Diseño de Los Elementos de Una Trituradora de Pet

 

 

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA EL ECTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO

DISEÑO DE LOS ELEMENTOS DE UNA TRITURADORA TRITURADOR A DE PET

TESIS PARA OBTENER EL TITULO DE INGENIERO MECANICO

PRESENTA: CESAR GREGORIO SANDOVAL MERODIO  ASESORES: M. EN C. RICARDO SÁNCHEZ MARTÍNEZ M. EN C. RICARDO CORTEZ OLIVERA MÉXICO, D.F. 2013

 

Agradecimientos.

Le agradezco a Dios por ser la clave durante mis momentos oscuros y de debilidad durante toda mi carrera profesional, ya que sin él no hubiera sería nada de lo que soy, tanto en lo profesional como en lo personal.  A mis padres Bertha y Gregorio, por todos los valores inculcados inculcados desde mi niñez, por darme su confianza para salir de Tabasco y creer en mí, por siempre tener las palabras de aliento que necesite en los momentos más importantes, por enseñarme a no rendirme ante las adversidades que se me presentaron. No tengo las palabras para agradecerles darme la el privilegio de la educación durante el transcurso de mi vida. Sobre todo por ser un ejemplo a seguir durante toda mi vida.  A mi hermano menor Sergio que siempre me apoyo a su manera, siempre recordándome que debo ser una figura ejemplar como su hermano mayor.  Al Licenciado Francisco Peralta Burelo, un ejemplo a seguir como profesionista y como persona.  A Sofía, que durante estos últimos años tomo parte importante importante en mi vida personal, por soportarme cuando ni yo me soportaba y siempre estar ahí dando palabras de aliento y apoyo cuando las necesite.  A mi Familia que siempre creyó en mí y desde lejos siempre me hicieron saber su apoyo incondicional en esta etapa de mi vida.  A la Doctora Rita Aguilar Osorio, que fue mi primera maestra cuando llegue a la Ciudad de México y me enseño a exigirme más a mí mismo, por enseñarme el significado de la integridad dentro y fuera de la institución.  A todos mis compañeros compañeros de carrera que formaron parte de mi vida durante estos años, acompañándome en exámenes, desvelos, trabajos, proyectos y compartieron esta aventura conmigo.  Al Instituto Politécnico Politécnico Nacional y a la Escuela Superior de Ingeniería Ingeniería Mecánica y Eléctrica unidad Azcapotzalco, que me acogieron y me hicieron parte de esta familia a lo largo de mis estudios profesionales, inculcándome los valores que todo ingeniero debe portar.  A mis asesores de tesis, que siempre estuvieron estuvieron disponibles para tod todas as las dudas que surgieron a lo largo de este trabajo. Cesar Gregorio Sandoval Merodio.

 

Índice Tabla de contenido Capítulo 1 Aspectos Generales  Generales  .......................................................................................................... 2  Objetivo General ............................................................................................................................. 3 Objetivo Particular .......................................................................................................................... 3 Justificación ..................................................................................................................................... 3 Introducción .................................................................................................................................... 4 1. Antecedentes .......................................................................................................................... 4 1.1 Definición de PET .................................................................................................................. 4 1.1.2 Propiedades ....................................................................................................................... 5 1.1 .3 Reseña del PET .................................................................................................................. 5 1.1 .4 Reciclaje mecánico ............................................................................................................ 6 1.1 .4.1 Ventajas del PET reciclado ............................................................................................. 6 1.1 .5 Aplicaciones del PET reciclado .......................................................................................... 7 1.2 Generalidades ....................................................................................................................... 8 1.2.1 Descripción general de la máquina .................................................................................... 8 1.2.2 Características estructurales de la máquina ...................................................................... 8 1.2.3 Funcionamiento ................................................................................................................. 8 1.3 Clasificación ........................................................................................................................... 9 1.3.1 Clasificación de trituradores comerciales .......................................................................... 9 1.3.1.1 Trituradora móvil ............................................................................................................ 9 1.3.1 .2 Trituradora de mandíbula .............................................................................................. 9 1.3.1.3 Trituradora de impacto ................................................................................................... 9 1.3.1.4 Trituradora hidráulica de cono ....................................................................................... 9 1.3.1.5 Trituradora de cono S...................................................................................................... 9 1.3.1.5 Trituradora de cono ........................................................................................................ 9 1.4 Usos y ejemplos .................................. ................. .................................. .................................. ................................... .................................... ............................ .......... 10 1.4.1 Empleo de la máquina ..................................................................................................... 10 1.4.2 Recomendaciones de uso ................................................................................................ 10 Capítulo 2 Ingeniería Básica  Básica  ............................................................................................................ 11 11  

I

 

2.1 Plásticos ................................................................................................................................... 12 2.1.1 Propiedades ..................................................................................................................... 12 2.2 Clasificación ............................................................................................................................. 13 2.2.1 Según el monómero base ................................................................................................ 13 2.2.1.1 Naturales ....................................................................................................................... 13 2.2.1.2 Sinteticos ....................................................................................................................... 14 2.2.2 Según su comportamiento frente al calor ................................. ................ ................................... ................................... ................... .. 14 2.2.2.1 Termoplásticos ............................................................................................................. 14 2.2.2.2 Termoestables ............................................................................................................... 15 2.2.3 Según normatividad mexicana ......................................................................................... 16 2.3 Historia del PET ................................................................................................................... 17 2.4 Propiedades del PET ............................................................................................................ 18 2.4.1.1 Propiedades mecánicas ................................................................................................ 18 2.4.1.2 Usos del PET .................................................................................................................. 19 2.5 Contaminación a nivel nacional .......................................................................................... 20 2.6 Elementos mecánicos de la máquina .................................................................................. 22 2.6.1 Tolva ................................................................................................................................. 22 2.6.1.1 Descripción ............................................................................................................... 22 2.6.1.2 Industria de plásticos................................................................................................ 22 2.6.2 Rodamientos .................................................................................................................... 22 2.6.2.1 Tipos de rodamientos………………………………………………………………………………………… 23  2.6.2.2 Clasificación .............................................................................................................. 23 2.6.2.3 Rodamientos de bolas .............................................................................................. 23 2.6.2.4 Rodamientos de rodillos cilíndricos ......................................................................... 24 2.6.2.5 Rodamientos autoalineados ..................................................................................... 24 2.6.2.6 Rodamientos de tipo cónicos ................................................................................... 25 2.6.2.7 Rodamientos de agujas ............................................................................................ 25 2.6.3 Cojinetes ........................................................................................................................... 25 2.6.3.1 Lubricación al límite………………………………………………………………………………………… ….26 

2.6.3.2 Lubricación por película mixta ................................................................................. 26 2.6.3.3 Lubricación por película completa ........................................................................... 26 2.6.4 Transmisiones en banda en V .......................................................................................... 26 II

 

2.6.4.1 Transmisión de potencia por medio de bandas en V ............................................... 28 2.6.4.2 Transmisión en bandas V dentadas .......................................................................... 28 2.6.4.3 Transmisión en V de costilla ..................................................................................... 28 2.6.4.4 Bases ajustables para motor .................................................................................... 29 2.6.5 Transmisiones para cadenas ............................................................................................ 29 2.6.5.1 Transmisiones para cadenas de rodillos .................................................................. 29 2.6.5.2 Diámetros de las ruedas dentadas para la cadena .................................................. 32 2.6.5.3 Diseño de dientes de rueda para cadenas de rodillos ............................................. 32 2.6.5.4 Cadenas de dientes invertidos ................................................................................. 32 2.6.6 Coples ............................................................................................................................... 33 2.6.6.1 Coples rígidos ........................................................................................................... 33 2.6.6.2 Coples flexibles ......................................................................................................... 33 2.6.6.3 Coples hidráulicos..................................................................................................... 33 2.6.7 Engranes ........................................................................................................................... 34 2.6.7.1 Engranes Rectos ....................................................................................................... 34 2.7 Ergonomía ........................................................................................................................... 35 2.7.1 Historia ........................................................................................................................ 35 2.7.2 Descripción general de la ergonomía .......................................................................... 36 2.7.3 Ergonomía y el ser humano ......................................................................................... 36 2.7.4 Ventajas de la ergonomía ............................................................................................ 37 2.7.5 Ergonomía del producto .............................................................................................. 38 2.7.6 Diseño ergonómico del puesto de trabajo .................................................................. 38 2.7.7 Trabajo con pies y manos al mismo tiempo ................................................................ 39 2.7.8 Antropometría y diseño .............................................................................................. 39 2.7.9 Determinar la altura de la superficie de trabajo según la altura del codo .................. 40 2.7.10 Ajustar la altura de la superficie de trabajo según la altura del codo ....................... 41 2.7.11 Desarrollo de la ergonomía en México ..................................................................... 41 2.7.12 Lesiones laborales ..................................................................................................... 42 2.7.13 Auxología ................................................................................................................... 44 Capítulo 3 Diseño y selección selección   ........................................................................................................... 45 45   3.1 Consideraciones para el diseño ............................................................................................... 46 III

 

3.2 Descripción de la trituradora................................................................................................... 46 3.3 Datos propuestos del motor ................................................................................................... 46 3.3.1 Factor de servicio ............................................................................................................. 46 3.3.2 Calculando torque de la trituradora ................................................................................ 47 3.3.3 Calculando fuerza debido al torque ................................................................................. 47 3.3.4 Calculando torque de la trituradora considerando factor de servicio ............................. 47 3.3.5 Calculando fuerza debido al torque con factor de servicio ................ ................................. ............................ ........... 48 3.3.6 Calculando WS ................................................................................................................. 48 3.3.6.1 Tabla de valores WS ................................................................................................. 48 3.3.7 Empuje Axial ..................................................................................................................... 49 3.3.8 Calculo de reacciones en los rodamientos ...................................................................... 50 3.3.8.1 Reacciones en plano vertical .................................................................................... 51 3.3.8.2 Comprobación con MD-Solids .................................................................................. 51 3.3.8.3 Reacciones en plano horizontal ................ ................................. ................................... ................................... ............................ ........... 52 3.3.8.4 Comprobación con MD-Solids ................................................................................. 52 3.3.9 Selección de elementos mecánicos ................................................................................. 53 3.3.9.1 Selección de rodamientos ........................................................................................ 54 3.3.9.2 Selección de Factor de servicio para cople .............................................................. 54 3.3.9.3 Selección de tipo de cople ........................................................................................ 56 3.3.10 Dimensiones para cople ..................................................................................................... 57 3.3.11 Dimensiones para motor .................................................................................................... 58 3.3.12 Estimación de claro entre rodillos ...................................................................................... 60 3.3.13 Diseño de engranes ............................................................................................................ 61 3.3.13.1 Cálculo de diámetros exteriores de engrane ......................................................... 62 3.3.13.2 Cálculo de diseño previo al eje ............................................................................... 63 3.3.13.3 Determinando ancho de cara para el engrane....................................................... 63 3.3.13.4 Tabla de datos de engrane ..................................................................................... 64

IV

IV

 

Planos Conclusiones   Conclusiones Anexos Bibliografía Glosario de términos

V

 

Capítulo 1  

Aspectos Generales.

