumentar el abastecimiento con la colaboración de la comunidad

Fortalecer los conocimientos del manejo de los recursos

Unidad

2

Elaboración de un protocolo de investigación

Antecedentes del problema

De acuerdo al Plan Nacional de Desarrollo en México cada año se generan

alrededor de 40 millones de toneladas de residuos sólidos.

El Instituto Nacional de Ecología, manifestó que la generación de residuos sólidos

urbanos se incrementa en un 2.2%.

El 65% de los envases elaborados de PET se utilizan para la fabricación de

refrescos.

México es el segundo consumidor a nivel internacional de la resina PET para la

producción de botellas. Ya que es el segundo consumidor mundial de refrescos

De acuerdo a las cifras publicadas por el periódico La Jornada cada mexicano

consume 152 litros de refresco anualmente

Se estima que para producir 1 tonelada de plástico PET se requieren 17

barriles de petróleo.

México requieren 10.20 millones de barriles de petróleo anualmente.

El PET, es el plástico de más fácil obtención, manejo y reciclado, del cual se

obtienen diversos derivados para distintas industrias, como la textil, la alimenticia,

para el aseo de la casa como escobas y cepillos, y la fabricación de flejes y

láminas. Aunque este plástico representa menor daño ambiental físico (contrario al

PVC, el cual es un riesgo latente al ambiente), en su proceso de elaboración se

emplean metales pesados que son liberados en forma de gas al ambiente.

Planteamiento del problema

Actualmente día con día en México se producen alrededor de miles toneladas de

basura, los plásticos forman una parte importante y entre estos el Pet sobresale.

Por lo cual el proyecto basa en una nueva forma de gestión de los residuos

sólidos, involucrando a toda la sociedad en general. Afrontando el problema de los

residuos desde su origen, centrándose no solo en el tratamiento de la basura para

ser reciclada, sino recuperar el material orgánico y un mejor diseño de los

productos para que, de esta forma mejorar su vida útil, implica un cambio de

conciencia en muchos niveles de lo que significa basura y de la utilidad de la

misma.

Considerando que la mayoría de los plásticos son utilizados para envases de

bebidas carbonatadas, aguas, aceites, alimentos, medicamentos y cosméticos. Si

son recuperados apropiadamente, pueden ser una materia muy valiosa puesto

que pueden ser reutilizados para desarrollar ciertos productos y de esta manera

aprovechar al máximo los desechos plásticos y reducir la contaminación

ambiental.

Por lo cual es fundamental que la sociedad tenga conocimiento de este fenómeno

y tome las medidas precautorias necesarias.

En este caso se utilizara un Molino de Plásticos para así poder rebajar a un

tamaño determinado el PET y hacer más fácil y sencillo su reciclado para una

posterior producción.

Objetivos de la investigación.

Se Mejorara e incrementara el reciclaje del plástico mediante la implementación de

la máquina trituradora de plástico así también se disminuirá la contaminación y se

generaran fuentes de empleo en la sociedad.

Objetivos específicos

Elaborar una máquina que nos ayude a reciclar de una forma adecuada el Pet.

Disminuir la contaminación.

Generar empleos.

Abaratar costos de fabricación

Formulación de hipótesis o supuestos

La máquina efectuara la labor de triturar, el plástico (PET) de una forma rápida,

segura y eficaz obteniendo con esto el poder de reutilizar este material plástico ya

transformado en nuevos objetos como lo son recipientes, además de abaratar el

procesamiento de dicho plástico.

(Considerando las características funcionales de los trituradores para el plástico

PET comerciales, es posible el mejoramiento de dichos trituradores guiado a cubrir

las necesidades básicas para el triturado de dicho materia reducir el costo de

elaboración, así como fácil uso y mantenimiento, además del aumento de la

eficiencia y rapidez en el triturado del PET con lo que se reducirá el capital

invertido para la obtención, uso y mantenimiento del equipo).

Justificación:

El presente proyecto tiene como finalidad ayudar a resolver el problema de la

contaminación por uso inmoderado de plástico PET, mediante la aplicación del

reciclaje mecánico, es decir, por medio de la trituración para darle un nuevo uso

comercial.