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Objetivo general  Diseño de elementos de una trituradora de PET, tomando en cuenta las necesidades existentes en el mercado.

Objetivo Particular  

Diseño de una trituradora con base a dos molinos rotatorios con diseño para la reducción, con las siguientes características. • Soporte de chapa de acero soldado eléctricamente de elevado espesor. •Soportes para rodamientos de rodillos en rótula con sistema de estanq ueidad

contra polvos y líquidos. • Dos ejes, uno para cada rodillo. • 1 reductor de engranes rectos con ejes de rotación paralelos al eje. • 1 motor (propuesto de 3 HP). • Sistema de transmisión con engran es y piñones de acero. • Cámara de corte con dimensiones ajustadas ergonómicamente operador

mexicano. • Tolva de chapa para la carga por arriba. 

Justificación 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.

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De acuerdo con datos del Instituto Nacional de Estadística Geográfica e Informática (INEGI) e Info Plas, durante 2006 se fabricaron cuatro mil millones de toneladas de productos plásticos en México de las cuales sólo cerca de 14 por ciento es reciclada o enviada a países como China, India e Italia para su reutilización. México se convierte en el segundo país, después de Brasil, que pretende reciclar polímeros y fabricar productos para diversos sectores como el automotriz, agroindustrial, farmacéutico y de construcción, por mencionar algunos.

Introducción. El proyecto como tal consta el análisis estructural de lo que son los elementos de la máquina trituradora de PET, por medio de el mismo se verá lo que es una pequeña introducción al PET, se hará sobre las misma maquina un análisis de las fuerzas que se aplicaran, se contará con un análisis para la selección de cada elemento que compone la máquina, se dibujaran los componentes diseñados en ensamble de la máquina trituradora por de software especializado para dibujo asistido por computadora.

1.-Antecedentes. 1.1.- Definición de PET El PET fue diseñado en 1941 y patentado como polímero para el diseño de fibras, debido a los problemas de su país su uso empezó hasta 1946 y hasta 1952 que se empezó a usar para el desarrollo de envases para alimentos, en el año de 1976 cuando para su principal uso hasta nuestros tiempos, envases de bebidas. Es un material caracterizado por su gran ligereza y resistencia mecánica a la compresión y a las caídas, alto grado de transparencia, brillo, y conservación del sabor y aroma de los alimentos. Es una barrera contra los gases, reciclable al 100%.  A pesar de ser un plástico reciclable su fabricación involucra sustancias tóxicas, metales pesado, químicos, irritantes y pigmentos, los cuales al final del

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proceso de producción permanecen en el aire, lo cual es perjudicial para el medio el  medio ambiente.   ambiente. El PET es un material que acepta perfectamente su reciclado. En Europa, es a partir de la aprobación de la Directiva Comunitaria 94/62/CE, que establece el marco de actuación en el que se han de mover los Estados miembros en lo que respecta a la política sobre los envases y los residuos de envases que se generan en sus respectivos territorios, cuando el envase de PET sufre un auge muy importante en su recuperación.

1.1.2.-Propiedades.    Alta transparencia, aunque admite cargas de colorantes.



   Alta resistencia al desgaste y corrosión.



  Muy buen coeficiente de deslizamiento.



  Buena resistencia química y térmica.



  Muy buena barrera a CO2, aceptable barrera a O2 y humedad.



  Compatible con otros materiales barrera que mejoran en su conjunto la calidad



barrera de los envases y por lo tanto permiten su uso en mercados específicos. la historia térmica. térmica.     Reciclable, aunque tiende a disminuir su viscosidad con la historia



   Aprobado para su uso en productos que deban estar en contacto con



productos alimentarios.

1.1.3.-Reseña del PET. Fue producido por primera vez en 1941 en 1941 por los científicos británicos Whinfield y Dickson, quienes lo patentaron como polímero para la fabricación de fibras. de  fibras.   Se debe recordar que su país estaba en plena plena guerra  guerra y existía una apremiante necesidad de buscar sustitutos para el algodón el algodón proveniente de de Egipto.  Egipto.    A partir de de 1946  1946 se empezó a utilizar industrialmente como fibra y su uso textil ha proseguido hasta el presente. En 1952 En 1952 se comenzó a emplear en forma de filme para envasar alimentos. Pero la aplicación que le significó su principal

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mercado fue en envases rígidos, a partir de 1976. de 1976. Pudo  Pudo abrirse camino gracias a su particular aptitud para la fabricación de botellas para bebidas poco sensibles al oxígeno al oxígeno como por ejemplo el el agua  agua mineral y los refrescos carbonatados. Desde principios de los años los años 2000 se utiliza también para el envasado de de cerveza.  cerveza.  

1.1.4.- Reciclaje mecánico del PET. La técnica más utilizada en la actualidad es el reciclado mecánico. Esta consiste en la molienda, separación y lavado de los envases. Las escamas resultantes de este proceso se pueden destinar en forma directa, sin necesidad de volver a hacer pellets, en la fabricación de productos por inyección o extrusión.

1.1.4.1.- Ventajas de PET reciclado. Desde el punto de vista técnico, se puede decir que las plantas de reciclado mecánico requieren inversiones moderadas en cambio las del reciclaje químico requieren inversiones mayores. El proceso de reciclado mecánico del PET no conlleva contaminación del medio ambiente, con el tratamiento de los efluentes líquidos del proceso se llega a controlar el proceso ambientalmente. El reciclado mecánico de PET genera un producto de mayor valor agregado y es materia prima para la producción de productos de uso final, generando fuentes de trabajo en toda la cadena de reciclado. Una de las razones fundamentales para la selección del reciclado mecánico, como alternativa viable para la recuperación de este material, es que existe mercado para el material molido y limpio de este material, como insumo o materia prima para producir otros artículos de uso final. Los mercados asiáticos actualmente compran todo lo que se produzca de este material. 

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1.1.5.-Aplicaciones de PET reciclado. Investigadores colaboran también con el Instituto Nacional de Cardiología en la manufactura de válvulas cardiacas, en especial en sus componentes plásticos que deben ser radio-opacos, es decir, que bajo los rayos X pueden ser observados. “Si esta parte se fractura, tiene calcificación o sufre algún daño, no es

necesario esperar hasta que la válvula falle, ya que puede prevenirse el mal funcionamiento. En estos momentos, trabajan en la fase experimental de producción de filamentos de alta rigidez hechos de resinas termofijas nanocompuestas. El objetivo es usar estos filamentos como sustitutos de agujas hipodérmicas para catéteres y jeringas. Los expertos han logrado producir un nanocompuesto de una mezcla ternaria de polietilenos, que tiene gran capacidad de deformación y resistencia al rasgado. Este material es idóneo para producir películas strecht para el embalaje y uso en invernaderos, ya que soporta el esfuerzo ocasionado por fuertes vientos. Por el otro, se le da dirección a la basura plástica. El procesamiento de estos desechos es complicado, ya que el PET requiere de la adición de nanoarcillas para que sea manejable; es decir, no se puede tomar una botella, hacer gránulos y después fabricar otra de material reciclado; se requiere añadirle nanopartículas mediante la tecnología implementada en este Instituto. El reciclaje de PET no sólo es urgente desde el punto de vista de la limpieza pública y del mejoramiento del ambiente, también lo es por la importancia de generar una nueva cultura que nos lleve a un manejo sustentable de la industria.

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1.2.-Generalidades. 1.2.1.-Descripción General de la máquina. Una trituradora es una máquina que procesa un material de forma que produce dicho material con trozos de un tamaño menor al tamaño original. Si se trata de una máquina agrícola, tritura, machaca y prensa las hierbas, plantas y ramas que se recogen en el campo. Si se trata de una máquina empleada para la minería, la construcción o para procesos industriales, puede procesar rocas u otras materias sólidas. También se puede emplear para extraer alguna sustancia de los frutos y productos agrícolas, rompiendo y prensando tales productos.

1.2.2.-Características estructurales de la máquina. Se adopta el acero al manganeso de alta intensidad, fundido y configurado de una vez, disponiendo las ventajas tales como resistencia a fricción y a presión, y larga vida de servicio. Se aplica principalmente a la trituración de los lotes grandes, medias y pequeñas y los objetos correspondientes. Las cuchillas deben ser fabricadas en aceros especiales con tratamiento térmico (D2). Ideal para la molienda de pet, pvc, polietileno, eva, película plástica (bolsa o wrap).

1.2.3.-Funcionamiento En el funcionamiento, el motor eléctrico rota por medio de que la polea conduce el eje excéntrico, dejando la mandíbula móvil acercar y distanciar periódicamente a la mandíbula fija, realizando las múltiples trituraciones tales como extrusión, frotación y enrodillamiento etc., para que las materias se cambien de lo grande a lo pequeño cayendo gradualmente hasta que se evacuen por la salida.

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1.3.-Clasificación. 1.3.1.-Clasificación de trituradores comerciales. 1.3.1.1.-Trituradora móvil: Trituradora móvil (trituradora portátil) ofrece movilidad en espacios reducidos debido a la cámara de corte, no consume demasiado voltaje, fácil manipulación y relativamente accesible para presupuestos modestos, basada en la trituración por rodillos y ejes.

1.3.1.2.-Trituradora de mandíbula: La trituradora de mandíbula (Trituradora de quijada) se sirve varias piedras mineral y la trituradora mediana de materiales grandes, y se sirve para producir las piedras angulares de carreteras. La trituradora de mandíbula es utilizada ampliamente por la minería, la metalurgia, las materiales de construcción, la carretera, el ferrocarril, la hidráulica, y la química etc.

1.3.1.3.-Trituradora de impacto: La Trituradora de impacto que producida puede tratar con cada variedad de materiales ásperos, medianos, estupendos, que sus lados no se pueden superar 500mm, resistencia a compresión no se puede.

1.3.1.4.-Trituradora hidráulica de cono: Hidráulica trituradora de cono adopta el diseño de ordenador optimizado para acelerar la velocidad de eje principal, el sistema de cambio de la cavidad de trituradora especial puede cambiar rápidamente los dispositivos de la cavidad de trituradora para satisfacer las piezas gruesas y finas.

1.3.1.5.-Trituradora de cono S: La trituradora de cono S es una máquina más temprano que usa en el mundo .ella puede emplea en muchas áreas y tiene una alta cantidad de producción. A lo largo del desarrollo.

1.3.1.6.-Trituradora de cono: Trituradora de cono se aplica a cada variedad de

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mineral y roca de más de la dureza media. Que tiene la estructura fiable, la eficaz de producción alto, la regulación fácil, el uso económico etc.

1.4.-Usos y empleos 1.4.1.-Empleo de máquina. La máquina es compuesta por un triturador de dos ejes a cuchillas rotativas y peines distanciadores. Una vez introducido el material en la tolva y puesto el equipo en marcha, el triturador provee a la toma y al corte grosero del descarte. Gracias a la elevada capacidad de corte disponible y a las diferentes conformaciones del grupo fresas, es posible triturar cuerpos de material diferente. 

1.4.2.-Recomendaciones de uso.  Apague el equipo cuando no esté en uso.  Nunca utiliza cables, rotos, empalmados, de diferente tamaño no recomendado. No enrolle cables alrededor de un cuerpo. No hacer contacto con partes eléctricas al descubierto. Quitar etiquetas después antes de depositar en la máquina Utilice equipo de seguridad en buenas condiciones. Desconecto el motor antes de instalar o dar mantenimiento a la máquina.

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Capítulo 2. Ingeniería Básica.

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2.1 Plásticos. Plásticos. El término plástico en su significación más general, se aplica a las sustancias de similares estructuras que carecen de un punto fijo de  evaporación y poseen durante un intervalo de temperaturas, propiedades de elasticidad y flexibilidad que permiten moldearlas y adaptarlas a diferentes formas y aplicaciones. Sin embargo, en sentido concreto, nombra ciertos tipos de materiales

sintéticos

obtenidos

mediante

fenómenos

de  polimerización o de polimerización

multiplicación semi-natural de los átomos de carbono en las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo del  petróleo y otras sustancias naturales. La palabra plástico se usó originalmente como adjetivo para denotar un escaso grado de movilidad y facilidad para adquirir cierta forma, sentido que se conserva en el término plasticidad. término plasticidad.  

2.1.1 Propiedades. Los plásticos son sustancias químico-plástico sintéticas denominados polímeros, de estructura macromolecular estructura macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono.  carbono.  Estos polímeros son grandes agrupaciones de monómeros de monómeros unidos mediante un proceso químico llamado polimerización. Los plásticos proporcionan el balance necesario de propiedades que no pueden lograrse con otros materiales por ejemplo: color, poco peso, tacto agradable y resistencia a la degradación ambiental y biológica. De hecho, plástico se refiere a un estado del material, pero no al material en sí: los polímeros sintéticos habitualmente llamados plásticos, son en realidad materiales sintéticos que pueden alcanzar el estado plástico, esto es cuando el material

se

encuentra

viscoso

o

fluido,

y

no

tiene

propiedades

de resistencia de  resistencia a esfuerzos mecánicos. mecánicos. Este  Este estado se alcanza cuando el material en estado sólido se transforma en estado plástico generalmente por calentamiento, y es ideal para los diferentes procesos productivos ya que en este

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estado es cuando el material puede manipularse de las distintas formas que existen en la actualidad. Así que la palabra plástico es una forma de referirse a materiales sintéticos capaces de entrar en un estado plástico, pero plástico no es necesariamente el grupo de materiales a los que cotidianamente hace referencia esta palabra. Las propiedades y características de la mayoría de los plásticos (aunque no siempre se cumplen en determinados plásticos especiales) son estas:   Fáciles de trabajar y moldear, y moldear,  



  Tienen un bajo costo de producción,



baja densidad,     Poseen baja densidad,



impermeables,    Suelen ser   impermeables, 



Buenos aislantes  aislantes eléctricos, eléctricos,     Buenos



   Aceptables  Aceptables aislantes  aislantes acústicos, acústicos,  



  Buenos Buenos aislantes  aislantes térmicos, térmicos,   aunque la mayoría no resisten temperaturas muy



elevadas, la corrosión y a muchos factores químicos;   Resistentes a la corrosión



   Algunos no son son biodegradables  biodegradables ni fáciles de de reciclar,  reciclar,   y si se queman, son



muy contaminantes. muy  contaminantes.  

2.2 Clasificación. 2.2.1 Según el monómero base. En esta clasificación se considera el origen del monómero del monómero del cual parte la producción del polímero.

2.2.1.1.-Naturales. 2.2.1.1. -Naturales.-- Son los polímeros cuyos monómeros son derivados de productos de origen natural con ciertas características como, por ejemplo, la celulosa, la celulosa, la  la caseína  caseína y el caucho. Dentro de dos de estos ejemplos existen otros plásticos de los cuales provienen:   Los derivados de la celulosa son: el celuloide, el celofán y el cellón.



13

 

  Los derivados del caucho son: la goma y la ebonita.



2.2.1.2 Sintéticos.- Son aquellos que tienen origen en productos elaborados por el hombre, principalmente derivados del petróleo del petróleo como lo son las bolsas de polietileno de polietileno

2.2.2 Según su comportamiento frente al calor.

2.2.2.1 Termoplásticos. Un termoplástico es un plástico que, a temperatura ambiente, es plástico o deformable, se convierte en un líquido cuando se calienta y se endurece en un estado vítreo cuando se enfría suficiente. La mayoría de los termoplásticos son polímeros de alto peso molecular, los que poseen cadenas asociadas por medio de débiles fuerzas Van der Waals (Polietileno); fuertes interacciones dipolo-dipolo y enlace de hidrógeno; o incluso anillos aromáticos apilados (poliestireno). Los polímeros termoplásticos difieren de los polímeros termoestables en que después de calentarse y moldearse éstos pueden recalentarse y formar otros objetos, ya que en el caso de los termoestables o termoduros, su forma después de enfriarse no cambia y este prefiere incendiarse. Sus propiedades físicas cambian gradualmente si se funden y se moldean varias veces. Los principales son:   Resinas celulósicas: obtenidas celulósicas: obtenidas a partir de la la celulosa,  celulosa, el  el material constituyente



de la parte leñosa de las plantas. las  plantas. Pertenece  Pertenece a este grupo el el rayón.  rayón.     Polietilenos y derivados: Emplean como materia prima el etileno el  etileno obtenido



del  craqueo del petróleo que, tratado posteriormente, permite obtener del diferentes monómeros como acetato como acetato de vinilo, alcohol vinilo, alcohol vinílico, vinílico, cloruro  cloruro de vinilo, vinilo,   etc. Pertenecen a este grupo el PVC, el PVC, el  el poliestireno,  poliestireno, el  el metacrilato,  metacrilato, etc.  etc.

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las proteínas:   Pertenecen a este grupo el el nailon  nailon y el perlón, el perlón,     Derivados de las proteínas:



obtenidos a partir de las diamidas. las  diamidas.     Derivados



del caucho:   Son del caucho:

ejemplo

de

este

grupo

los

llamados

comercialmente pliofilmes, clorhidratos de caucho obtenidos adicionando adicionando ácido  ácido clorhídrico a los polímeros de caucho.

2.2.2.2. Termoestables. Los plásticos Los  plásticos termoestables son materiales que una vez que han sufrido el proceso de calentamiento-fusión y formación-solidificación, se convierten en materiales rígidos que no vuelven a fundirse. Generalmente para su obtención se parte de un aldehído. un aldehído.     Polímeros del fenol: del fenol:   Son plásticos duros, insolubles e infusibles pero, si



durante su fabricación se emplea un exceso de fenol, se obtienen termoplásticos. epoxi.    Resinas epoxi. 



  Resinas melamínicas.  melamínicas. 



  Baquelita. Baquelita.  



   Aminoplásticos:  Aminoplásticos:   Polímeros de de urea  urea y derivados. Pertenece a este grupo



la melamina. la melamina.     Poliésteres: Poliésteres:   Resinas procedentes de la la esterificación  esterificación de de polialcoholes,  polialcoholes,   que



suelen emplearse en barnices. en barnices.   Si el el ácido  ácido no está en exceso, se obtienen termoplásticos.

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2.2.3 Según normatividad mexicana. Existe un código de identificación mundial atreves de números que van del uno al siete dentro de un triángulo de flechas, este código es normado y adoptado por México el 25 de Noviembre de 1999 en la (NMX-E-232-SCFI-1999), el código es útil es indispensable, ya que cada plástico difiere de sus propiedades y ampliaciones específicas, como se muestra en la tabla 2.0. 2 .0.

Tabla 2.0

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2.3 Historia del PET. El PET, también conocido como tereftalato de polietileno, fue patentado como un polímero para fibra por J. R. Whinfield y J. T. Dickson en 1941. La producción comercial de fibra de poliéster comenzó en 1955; desde entonces, el PET ha presentado un continuo desarrollo tecnológico hasta lograr un alto nivel de sofisticación basado en el crecimiento de la demanda del producto a escala mundial y a la diversificación de sus posibilidades de uso. Whinfield y Dickson junto con los inventores W. K. Birtwhistle y C. G. Ritchiethey crearon la primera fibra de poliester llamada Terileno en 1941 (primera producción de Industria Química Imperial o ICI). La segunda fibra de poliéster fue el Dacrón de DuPont. Según DuPont, “en 1920, Du Pont estaba en competencia directa con

Industria Química Imperial. DuPont e ICI acordaron en octubre de 1929 compartir información acerca de las patentes e investigaciones desarrolladas. En 1952, la alianza de las compañías fue disuelta. El polímero que después llego a ser poliestireno tiene inicios en las escrituras de Wallace Carothers. Sin embargo, DuPont se dedicó a concentrarse en una investigación más prometedora, el nylon. Cuando DuPont reasumió su investigación del poliéster, la ICI había patentado el poliestireno de Terileno. En 1950, una planta piloto en Seaford, Delaware, facilitó la producción de la fibra de Dacrón (poliéster) con la modificación de la tecnología del nylon”. 

 A partir de 1976 se ccomenzó omenzó a usar el PET para la fabricación fabricac ión de envases ligeros, transparentes y resistentes principalmente para bebidas, sin embargo el PET ha tenido un desarrollo extraordinario para empaques.  A lo largo de los 20 años que lleva en el mercado, el PET se ha diversificado en múltiples sectores sustituyendo a materiales tradicionalmente implantados o planteando nuevas alternativas de envasado impensables hasta el momento.