El problema de la contaminación es una situación que todos hemos visto crecer

con el paso del tiempo pero hasta ahora no se han presentado alternativas para

darle solución.

El motivo principal por la cual se decidió abordar este problema es porque,

actualmente la principal forma de obtener ingresos es mediante procesos que le

reditúen algo al ambiente, que no lo perjudiquen y consideramos el reciclaje como

una forma de preservar los recursos naturales y al mismo tiempo acrecentar los

recursos económicos, aunque claro está que el mercado de los plásticos no es el

mejor pagado, sin embargo es aquel que se encuentra presente en mayor

volumen.

Pensando esto disminuirá la contaminación y aumentara el reciclaje el cual es una

forma de contribuir en el cuidado del medio ambiente, pues este material no

podemos eliminar pero si podemos reutilizar.

Ya que la contaminación es un problema que nos perjudica día a día pues los contaminantes están siempre a nuestro alrededor y nosotros somos los únicos que podemos resolver este problema que es (“el problema que realizamos todos”) y mientras no cambiemos la mentalidad de las personas seguiremos destruyendo nuestro planeta tierra, es por lo cual se pretende realizar esta máquina para tratar de disminuir la contaminación.

Diseño del Marco Teórico

El PET es un tipo de materia prima plástica derivada del petróleo, correspondiendo su fórmula a la de un poliéster aromático. Su denominación técnica es Polietilén Tereftalato o Politereftalato de etileno. Empezó a ser utilizado como materia prima en fibras para la industria textil y la producción de films

El PET (Poli Etilén Tereftalato) perteneciente al grupo de los materiales sintéticos

denominados poliésteres, fue descubierto por los científicos británicos Whinfield y

Dickson, en el año 1941, quienes lo patentaron como polímero para la fabricación

de fibras. A partir de 1946 se lo empezó a utilizar industrialmente como fibra y su

uso textil ha proseguido hasta el presente. En 1952 se lo comenzó a emplear en

forma de film para el embasamiento de alimentos. Pero la aplicación que le

significó su principal mercado fue en envases rígidos, a partir de 1976; pudo

abrirse camino gracias a su particular aptitud para el embotellado de bebidas

carbonatadas.

Unidad repetitiva de PET

DESVENTAJAS DEL PET

Intemperie.- No se aconseja el uso permanente en

intemperie debido a que los cambios de

temperatura y humedad pueden

cambiar drásticamente las

propiedades.

Secado.-A fin de evitar pérdida de propiedades. La

humedad del polímero al ingresar al proceso debe ser de máximo

0.005%

Costo de equipamiento.- Los

equipos de inyección soplado con

biorientación suponen una buena

amortización en función de gran

producción

Temperatura.- Los poliésteres no mantienen

buenas propiedades cuando se les somete a

temperaturas superiores a los 70 grados..

Transparencia y brillo con efecto lupa.

Procesable por soplado, inyección, extrusión.

Apto para producir frascos, botellas, películas, láminas, planchas y piezas.

Excelentes propiedades mecánicas.

Esterilizable por gamma y óxido de etileno.

Propiedades del PET

Ventajas y desventajas del PET

VENTAJAS DEL PET

Propiedades únicas.- Claridad, brillo, transparencia, barrera a

gases u aromas, impacto, termoformabilidad, fácil de imprimir con tintas, permite

cocción en microondas.

Costo/Performance.- Según estudios el precio del PET ha sufrido menos oscilaciones que el de otros polímeros como lo son el PVC-PP-

LDPE-GPPS en estos últimos 5 años.

Reciclado.- El PET puede ser reciclado dando lugar al material

conocido como RPET, a principios del surgimiento del reciclaje del

PET el producto resultante de este el cual es el RPET no podía

emplearse para producir envases para la industria alimenticia debido a que las temperaturas implicadas

en el proceso no eran lo suficientemente altas como para

asegura la esterilización del producto en la actualidad sea solucionado este problema .

Disponibilidad.- Hoy se produce PET en Sur y

Norteamérica, Europa, Asia y Sudáfrica.

Alternativas ecológicas

Retornabilidad Reusó de molienda Fibras Polioles para poliuretanos Poliésteres no saturados Envases no alimenticios Alcohólisis/ Metanólisis Incineración.

Datos técnicos

Valores de permeabilidad

Resistencia Química del PET

Gran resistencia a grasas y aceites presentes en alimentos, soluciones diluidas de ácidos minerales, álcalis, sales, jabones, hidrocarburos alifáticos y alcoholes. Poca resistencia a solventes halogenados, aromáticos y cetonas de bajo peso

molecular.

Aplicaciones del PET

Envases Fabricados por inyección o soplado con biorientación, por extrusión o soplado.

Usos Gaseosas, dentífricos, lociones, polvos y talcos, aguas y jugos, shampúes, vinos, aceites comestibles y medicinales, productos capilares, fármacos, industria de la alimentación y laboratorios de cosmética y farmacéuticos.

Valor límite de la viscosidad medido en

ácido dicloroacético a 25°C

1.07

Punto de fusión °C aprox. 252/260

Acetaldehído ppm < 1

Contenido en grupos carboxílicos mval/kg 20

Densidad aparente [g/cm3] aprox. 0.85

Oxígeno 23°C, 100% RF 2

Nitrógeno 23°C , 100% RF

9

Permeabilidad al vapor de agua

0.9

Dióxido de carbono

5.1

Láminas y películas Fabricadas por extrusión plana o coextrusión por burbuja. Películas biorientadas. Usos: Cajas, blisters, pouches para envasado de alimentos, medicamentos, cosméticos. Otros Usos Piezas de inyección, fabricación de plásticos de ingeniería usados para casos de

alta exigencia térmica, mecánica, fabricación de carcasas de motores, envases

resistentes a congelamiento y ulterior auto clavado, monofilamentos resistentes a

temperatura en medio ácido.

Origen de la Trituradora

La historia de las trituradoras se remonta a hace más de 50 años. Con el paso del

tiempo, se han ido mejorando los materiales, los diseños y ha surgido la

especialización según el tipo de trituración (madera, papel, plástico, piedras, etc.).

Pero todas las trituradoras se basan hacia el mismo objetivo que es el de triturar o

cortar en pequeñas dimensiones materiales de todo tipo para su fácil reciclado o

manejo.

El funcionamiento de Estas trituradoras sirven para cortar el PET comúnmente

conocido como plástico, son máquinas con varios dispositivos potentes para poder

dividir en partes más pequeñas el plástico, su apariencia es básicamente como la

de un molino, y varían muy poco dependiendo sus capacidades de volúmenes del

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 cuerpo de la mina de acero inoxidable, caja don salida

para el material ya triturado estas salidas cuentan con otros dispositivos

adaptables a bandas de trasportación para el material, algunas trituradoras son

fijas y otras cuentan con llantitas, la potencia del motor varía dependiendo de la

capacidad de volumen de trituración.

Fundamento teórico

La creación de este tipo de maquinaria empezó por la necesidad de combatir la

contaminación en el medio ambiente, porque año con año contaminamos mas y

mas por la elaboración de productos elaborados de plástico y esto es un gran

problema para la sociedad, ya que todas las personas cuando terminamos de

consumir algún producto con este tipo de material lo arrojamos al medio ambiente.

Trituradora

La trituración es un proceso de reducción de materiales comprendido entre los tamaños de entrada de 1 metro a 1 centímetro (0,01m), diferenciándose en trituración primaria (de 1 m a 10 cm) y trituración secundaria (de 10 cm a 1 cm). Diseño de Elementos de Máquina Los medios de molienda tienen 3 tipos de movimientos: Rotación alrededor de su propio eje. Caída en catarata en donde los medios de molienda caen rodando por la superficie de los otros cuerpos. Caída en cascada que es la caída libre de los medios de molienda sobre el pie de la carga.

Las fuerzas utilizadas en la reducción de tamaño son: la compresión, el cizallamiento, la percusión o impacto y la atracción o abrasión. Todos los aparatos de trituración deben de disponer de una serie de mecanismos o técnicas de autorregulación:

Un sistema o técnica anti desgasté.