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Esta diversificación tan importante ha originado que el PET haya experimentado un gran crecimiento en su consumo y que siga siendo el material de embalaje que actualmente presenta las mayores expectativas de crecimiento a nivel mundial.

2.4 Propiedades del PET.   Resistencia y rigidez elevadas.



  Elevada resistencia a la fluencia.



  Elevada dureza de la superficie.



  Muy apropiado para ser pulido.



  Elevada estabilidad dimensional.



  Buenas propiedades de fricción por deslizamiento y resistencia a la



abrasión.   Buen comportamiento como aislante eléctrico.



  Elevada resistencia a sustancias químicas.



  Muy apropiado para ser barnizado.



2.4.1.1 Propiedades Mecánicas. Como se mostrará en la tabla 2.1 las propiedades mecánicas del PET, para lo que es el área industrial de transformación de plásticos, cabe mencionar que ya hay datos específicos trabajados, ninguno de ellos es experimental.

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Tabla 2.1.

2.4.1.2 Usos del PET   Elementos de deslizamiento y de cojinetes.



  Piezas de bombas.



  Piezas de carcasas.





  Ruedas dentadas.   Piezas aislantes en la electrotecnia.



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2.5 Contaminación nacional. Las botellas de PET  llegaron a México a mediados de la década de 1980 con gran aceptación entre los consumidores. En la actualidad, nuestro país es el principal consumidor de bebidas embotelladas. Se estima que en México se consumen alrededor de 800 mil toneladas de PET al año, con un crecimiento anual de 13%. En México, el principal uso de los envases de PET lo llevan las botellas de refresco, con más del 50%, seguido del agua embotellada (17%).Como se muestra en la imagen 2.0.

Imagen 2.0.

Para abastecer la demanda de botellas de PET en México, existen 5 plantas productivas y alrededor de 190 plantas embotelladoras, que atienden a casi un millón de puntos de venta.

Una vez que son consumidos, la ma mayoría yoría de los envases de PET son dispuestos en rellenos sanitarios, cauces, calles o tiraderos clandestinos. Los residuos de PET representan entre el 2-5% del peso y 7-10% del volumen en los

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rellenos sanitarios, y entre 25 y 30% de los residuos sólidos municipales generados en el país.

En México se recicla alrededor de 15% del PET  que se consume. Este fenómeno se asocia con el precio al que se compra un kilogramo de PET que es de tan solo $2 pesos, mientras que el kilogramo de aluminio se compra en $9 pesos. El reciclaje del aluminio oscila en 50%.

El sistema de reciclaje de residuos en México se desarrolló desde la década de 1960, gracias al sector informal, es decir los llamados “pepenadores”. 

En el año 2000 se creó ECOCE, una unión de 75 refresqueros, embotelladores y envasadores mexicanos; esta empresa recicladora se comprometió a recuperar recupe rar un 36 36.5% .5% de las bo botellas tellas de PET. Sin embargo, el reciclaje de PET se calcula en 50 mil toneladas por año.

El mercado natural para el reciclaje de PET tiene un gran potencial, ya que de los que se recolecta, sólo entre 20 y 30% se queda, el resto se exporta a China y otros países a un precio de $3 pesos el kilo. China es el principal mercado de reciclado, este país importa 250 mil toneladas de Estados Unidos, 150 mil de la Unión Europea y 25 mil de México.

Se calcula que el valor potencial del mercado de reciclaje de PET asciende a 700 millones de dólares anuales; sin embargo, hasta el momento sólo se aprovecha alrededor de 15% de lo que se produce en el país. El valor actual de la incipiente industria de reciclaje de PET en México se calcula en $44 millones de pesos.

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2.6 Elementos mecánicos de la máquina. 2.6.1 Tolva. 2.6.1.1 Descripción Generalmente es de forma cónica y siempre es de paredes inclinadas, de tal forma que la carga se efectúa por la parte superior y la descarga se realiza por una compuerta inferior. Son muy utilizadas en agricultura, en agricultura, en  en construcción de de vías  vías férreas y en instalaciones instalaciones industriales.  industriales.   Sirve para pesar por lotes, esto porque cuenta con un dispositivo de pesaje.

2.6.1.2 Industria de Plásticos. Las tolvas en la industria del plástico del  plástico son utilizadas en los procesos de inyección, extrusión, de inyección,  extrusión,  modelo compresión y roto moldeo.

por

soplado,

termoformación,

moldeo

por

La tolva se coloca en la entrada para alimentación de polímero y muchas veces conecta con un robot que alimenta de manera adecuada volumétrica o gravimétricamente los gránulos los gránulos de plástico, plástico, pigmento  pigmento o  concentrado de color que se desea procesar. Es importante en los procesos de tecnología del plástico, pues permite una dosificación de material homogénea que se refleja en piezas de mejor calidad. Es fundamental para diversos procesos industriales de muchas índoles en la actualidad.

2.6.2 Rodamientos El propósito de un cojinete es el de proporcionar una posición relativa y libertad de rotación, además de transmitir una carga entre dos estructuras, usualmente un eje y una carcasa. La forma básica y el concepto de un cojinete de elementos rodantes son simples. Si se van a transmitir cargas entre superficies en movimiento relativo en una máquina, la acción se facilita más efectivamente si se interponen elementos rodantes entre los miembros en deslizamiento. De esta

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forma la resistencia de fricción que se opone al deslizamiento se remplaza en gran medida por la resistencia mucho más pequeña que se asocia con el rodamiento.

2.6.2.1 Tipos de rodamientos Los cojinetes de bolas y de rodillos están a disposición del ingeniero en una gran variedad de diseños y tamaños. Los cojinetes de elementos rodantes son un ensamble de varias partes: pista interior, pista exterior, conjunto de bolas o rodillos, y una jaula o separador. La jaula o separador mantiene un espaciado uniforme de los elementos rodantes. Aunque los cojinetes de elementos rodantes funcionarían correctamente sin un lubricante y en algunas ocasiones operan de esa forma, con frecuencia resulta ventajoso aplicar una película lubricante para prolongar su vida.

2.6.2.2 Clasificación. Los rodamientos se pueden clasificar en función de: La geometría de los elementos rodantes: bolas, rodillos cilíndricos, rodillos esféricos, rodillos cónicos, agujas, etc. Las cargas a las que están sometidos los rodamientos: axial, radial, lineal o combinada. 

2.6.2.3 Rodamientos de Bolas. Los rodamientos de bolas se usan más que cualquier otro tipo de elementos rodantes. Para una aplicación en que la carga es principalmente radial, se puede elegir uno de este tipo de rodamientos. La carga de empuje se aplicará en un lado de la pista de rodamientos interna mediante un hombro en el eje. La carga pasará a lo largo del lado de la ranura a través de la bola, hacia el lado opuesto del anillo de bolas y después a la carcasa. El radio de la bola es un poco más pequeño que el radio de la ranura para permitir el rodamiento libre de las bolas. En teoría, el contacto entre una bola y la pista de rodamientos se da en un punto, sin embargo, en realidad es un área circular pequeña debido a la deformación de las piezas.

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Como la carga es soportada en un área pequeña, se presentan tensiones debidas al contacto muy altas a nivel local. Para incrementar la capacidad de un cojinete de hilera única, se debe utilizar un cojinete que tenga mayor número de bolas o bolas más grandes que funcionen en pistas de rodamientos más grandes. Un tipo especial dentro del rodamiento de bolas es el rodamiento de bolas de contacto angular, en el que un ladote cada pista de rodamientos es más alto para permitir su adaptación a cargar de empuje más considerables. Este tipo de rodamientos se emplea comúnmente cuando la solicitación de cargas es combinación de componentes axial y radial. Los ángulos de empuje más comunes varían entre 15º y 40º.

2.6.2.4 Rodamientos de Rodillos Cilíndricos. Sustituir las bolas esféricas por rodillos cilíndricos con los cambios correspondientes en el diseño de los collares de bolas, proporciona una mayor capacidad de carga radial. El patrón de contacto entre un rodamiento y su collar es, en teoría, una línea y adopta forma rectangular conforme las piezas se deforman bajo el efecto de una carga. Los niveles de tensión debida al contacto son más bajos que los que corresponden a cojinetes de bola de un tamaño equivalente, lo que permite que cojinetes más pequeños soporten una carga particular o que un cojinete de un tamaño específico soporte una carga mayor. La capacidad para soportar carga de empuje es pobre. Los rodamiento de rodillos cilíndricos suelen ser muy anchos, lo cual les confiere escasa capacidad para adaptarse a la desalineación angular.

2.6.2.5 Rodamientos de Autoalineados. El rodamiento de rodillos de barril es una forma de rodamiento autoalineado, se denomina así porque existe rotación relativa real de la pista de rodamientos externa en relación a los rodamientos y la pista de rodamientos interna cuando se presenta desalineación angular. Esto proporciona excelente especificación de la capacidad de desalineación en tanto se conservan las mismas

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especificaciones de capacidad de carga radial. Otro tipo de rodamientos autoalineados son los rodamientos de bolas a rótula, los cuales poseen dos hileras de bolas con un camino de rodadura esférico común en el aro exterior. Esta última característica confiere al rodamiento la propiedad del autoalineamiento lo que permite desviaciones angulares del eje con relación al soporte.

2.6.2.6 Rodamientos de tipo cónicos. Este tipo de rodamientos están diseñados para soportar cargas de empuje sustanciales con cargas radiales altas, lo cual da por resultado excelentes especificaciones en ambos. Se utilizan con frecuencia en rodamientos de rueda para vehículos y en maquinaria de trabajo pesado a la que le son inherentes cargas de empuje altas.

2.6.2.7 Rodamientos de Agujas. Este tipo de rodamientos son en realidad rodamientos de rodillos cilíndricos, pero el diámetro es mucho menos. Al igual que en otros rodamientos de rodillos cilíndricos, la capacidad de empuje y desalineación es pobre.

2.6.3 Cojinetes. La historia de la lubricación hidrodinámica comienza con los experimentos clásicos de Tower (1883), quien detectó la existencia de una película por medio de mediciones de la presión dentro del lubricante, y de Petrov (1886), quien llegó a la misma conclusión por medio de mediciones de la fricción. Este trabajo fue seguido muy de cerca por la reconocida investigación analítica de Reynolds (1886), en la que usó una forma reducida de las ecuaciones de Navier-Stokes junto con la ecuación de la continuidad para generar una ecuación diferencial de segundo orden de la presión en la distancia convergente y angosta entre las superficies de los cojinetes. Esta presión permite que una carga se transmita entre las superficies con una fricción muy baja, puesto que las superficies están completamente separadas por una película fluida. En tal situación las propiedades físicas del

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lubricante, en particular la viscosidad dinámica, rigen el comportamiento en la conjunción. Un sistema de cojinete puede operar con cualquiera de los siguientes tres tipos de lubricación:

2.6.3.1 Lubricación en el límite Existe contacto real entre las superficies sólidas de las partes movible y fija del sistema de cojinetes, si bien hay una película de lubricante.

2.6.3.2 Lubricación por película mixta Un zona de transición entre lubricación en el límite y lubricación por película completa.

2.6.3.3 Lubricación por película completa Las partes movible y fija del sistema de cojinetes está separada por una película completa de lubricante que soporta la carga. El término lubricación hidrodinámica se suele utilizar para describir este tipo. Estos tres tipos de lubricación pueden encontrarse en un cojinete sin presurización externa de éste. Si al cojinete se le abastece de lubricante presurizado, se le denomina cojinete hidrostático, que se estudia por separado. No es recomendable correr superficies secas juntas a menos que exista lubricidad inherentemente satisfactoria entre los materiales que se enlazan.

2.6.4 Transmisiones en banda en V. Las transmisiones de bandas en V se emplean mucho, a pesar del hecho de que su eficiencia puede variar desde alrededor de un 70 a un 96%. Estas transmisiones constan de esencia de bandas sin fin. De sección transversal trapezoidal, que van montadas en las ranuras con forma de V de las poleas. Las

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bandas se forman de cuerda y tela, impregnadas con caucho, siendo el material de la cuerda algodón, rayón, fibra sintética o acero. Las transmisiones que emplean estas bandas son silenciosas, capaces de absorber choques con bajas presiones en los cojinetes. Una banda en V debe montarse con su superficie superior aproximadamente a ras con la parte superior y la base de la ranura, de modo que la banda quede montada sobre las redes de la ranura. La fricción entre la banda y las paredes de la ranura aumenta mucho, más allá de los valores normales, debido a que los ángulos de la ranura de la polea acanalada se hacen un poco menores que los ángulos de la sección de la banda, haciendo que está ultima entre como una cuña en la ranura. La ANSI a estandarizado la sección y las longitudes de las bandas en V, tanto en pulgadas como en unidades métricas, en tanto que la ANSI y la SAE han estandarizado en ambos sistemas de unidades. Las bandas en V se especifican por la combinación de una designación estándar y una longitud de la propia banda; la longitud es la interior en el sistema en pulgadas y la de paso (efectiva), en el sistema métrico. Las poleas acanaladas e especifican por sus diámetros de paso, los cuales se utilizan para los cálculos de las razones de velocidades, en cuyo caso las longitudes interiores de las bandas deben convertirse en longitudes de paso para los fines de cálculo. Las longitudes de paso se calculan al agregar un factor de conversión a la longitud interior, para obtener los factores de conversión, se da una lista de longitudes interiores estándar, en pulgadas y se tiene una la lista lista de longitudes de aso métricas y estándar.

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2.6.4.1 Transmisión de potencia por medio de bandas en V. Por desgracia, no existe teoría o análisis matemático que pueda explicar de manera confiable todos los resultados experimentales. Sin embargo las formulaciones empíricas, basadas en resultados experimentales, suministran procedimientos de diseño adecuados y junto con los datos publicados en los catálogos de los fabricantes de bandas en V, hacen que se cuente con criterios necesarios para la selección de esas bandas. La ANSI ha publicado la siguiente formulación empírica para el cálculo de la potencia nominal de una banda en V sencilla, para un carro de contacto del 180 grados que a resultados satisfactorios en la mayor parte de las condiciones. H=(C1-C2/d-C3(r-d)2- C4lor(rd))(rd)+C2r(1-1/Ka) Donde H= caballos de potencia nominales si se usan pulgadas (potencia nominal en kW, en el caso de unidades métricas).C1 hasta C4 son constantes; R= a revoluciones por minuto del árbol de alta velocidad; Ka es el factor de la razón de velocidades y por último d= diámetro de paso de la polea pequeña.

2.6.4.2 Bandas en V dentadas. Tienen dientes moldeados integralmente (están coarrugadas) en el lado inferior de la banda. Las poleas pueden ser hasta 25% menores en diámetro con bandas dentadas, debido a la mayor flexibilidad inherente a la construcción de éstas. Mediante una extensión de la banda dentada, que acople con una polea ranurada, con muescas del mismo paso que los dientes, se consigue una transmisión particularmente útil para propósitos de poner a tiempo.

2.6.4.3 Bandas en V de costillas. En realidad son bandas planas moldeadas íntegramente con costillas longitudinales en el lado inferior. La tracción se provee sobre todo por la acción de una cuña entre dos las dos, como en la operación común de tracción de la banda. Las bandas de costillas sirven bien cuando sustituyen bandas en V múltiples y

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para todos los fines prácticos eliminan la necesidad de igualar bandas en las transmisiones de bandas múltiples.

2.6.4.4 Bases Ajustables para motores. Para mantener las tensiones apropiadas de las bandas en distancias cortas entre centros, se usa muchas veces una base ajustable para motor. En la que el ajuste para obtener la tensión apropiada de la banda se realiza al girar un tornillo que abre o cierra la distancia entre los centros de las poleas, según se requiera. La parte móvil de la base tiene un resorte de montado que después del ajuste inicial de la tensión de la banda que se ha hecho mediante el tornillo, el resorte compensará la cantidad normal de estirado de las bandas. Cuando hay más estirado que el que puede absorber el resorte, se gira el tornillo para dar la tracción necesaria a las bandas. La parte móvil de la base puede moverse cuando la unidad en operación y la base de motor está considerada para montaje tanto vertical como horizontal.

2.6.5 Transmisiones de cadenas. 2.6.5.1 .Transmisiones de cadena de rodillos. Las ventajas de las cadenas de rodillos de acero con acabado son: alta eficiencia, deslizamiento nulo, no precisa tensión inicial y las cadenas pueden marchar en uno u otro sentido. Cuando más corto sea el paso, mayor será la velocidad de funcionamiento admisible para la cadena de rodillos. Se puede obtener una capacidad de transmisión de potencia mayor que la suministrada por una cadena sencilla mediante el empleo de cadenas múltiples, las cuales son, en esencia, cadenas sencillas paralelas acoladas con pasadores comunes a todas las hileras. A causa de su ligera en relación con su resistencia a la tracción, no necesita considerarse el efecto del tirón centrífugo; aún la velocidad desacostumbrada de 6000 pie/min, este tirón es solo del 3% de la resistencia última a la tracción.

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Para velocidades relativamente bajas se pueden usar ruedas dentadas para cadenas con menos de 25 dientes, que trabajen a velocidades mayores de 500 a 600 rpm, deben recibir un tratamiento térmico para darles una superficie tenaz resistente al desgaste, cuya dureza de ensayo esté comprendida entre 35 y 45 de la escala de dureza Rocwell C. Si la razón (relación) de velocidades exige que la rueda mayor tenga hasta 128 dientes o más de ocho veces el número de dientes de la rueda menor por lo común es mejor, con pocas excepciones hacer la reducción deseada en dos o más pasos. La forma estándar ANSI de los dientes permite que la cadena de rodillos se ajuste por sí misma a un círculo de paso mayor a medida que se alarga el paso de la cadena debido al desgaste natural que sufre en las juntas de pasador y buje. Cuanto mayor sea el número de dientes, más pronto la cadena accionará demasiada cerca de los extremos de los dientes. Se pueden usar ruedas dentadas locas sobre cualquiera de los dos lados de la cadena estándar de rodillos, para compensar el aflojamiento, para guiar la cadena en torno de obstrucciones, para cambiar el sentido de rotación de un árbol impulsado o para proporcionar mayor abrazamiento sobre otra rueda dentada. Las ruedas locas no deben marchar a velocidades mayores que las recomendadas como máximas para otras ruedas para cadenas con el mismo número de dientes. Es conveniente que las ruedas locas tengan por lo menos dos dientes que engranen con la cadena, y es aconsejable, aunque no necesario, que una rueda loca haga contacto con el tramo muerto (que no trabaja) de la cadena. Los caballajes nominales se basan en el número de dientes y en la velocidad de rotación de la rueda dentada menor, ya sea impulsora o seguidora. Como el área de apoyo del conjunto pasador-buje afecta a la carga de trabajo admisible, constituye el factor importante para las velocidades medias y altas. Para velocidades extremadamente bajas, se pueden basar la selección de la cadena en su resistencia última a la tracción. Para velocidades de la cadena de 25 fr/min o menores, el tirón de la cadena no debe ser mayor a 1/5 de la resistencia

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ultima a la tracción; para 50 ft/min, 1/6; para 100 ft/min 1/7; para 150 ft/min, 1/8; para 200 ft/min 1/9 y para 250 ft/min, 1/10. Los caballajes nominales para cadenas de varias hileras son proporcionales al número de éstas. Los números de hileras recomendados para cadenas múltiples son 2,3,4,6,10,12,16,20 y 24, con el ancho máximo total limitado en cualquier caso a 24 in. Donde, L= longitud de la cadena; P= paso de la cadena; Ry r = radios de las ruedas dentadas para cadena, grande y pequeña, respectivamente; D= distancia entre centros; A= longitud de la tangente y la línea de centros; a= ángulo formado por la tangente y la línea de cetros; N y n= número de dientes de las ruedas pequeñas y grandes, respectivamente; (180 + 2 a) y (180-2 a)= ángulos de contacto sobre las ruedas dentadas mayor y menor respectivamente, grados. Las ecuaciones para la longitud de la cadena en transmisiones de varias ruedas dentadas son engorrosas, excepto cuando todas las ruedas son del mismo tamaño y están del mismo lado de a cadena. Con estas condiciones, la longitud de la cadena en pasos es igual a la suma de las distancias consecutivas entre centros, en pasos, más el número de dientes de una rueda. Las longitudes reales de las cadenas deben expresarse en un número de par de pasos. Cuando sea necesario, se puede conseguir un número impar de pasos por el uso de un eslabón compensador es un paso; medio eslabón de rodillo en el otro extremo. Si las distancias entre centros no ha de ser regulables o ajustables, deben seleccionarse para conseguir un ajuste exacto inicial para un número de par de pasos e cadena. Para aplicaciones promedio, una distancia entre centros igual a 40 a 10 pasos de cadena representa una buena práctica. El arco de contacto sobre una rueda motriz debe ser, por lo menos de 120 grados o más para cualquier distancia entre centros o cualquier número d dientes. Para conseguir un arco de120 o más grados, para razones mayores de 3:1, la distancia entre centros no debe ser menor a diferencia entre los diámetros de paso de las ruedas dentadas.