Un sistema de regulación de la granulometría del producto.

Un mecanismo anti-intriturables que garantice la integridad de la máquina.

Que hagan frente a una totalidad de problemas, de los cuales resaltamos:

El desgaste continuo del uso intensivo del mecanismo triturador El uso indeterminado del mecanismo, conlleva un desajuste de la

granulometría, con graves consecuencias a la hora de obtener el producto deseado

La indeterminada agresividad del mecanismo, que puede conllevar a la pérdida parcial o total, de una de las partes del mismo, a causa de un fallo en el mecanismo.

FUNCIÓN DE LAS PARTES

CARCASA. Tiene la función de contener todos los elementos que componen la máquina. Proteger al usuario de accidentes con las cuchillas y el material. En ella se colocaran los rodamientos que soportaran los ejes de transmisión. En ella van ir montados los controles de operación de la máquina. Estará sometido a rebotes del material ocasionando un golpeteo de magnitud desconocida.

TOLVA. Su función será el de ser la parte de la maquinaria en la cual se depositarán los envases de PET, para su acumulación y direccionamiento a través de la misma.

CAMARA DE MOLIENDA. Su función será la de cortar en trozos pequeños, y así disminuir el volumen de los envases de PET, este tipo de producto cortado o triturado recibe el nombre de “hojuela”.

NAVAJAS FIJAS Y MOVILES

Se montara en soportes por medio de tornillos. Contará con filo. Estará sometido a presión, torsión e impacto. Tendrá desgaste en los filos. De fácil ajusté.

RODAMIENTOS Tienen como función el soportar los diferentes ejes así como permitir el movimiento de los mismos. Van montados en la carcasa. Soportarán cargas (aún no determinadas).

CRIBA Nos permitirá delimitar el paso de las hojuelas de PET de un tamaño determinado así como protección para el operario.

Modelos matemáticos para la máquina trituradora

Bases del diseño

Ecuaciones de diseño Fracción retenida en cada tamiz ΔǾn = masa de sólidos retenida en el tamiz n/masa total alimentada al tamiz Donde, Djn: fracción retenida en el tamiz n. Fracción retenida acumulada Ǿ = Σ ΔǾn n=1 Donde, n: número del tamiz. j: Fracción retenida acumulada. Densidad de la fracción retenida en cada tamiz Se pesa la muestra que queda en cada tamiz, y se le mide el volumen por desplazamiento de agua, siendo la densidad: ρp= masa de muestra/volumen de agua desplazado por la muestra Potencia de trituración y molienda. Se calcula por la siguiente ecuación: P = T * 0,3162* Wi * (1/√Dpa - √ Dpb) Donde, P: potencia en W. T: velocidad de alimentación en Tm/min. Dpa, Dpb: diámetro de las partículas de la alimentación y el producto respectivamente. Wi: índice de trabajo de Bond. Superficie específica de una mezcla Por análisis diferencial: Aw = (6*λ / ρp ) * Σ ΔǾn/ Dn Donde, Aw: superficie específica de la mezcla. Nt: número de tamices. Dn: media aritmética de Dpn y Dp(n-1). Diámetro promedio volumen superficie de las partículas DVS = 6* λ / Aw * ρp Donde, Dvs: diámetro superficie-volumen de las partículas. Número de partículas en una mezcla NW = ( 1/ a * ρp) *( Σ ΔǾn/Dn3) Donde, Nw: número de partículas de la mezcla. a: factor volumétrico de forma.

Masa de sólidos alimentada en cada equipo por tiempo

F sólido = masa sólido a lim al equipo/ tiempo de a lim

Rendimiento mecánico (h) Se despeja de la ecuación: n = potencia _ requerida/ potencia_ suministrada Velocidad Crítica La velocidad crítica es la velocidad mínima a la cual los medios de molienda y la carga centrifugan, es decir, no tienen un movimiento relativo entre sí. La velocidad Crítica (NC) se determina desde la siguiente ecuación:

Dónde: NC = Velocidad Crítica (rpm) D = Diámetro interno del molino (pies).

d' = Diámetro del medio de molienda (pies). A nivel industrial, los molinos

SAG operan a una fracción de la velocidad crítica, entre un 70% a un 80%

CALCULO DE SUS PARTES:

“EJES”

Para el cálculo de las fuerzas que actúan en el eje se considerara:

• No están montados los elementos de corte (navajas)

• Actuara una carga unifórmenle distribuida a lo largo del mismo

• Que son geométricamente iguales cada uno de los ejes, esto implica que con

calcular uno; el cálculo es válido para los restantes.

• Dos métodos de cálculo:

1. De carga estática o cuasi-estática de un eje sometido a flexión y torsión.

2. Por fatiga para satisfacer las restricciones de resistencia usando el Método de

Energía de Distorsión-Gerber

CALCULO DE LA FUERZA.

Para la fuerza que actúa sobre el eje se considera la resistencia al impacto Izod

del PET dicho valor es de 13-35 J/m18, tomando un promedio para nuestro cálculo

se tiene:

Por tanto:

CALCULO PARA DIÁMETRO DEL EJE POR EL MÉTODO DE CARGA

ESTÁTICA O CUASIESTÁTICA DE UN EJE SOMETIDO A FLEXIÓN Y

TORSIÓN.

CORROBORACIÓN DEL VALOR DEL DIÁMETRO DEL EJE POR EL

MÉTODO DE APROXIMACIÓN DEL ESFUERZO CORTANTE MÁXIMO.

CALCULO DEL EJE POR FATIGA PARA SATISFACER LAS

RESTRICCIONES DE RESISTENCIA USANDO EL MÉTODO DE

ENERGÍA DE DISTORSIÓN-GERBER.

CALCULO PARA LA ECUACIÓN DE MARÍN (Se)

CALCULO DE ESFUERZOS FLUCTUANTES

SUSTITUCIÓN DE TODOS LOS VALORES EN LA ECUACIÓN DE

ENERGÍA DE DISTORSIÓN-GERBER

Competitivo:

Se desea que el triturador de plástico tenga como gran ventaja su rapidez al

momento de triturar el Pet.

Útil:

La trituradora será una necesidad en todo tipo de negocios, talleres, Yonkers de

servicio que se dedican a la compra y venta de material de desecho.

Ecológico:

El triturador es ecológico ya que su principal función es el de triturar los desechos

de plástico para su reciclado, y su funcionamiento es común al de otras máquinas

que no dañan al medio ambiente ya que funciona a base de electricidad.

Mano facturable:

Los procesos que se conllevan a la trituradora de plástico son muy sencillos,

torneado de los rodillos, soldado de piezas para hacer los diferentes tipos de

ensambles.

Comercial:

La trituradora de plástico será adquirido reconocido por las empresas que se

dedican al reciclado de materiales como un producto confiable y viable en su

adquisición.

Económico:

La trituradora de plástico Pet será mucho más económica comparadas con las

trituradoras comerciales que existen actualmente.

BOSQUEJO DEL METODO

Cronograma

CRONOGRAMA DE INVESTIGACION

SEMESTRE

MATERIAS AGO-DIC 2013

ENE-JUL 2014

AGO-DIC 2014

ENE-JUL 2015

CIRCUITOS MECANICOS Y ELECTRICOS

DISEÑO MECANICO 1

TALLER DE INV. 1

DISEÑO MECANICO 2

TALLER DE INV. 2

SISTEMAS DE GENERACION DE ENERGIA

AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

FUENTES CONSULTADAS

http://www.pagani.com.mx/

http://2369.mx.all.biz/molinos-serie-70-g13546

http://es.scribd.com/doc/52465028/Proceso-requerido-para-trituracion-de-pet

http://www.plasticosminipet.com/quienes-somos/caracteristicas-del-pet

http://www.pagani.com.mx/molinos_16.html

http://www.redisa.uji.es/artSim2011/TecnologiasParaElManejoDeResiduosSolidos/Dise%

C3%B1o%20de%20una%20trituradora%20para%20pl%C3%A1stico%20Polietileno%20de%

20Tereftalato%20(PET).pdf

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

http://itzamna.bnct.ipn.mx/dspace/bitstream/123456789/5040/1/im158.pdf