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2.6.5.2 Diámetros de las ruedas dentadas para la cadena. N=Número de dientes; P= paso de la cadena; D= diámetro del rodillo. El paso de una cadena de rodillos estándar se mide desde el centro de un pasador hasta el del adyacente. Diámetro de paso = P sen 180/N Diámetro de raíz= diámetro de paso  – D Diámetro exterior= P (0.6 + cot 180/N) Diámetro de calibre= (diámetro de paso x cos 90/N)-D No se puede medir el diámetro exacto de raíz para un número impar de dientes, pero puede comprobarse midiendo la distancia (diámetro de calibre) entre las raíces de los dos espacios entre dientes más cercanos opuestos entre sí. Los diámetros de raíz y de calibre no deben tener un tamaño mayor que el nominal (toda tolerancia debe ser negativa). Tolerancia negativa ANSI = 0.003 + (0.001 X PN).

2.6.5.4 Cadenas de dientes invertidos. Las transmisiones de cadena con dientes invertido tienen una forma típica de diente. Estas cadenas deben funcionar dentro de una caja, que retenga aceite, con disposiciones para la lubricación. Debe evitarse el empleo de eslabones con números desiguales de paso. Los caballajes nominales por pulgada de ancho de la silenciosa, específicos, para varios pasos de cadenas y velocidades. Las capacidades nominales están basadas en condiciones ideales de transmisión con relativamente poco choque o variación de carga y se supone una duración promedio de 20 000 horas. Al utilizar los caballajes nominales se debe multiplicar la potencia en caballos de la transmisión o un factor de servicio que depende de la aplicación.

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2.6.6 Coples. Los coples son una forma de conexión semipermanente entre dos ejes o árboles Son de tres tipos: rígido, flexible e hidráulico.

2.6.6.1 Cople rígido. Son aquellos que pueden utilizarse en ejes perfectamente alineados Entre los más utilizados tenemos el de bridas, de compresión sin cuña y el de abrazadera nervada.

2.6.6.1 Cople flexibles. Los coples flexibles se han ideado para conectar ejes que estén desalineados, por desplazamiento lateral o angular. Un beneficio secundario consiste en la absorción de los choques debidos a las fluctuaciones del momento de torsión del árbol o de la velocidad angular de éste, los más conocidos son de ajuste Doble, el Fast, y steelflex.

2.6.6.1 Cople hidráulico. Constan del miembro de entrada y el de salida, ósea impulsor y rotor, no hay conexión mecánica entre ejes, siendo transmitida la potencia por la energía cinética del fluido actuante.

2.6.7 Engrane. Se le llama engrane al mecanismo al mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. una máquina.   Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona' denomina  corona'   y la menor 'piñón'.. Un engranaje sirve para transmitir   movimiento 'piñón' movimiento circular mediante contacto de ruedas dentadas.

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2.6.7.1 Engrane recto. Son el tipo de engranes más simple y corriente que existe. Se utilizan generalmente para velocidades pequeñas y medias; a grandes velocidades, si no son rectificados, o ha sido corregido su tallado, producen ruido cuyo nivel depende de la velocidad de giro que tengan.

Tabla 2.2

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2.7 Ergonomía. 2.7.1 Historia Los fundamentos de la ciencia de la ergonomía parece que se han establecido dentro del contexto de la cultura de la Antigua la  Antigua Grecia.  Grecia.  Una buena parte de la evidencia indica que la civilización griega en el siglo 5 a.C. utiliza principios de la ergonomía en el diseño de herramientas en sus lugares de trabajo. Más tarde, en el siglo 19,  19,  Frederick Winslow Taylor fue pionero en la "Administración Científica del Trabajo" Taylorismo, Trabajo"  Taylorismo, método  método que propone la manera de encontrar el método óptimo para llevar a cabo una tarea determinada. Taylor descubrió que podía, por ejemplo, producir el triple de la cantidad de carbón que los trabajadores estaban paleando, ampliando gradualmente el tamaño y reduciendo el peso de las palas de carbón hasta que la tasa más rápida de paleado se alcanzó. Frank y Lillian Gilbreth, ampliaron los métodos de Taylor en el año 1900 para desarrollar "El estudio de tiempos y movimientos". Su objetivo era mejorar la eficiencia mediante la eliminación de pasos innecesarios. Mediante la aplicación de este enfoque, los Gilbreth redujeron el número de movimientos en albañilería de 18 a 4,5, lo que permitió a los albañiles aumentar su productividad de 120 a 350 ladrillos por hora. La  Segunda Guerra Mundial marcó el desarrollo de nuevas armas y La máquinas complejas, y nuevas exigencias sobre la cognición de los operadores. La toma de decisiones, la atención, la conciencia situacional y la coordinación ojomano del operador de la máquina, se convirtió en la clave del éxito o el fracaso de una tarea. Se observó que los aviones en pleno funcionamiento, piloteados por los pilotos mejor entrenados, sufrían accidentes aéreos. En 1943, Alphonse Chapanis, un teniente del Ejército de los EE.UU., mostró que este llamado "error del piloto" podría reducirse en gran medida, cuando los controles eran remplazados por diseños más lógicos y menos confusos en la cabina del avión. En las décadas posteriores a la guerra, la ergonomía ha seguido floreciendo y diversificándose. La  La era espacial ha creado nuevos problemas de factores

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humanos, tales como la ingravidez la  ingravidez y las las fuerza  fuerza G. G.   El amanecer de la la   era de la información se ha traducido en el campo de la ergonomía de la nueva  interacción persona-computador(HCI). persona-computador( HCI). Del mismo modo, la creciente demanda y la competencia entre los bienes de consumo y de la electrónica ha dado lugar a más empresas, incluidos los factores humanos en el diseño de productos. La acuñación de la ergonomía a largo plazo, sin embargo, es ampliamente atribuido al psicólogo británico Hywel Murrell, en la reunión de 1949 en el Ministerio de marina en el Reino Unido, que llevó a la fundación de la Sociedad de Ergonomía. Él lo utilizó para englobar los estudios en los que habían participado durante y después de la II Guerra Mundial.

2.7.2 Descripción General de la ergonomía. 1. La ergonomía se define como iinteracciones nteracciones entre humanos y los elementos de un sistema. 2. Sus características son fisiológicas, anatómicas o psicológicas. 3. Sus factores más conocidos son el hombre, las máquinas y el ambiente. 4. Según su dominio, se div divide ide en cognitiva, física u organizacional. 5. La ergonomía cognitiva, estudia los procesos mentales. 6. La ergonomía física, estudia la actividad física. 7. La ergonomía organizacional, estudia la o optimización ptimización de sistemas psicotécnicos.

2.7.3 Ergonomía y el ser humano. La Ergonomía es una ciencia que produce e integra el conocimiento de las ciencias humanas para adaptar los trabajos, sistemas, productos, ambientes, a las habilidades mentales y físicas; así como a las limitaciones de las personas. Busca al mismo tiempo salvaguardar la seguridad, la salud y el bienestar mientras optimiza la eficiencia y el comportamiento. Dejar de considerar los principios de la Ergonomía llevará a diversos efectos negativos que - en general - se expresan en lesiones, en  lesiones, enfermedad  enfermedad profesional, profesional, o  o deterioros de productividad y eficiencia.

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La ergonomía analiza aquellos aspectos que abarcan al entorno artificial construido por el hombre, relacionado directamente con los actos y acciones involucrados en toda actividad de éste, ayudándolo a acomodarse de una manera positiva al ambiente y composición del cuerpo humano. En todas las aplicaciones su objetivo es común: se trata de adaptar los productos, las tareas, las herramientas, los espacios y el entorno en general a la capacidad y necesidades de las personas, de manera que mejore la eficiencia, seguridad y bienestar de los consumidores, usuarios o trabajadores. Desde la perspectiva del usuario, abarca conceptos de comodidad, eficiencia, productividad, y adecuación de un objeto.

2.7.4 Ventajas de la Ergonomía.   Disminución de riesgo de lesiones.

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  Disminución de errores / rehacer.

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  Disminución de riesgos ergonómicos.

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  Disminución de enfermedades profesionales.

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  Disminución de días de trabajo perdidos.

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  Disminución de Ausentismo Laboral.

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  Disminución de la rotación de personal.

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  Disminución de los tiempos de ciclo.

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   Aumento de la tasa de producción.

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   Aumento de la eficiencia.

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   Aumento de la productividad.



   Aumento de los estandares de producción.



   Aumento de un buen clima organizacional.



  Simplifica las tareas o actividades.



37

 

2.7.5 Ergonomía del producto. El objetivo de este ámbito son los consumidores, usuarios y las características del contexto en el cual el producto es usado. El estudio de los factores ergonómicos en los productos, busca crear o adaptar productos y elementos de uso cotidiano o específico de manera que se adapten a las características de las personas que los van a usar. Es decir, la ergonomía es transversal, pero no a todos los productos, sino a los usuarios de dicho producto. El diseño ergonómico de productos, trata de buscar que éstos sean: eficientes en su uso, seguros, que contribuyan a mejorar la productividad, sin generar patologías en el humano, que en la configuración de su forma indiquen su modo de uso. Para lograr estos objetivos, la ergonomía utiliza diferentes técnicas en las fases de planificación, diseño y evaluación. Algunas de esas técnicas son: análisis funcionales, biomecánicos, datos antropométricos del segmento de usuarios objetivo del diseño, ergonomía cognitiva y análisis de los comportamientos fisiológicos de los segmentos del cuerpo comprometidos en el uso del producto. En sentido estricto, ningún objeto es ergonómico por sí mismo, ya que la calidad de tal, depende de la interacción con el individuo. No bastan las características del objeto.

2.7.6 Diseño ergonómico de puestos de trabajo   Uso del cuerpo humano.



   Arreglo y condiciones del lugar de trabajo.



  Diseño de herramientas y equipo.



 Algo muy importante es que los principios se basan en factores anatómicos, ana tómicos, biomecánicos y fisiológicos del cuerpo humano. Éstos constituyen la base científica de la ergonomía y el diseño del trabajo. Los principios tradicionales de economía de movimientos se han ampliado y ahora se le conoce como principios y guía para el diseño del trabajo:

38

 

  Diseño del trabajo manual.



  Diseño de estaciones de trabajo, herramientas y equipo.



  Diseño del ambiente de trabajo.



  Diseño del trabajo cognitivo. 



2.7.7 Trabajo con manos y pies al mismo tiempo.  Dado que las manos son más hábiles que los pies, no sería inteligente hacer que los pies trabajaran mientras las manos están quietas. Con frecuencia se pueden arreglar dispositivos como pedales que permitan sujeciones, expulsiones o alimentaciones, y liberar las manos para otros trabajos más útiles y, en consecuencia, disminuir el tiempo de ciclo. Cuando las manos se mueven, los pies no deben hacerlo, ya que es difícil el movimiento simultáneo de manos y pies; pero los pies pueden estas aplicando presión sobre algo como un pedal. Además, el operario debe estar sentado, pues no es sencillo operar un pedal de pie, y aguantar todo el peso del cuerpo en el otro pie.  

2.7.8 Antropometría y diseño.  La guía primordial es diseñar el lugar de trabajo para que se ajuste a la mayoría de los individuos en cuanto al tamaño estructural del cuerpo humano. La ciencia de medir el cuerpo humano se conoce como antropometría, como  antropometría, la  la cual utiliza dispositivos tipo calibrador tipo calibrador para determinar las dimensiones estructurales, como estatura, largo del antebrazo y otros.     Diseño para extremos



El diseño para extremos implica que una característica específica es un factor limitante al determinar el valor máximo y mínimo de una variable de población que será ajustada, por ejemplo, los claros, como una puerta o la entrada a un tanque de almacenamiento, deben diseñarse para el caso máximo, es decir, para la estatura o ancho de hombros correspondiente al percentil 95. De esta manera el

39

 

95% de los hombres y casi todas las mujeres podrán pasar por el claro. El alcance para cosas como un pedal de freno o una perilla de control se diseña para el individuo mínimo, es decir, para piernas o brazos de mujeres en el percentil 5, entonces 95% de las mujeres y casi todos los hombres tendrán un alcance mayor y podrán activar el pedal o el control.   Diseño para que sea ajustable



Diseñar para que se ajuste se usa, en general, para equipo o instalaciones que deben adaptarse a una amplia variedad de individuos. Sillas, mesas, escritorios, asientos de vehículos, una palanca de velocidades y soportes de herramientas son dispositivos que se ajustan a una población de trabajadores entre el percentil 5 de las mujeres y el percentil 95 de los hombres. Es obvio que diseñar para que se ajuste es el método más conveniente de diseño, pero existe un trueque con el costo de implementación.   Diseño para el promedio



El diseño para el promedio es el enfoque menos costoso pero menos preferido.  Aunque no existe un individuo con todas las dimensiones promedio, hay ciertas situaciones en las que sería impráctico o demasiado costoso incluir posibilidades de ajuste para todas las características. Es útil, práctico y efectivo en costos, construir un modelo uno a uno del equipo o instalación que se diseña y hacer que los usuarios lo evalúen.

2.7.9 Determinar la altura de la superficie de trabajo según la altura del codo.  La altura de la superficie de trabajo (con el trabajador ya sea sentado o de pie) debe determinarse mediante una postura de trabajo cómoda para el operario. En general, esto significa que los antebrazos tienen la posición natural hacia abajo y los codos están flexionados a 90°, de manera que el brazo está paralelo al suelo.

40

 

La altura del codo se convierte en la altura adecuada de operación o de la superficie de trabajo. Si está demasiado alta, los antebrazos se encogen y causan fatiga de los hombros, si es demasiado baja, el cuello o la espalda se doblan y ocasionan fatiga en esta última.

2.7.10 Ajustar la altura de la superficie de trabajo según la tarea que se realiza.  Existen excepciones a este primer principio. Para ensamble pesado con levantamiento de partes pesadas, es más ventajoso bajar la superficie de trabajo hasta 20cm, para aprovechar los músculos más fuertes del tronco. Para un ensamble fino que incluye detalles visuales pequeños, es más ventajoso elevar la superficie de trabajo 20cm, para acercar los detalles a la línea de visión óptima de 15°. Otra alternativa, quizá es mejor inclinar la superficie alrededor de 15°, de esta manera se satisfacen ambos principios. Sin embargo, las partes redondeadas tienen una tendencia a rodar fuera de la superficie.   Estos principios también se aplican a la estación donde se trabaja sentado. Una gran parte de las tareas, como escribir o los ensambles ligeros, se realizan mejor a la altura del codo en descanso. Si el trabajo requiere la percepción de detalle fino, puede ser necesario elevar el trabajo para que esté más cerca de los ojos. Las estaciones para trabajar sentado deben contar con sillas y descanso para los pies ajustables. De manera ideal, una vez que el operario está sentado cómodamente con ambos pies en el suelo, la superficie de trabajo se posiciona a la altura adecuada del codo para ajustar la operación. Así, la estación de trabajo también necesita ser ajustable. Los operarios de estatura baja, cuyos pies no alcanzan el suelo incluso después de ajustar el asiento, deben utilizar un descanso para pies que les proporciones el soporte apropiado.

2.7.11 Desarrollo de la ergonomía en México. México es un país de 106.5 millones de habitantes, de los que cerca del 52% de la población se concentra en ciudades y zonas metropolitanas, y

41

 

aproximadamente el 44% tienen una edad dentro del rango considerado “económicamente activa”.

En las últimas décadas se han presentado diferentes situaciones como la globalización económica y de producción, la firma de tratados de comercio entre México y diversas naciones, así como la situación geográfica del país, que han promovido el surgimiento y crecimiento de las empresas nacionales y extranjeras, principalmente en el área norte del país y zonas metropolitanas, creando con ello una importante cantidad de puestos de trabajo en diversos sectores productivos, de transformación y prestación de servicios. Esta situación ha representado aspectos benéficos para el país y su población, pero a la vez ha provocado problemas propios del inadecuado diseño de las actividades, equipos y espacios de trabajo en los que no se ha considerado las características, capacidades y limitaciones de los mexicanos, lo que se ve reflejado en el incremento de lesiones biomecánicas, músculo-esqueléticas, incomodidad, excesiva carga física y mental, que influye en la disminución de la calidad de los productos, la efectividad del trabajador y la eficiencia de las empresas, y que finalmente repercuten en la realidad y la economía de las empresas Mexicanas.

2.7.12 Lesiones laborales. Las lesiones laborales en México representan un problema importante para las grandes, pequeñas y medianas industrias del país. De acuerdo con la información, reportada por el Instituto Mexicano del Seguro Social, entre 1999 y 2009, los trastornos del oído y sorderas traumáticas, trastornos de la cápsula sinovial, de la sinovia y de los tendones, y los trastornos del túnel carpiano, se encuentran entre los primeros once lugares de mayor incidencia de lesiones relacionadas con el trabajo, mismas que pueden reducirse con la participación de la ergonomía, al intervenir en la evaluación, diseño y rediseño de las actividades y puestos de trabajo. La ergonomía puede aportar diferentes propuestas con el objetivo de mejorar las condiciones en las que se realizan las actividades en los

puestos de trabajo, que resulten benéficas tanto para los trabajadores, las 42

 

empresas y el país, ya que al diseñar actividades, equipos y espacios de trabajo adecuados a las características de los usuarios se puede reducir la fatiga física y mental, y con ello el nivel de riesgo al que está sometido el trabajador por la actividad, al mismo tiempo disminuye su posibilidad de cometer errores, con los que pueden resultar más efectivas y eficientes. Esto a las empresas les conviene al obtener productos de mejor calidad, disminuyendo el ausentismo y los días de incapacidad laboral, con la reducción del nivel de riesgo de lesión y fatiga, lo que finalmente impacta en los costos y tiempos de producción, así como las cuotas de seguridad social para las empresas y un menor gasto para las instituciones de salud sociales. Las áreas de la actividad económica que presentaron una mayor incidencia de accidentes y enfermedades de trabajo en el 2004 respecto a la tabla 2.3, son las siguientes.

DIVISION DE ACTIVIDAD

ACCIDENTES DE

ENFERMEDADES

ECONOMICA 

TRABAJO 

LABORALES 

Industria de la Transformación

87.775

3.848

Comercio

59.218

307

Servicios para Empresas, Personas y el

48.395

459

Industria de la Construcción

31.169

190

Servicios Sociales y Comunales

18.452

92

Transporte y Comunicaciones

18.705

867

 Agricultura, Ganadería,

7.628

16

Hogar

43

 

Selvicultura, Pesca y Caza Industrias Extractivas

2.922

1735

3.165

136

96

161

Industria Eléctrica y Captación y Suministro de Agua Potable No identificada

Tabla 2.3.

2.7.13 Auxología. El estudio de la estatura humana se le conoce como auxología. Es una ciencia relativamente nueva pero ha cobrado mayor importancia en los últimos años debido a su uso para clasificar el nivel nutricional de muchos países y para el diseño de varios productos específicos en el sector que es requerido. De igual manera para el diseño de la altura completa de la máquina trituradora se ocupara información en la tabla 2.4.

Tabla 2.4.

44

 

Capítulo 3 Diseño y selección.

45

 

3.1 Consideraciones para su diseño. Debido a la calidad comprobada en chicas, medianas y grandes empresas de trituración, ya sea papelera, textil, minera, plástica, el modelo de trituración más efectivo siempre fue el de rodillos doble, siendo esta el punto de partida del proyecto realizado, primeramente se debe hacer una estimación hacia quien va dirigido la propuesta y sobre eso el trabajo y las condiciones que se deben estimar.

3.2 Descripción de a trituradora. El sistema que se usara se indica como una trituradora de rodillos dobles, ajustados con una camisa de cuchillas de acero D2 para el corte, ajustados a su salida a 4 rodamientos (uno en cada extremo del rodillo) mismo que será un rodillo conducido y conectado a un par de engranes rectos para la transmisión de la potencia del motor, y siendo el conducido conectado a un cople flexible de le serie G, que ira al motor para la transmisión del movimiento.

3.3 Datos propuestos del motor. El motor que se propone para la transmisión del motor será, de 3 hp de potencia, girando a 870 revoluciones por minuto, para fáciles consideraciones de diseño y siendo el mismo un motor eléctrico.

3.3.1 Factor de servicio. Se considerará un factor de servicio de 1.75 a 2, debido a que es un motor eléctrico. Esto según la hoja de selecciones de cople sugiere para trituradoras.

46

 

3.3.2 Calculando torque de la trituradora.

 

 

                     

 

 

Donde T= torque. 63025 es un factor de conversión en libras. r= Radio del eje. n= revoluciones del motor.

3.3.3 Calculando fuerza debido al torque.

           

 

 

3.3.4 Calculando torque de la trituradora considerando el factor de servicio.

                       

 

Donde FS es el Factor de servicio.

 

47

 

3.3.5 Calculando fuerza debido al torque con factor de servicio.

             

 

 

3.3.6 Calculando Ws. Se considera Ws como el empuje que tendrá el otro rodillo conducido sobre el motriz.

Ws

Ft

Considerando ft como la fuerza debido al torque de la máquina y Ws un valor propuesto para el empuje del rodillo conducido.

     

 

  

48

 

3.3.6.1 Tabla de valores propuestos para Ws.

    

     

 

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.3.7 Empuje axial (Wx).  El empuje axial del rodillo motriz se considerará a una propuesta del 25% de la fuerza del torque (Ft).

                

 

 

 

49

 

3.3.8 Calculando reacciones en los rodamientos. 3.3.8.1 Reacciones en el plano vertical. Wx

B

A

Ft Ft 25.9 in 25.9 in

Wx pasa directo a ser la reacción en el eje x debido a ser la única carga en ese sentido y no hay reacciones en el punto b.

       

 

 

Debido a que la carga está en el punto medio se divide entre dos el Ft para obtener las reacciones en el punto Ray y como solo es la única carga pasa a ser la misma en el punto Rby  

        

50

 

3.3.8.2 Comprobación con MD-Solids.

51

 

3.3.8.3 Reacciones en el plano horizontal.

 A B Wz=67 lb 25.9 in

Debido a que la carga está en el punto medio se divide entre dos el Ft para obtener las reacciones en el punto Ray y como solo es la única carga pasa a ser la misma en el punto Rby

          

3.3.8.4 Comprobación con MD- Solids.

 

52

 

3.3.9 Selección de elementos mecánicos. 3.3.9.1 Selección de rodamientos. Para la selección de rodamientos se considerara un vida de cinco mil horas de uso antes de su primer mantenimiento.

                           

 

 

 

 

 

 

Fr se obtiene en el rodamiento del plano horizontal, que es la reacción previamente obtenida.

            

 

Fa se obtiene en el rodamiento del plano vertical, que es la reacción previamente obtenida en x.

53

 

     

 

Las siguientes condiciones son para ecuaciones para determinar la excentricidad, y así determinar la P.

                

 

Como se puede observar el rodamiento esta sobrado en carga estática debido a las consideraciones de la trituradora. Por lo tanto.



 

3.3.9.2 Selección de factor de servicio para cople. Primeramente se determinará el factor de servicio según el tipo de motor que se tiene.

54

 

Tenemos que el motor es eléctrico por lo tanto se considera de carga pesada, entonces e factor de servicio se toma como 2, para la selección del cople. Sabemos que el motor es de 3 Hp y el factor de servicio es de 2.

     

 

Continuando se seleccionara el cople, con las tablas de la siguiente manera 1. Se determina el FS dependiendo el tipo de motor. 2. Se apli aplica ca el factor de servicio 3. Se seleccionara el cople con la siguiente fig figura. ura. *Nota .- Para apreciar mejor la imagen revisar los anexos detalladamente

55

 

3.3.9.3 Selección de tipo de cople.

Tenemos que las revoluciones del motor son 870, entonces se observa que las aproximación o inmediato superior en la figura sería 900 revoluciones, lo siguiente es comprar con el ajuste sería 6 Hp. Por lo tanto el cople indicado sería el G-500, debido a que queda el aproximado de imagen a 7.07 Hp. El siguiente paso será dimensionar el cople con la siguiente imagen de la serie G de coples flexibles para esto ya elegimos el cople G-500 y teniendo en cuenta esto

56

 

se deberá seleccionar cuñas para el eje y el motor que se conectarán por medio del cople.

*Nota .- Para apreciar mejor la imagen revisar los anexos detalladamente

3.3.10 Dimensiones para cople. Con la imagen anterior se debe dimensionará el cople G-500. La serie G viene con una imagen descriptiva que nos mostrará las dimensiones en un plano de corte para explicación de mismo.

57

 

*Nota .- Para apreciar mejor la imagen revisar los anexos detalladamente, en la hoja de coples.

3.3.11 Dimensiones para motor. Ubicamos en la siguiente imagen la capacidad del motor y la velocidad del mismo para la selección. En nuestro caso sería 3HP con 870 rpm, pero como no se encuentra subiremos al inmediato superior que son 900 rpm.

Se selecciona entonces 215T-254U de la siguiente imagen.

58

 

 Ahora se seleccionara el 215 para facilidad de dimensionamiento y ahí encontramos el dato del cuñero que ira al cople, al igual que otras medidas para el motor. *Nota .- Para apreciar mejor la imagen revisar los anexos detalladamente, en la hoja de motores.

59

 

3.3.12 Estimación de claro entre rodillos.

Primeramente se tendrá en cuenta que los diámetros de cada rodillo son de 6 pulgadas, por lo tanto eso quiere decir que equivale a 152.40 mm entonces se trazan referencialmente cada uno con una separación entre el cual caería la hojuela de PET triturado. Seguidamente se dibujar el diámetro de en engrane para la siguiente referencia sobre los rodillos, el diámetro de los engranes equivale a 6.250 pulgadas, por lo tanto es un valor de 158.75 mm.  Ahora sabemos que de cen centro tro a centro de engrane hay 158.75 15 8.75 mm y de centro a centro de rodillo tenemos en cuenta que hay 152.40, como se marcar en la figura referencial, por lo tanto se restan 158.70 de los engranes menos los 152.40 mm de los rodillos, teniendo un claro, es decir la separación de 6.350 mm, equivalente a 0.250 pulgadas.

60

 

3.3.13 Diseño de engranes.

Para el diseño de los engranes se sugieren los siguientes valores que son el paso diametral(Pd), numero de dientes(Nd) y ángulo( ) de premiación

     

 

 

 Ahora una vez establecidos los datos se calculará el Diámetro del piñón (Dp) del engrane.

    

 

 Ahora se aculará el addendum(a).

               

Cálculo del dedendum(b).

Cálculo de la altura total de diente (ht).

 

 

   61

 

Cálculo del claro del diente (c).

    

 

Cálculo de la altura de trabajo (hk).

   

 

3.3.13.1 Cálculo de diámetros exteriores de engrane.



Diámetro exterior [

].

 

         

Diámetro de raíz [

].

 

62

 

3.3.13.2 Cálculo de diseño previo para el eje.

   

 

Donde n= número de revoluciones. P= es la potencia del motor Deje= el diámetro del eje

          

 

         

La medida que usaremos será de

 

 de pulgada.

3.3.13.3 Determinando el ancho de cara para el engrane.

            

 

 

Donde F es el ancho de la cara. Se puede obtener entre las medidas de

 de pulgada.

     63

 

  

 

3.3.13.4 Tabla de datos de engrane. Paso diametral

Pd

4

Numero de dientes

Nd

25d

 Ángulo de precisión

 

20  

 Addendum

A

0.25

Dedendum

B

0.3125

Diámetro del piñón

Dp

6.25

 Altura total el diente

H

0.5625

Claro del diente

C

0.025

 Altura de trabajo

Hk

0.5

Diámetro exterior

(Do)p

6.75

Diámetro de raíz

(Dr)p

5.625

Diámetro de eje

Deje

 Ancho de cara

F





0.875



 7/8

1.000

64

 

2

1

50.8000.100

45.0000.100

1.00 X 45.0 Chamfer

B

B

   0    0    1  .    0

       

   0    0    0  .    5    1    0    0    0    5    2    1  .  .    0    0

               

   0    0    0    0    0    0  .  .    9    5    6    3    6    6

R1.00

 A DRAWN C.G.SANDOVAL M. CHECKED

J.C.L.F.

MATERIAL: OS 2 ACERO AISI 4140 TITLE

QA 

 ARBOL MFG

A 

 APPROVED SIZE

 ARTP5101

 A 

REV

DWG NO

Trituradora de PET

SCALE

1/5

 ACOT .MM

SHEET 1 OF 3

2

1

2

1

 

152.4000.200 50.8000.100

B

B

   0    0    4  .    0

       

   0    0    0  .    5    3    6

 A DRAWN C.G.SANDOVAL M. CHECKED

J.C.L.F. QA 

MATERIAL: OC 6.63X0.179 ASTM A-500 TITLE

RODILLO

A 

MFG  APPROVED SIZE

 A 

REV

DWG NO

RDTP5103

SCALE 1/6

Trituradora de PET

 ACOT.MM

SHEET 2 OF 3

2

1

2

1

 

152.4000.200 50.8000.100

B

B

   0    5    3  .    6

 A DRAWN C.G.SANDOVAL M. CHECKED

J.C.L.F. QA 

 

MATERIAL:PL 3/4 ACERO ASTM A-36 TITLE

TAPA SOPORTE

A 

MFG  APPROVED SIZE

 A 

TSTP5102

SCALE 1/3

2

REV

DWG NO

Trituradora de PET  ACOT:MM

SHEET 3 OF 3

1

 

Conclusiones. Durante la visualización visualización de este proyecto del diseño de elementos una trituradora, se puede obtener tanta información como uno desee, debido a los medios que hoy en día existen varios medios, no solo el internet, sino varios fabricantes de máquinas, pero el fin de esta investigación es el desafío que implica la búsqueda de la información de la misma, la visión de lo que es el ámbito de diseño mecánico en la industria, las estimaciones y propuestas que se deben de tomar para que el plan se ejecute sin fallas y la perspectiva de los equipos que existen, la manera con que se manejan y su fin. La manera o el plan con que se trata la información, la asimilación de los datos para la selección de los componentes de la propuesta, para avanzar y no estancarse. Poniendo en práctico los conocimientos adquiridos durante los nueve semestres de la carrera.

65

 

Anexos. Normas.  ASTM (American Soceity for Testing and Materials).  AGMA (American Gear Manufactoring Association).  ASME (American Soceity Mechanical Engineers).  AISI (American National Standards Institute). NEMA (National Electrical Manufacturers Association). SAE (Society of Automotrive Engineers).

66

 

Bibliografía  Avallone, E. A., & III, T. B. (2008). Manual de Ingeniero Mecánico.   México: Mc Graw Hill. Mf., S. (1999). Elementos de Máquinas. México: Ed. Prentice Hall. Mott, R. L. (1992). Diseño de elementos mecánicos.  México: Ed. Prentice Hall. Orthwein, C. W. (1996). Diseño de componentes de máquinas.   México: Ed. CECSA. Pérez, R. C. (1999). Fundamentos de Mecanismos y Máquinas para ingenieros.   Madrid: Mc Graw Hill.

67

 

Glosario de términos. Trituradora._ Es una máquina una máquina que procesa un material de forma que produce dicho material con trozos de un tamaño menor al tamaño original. Plásticos._

Son sustancias Son 

químicas sintéticas

denominadas denominadas polímeros,  polímeros,   de

estructura macromolecular estructura  macromolecular que puede ser moldeada mediante calor o presión y cuyo componente principal es el carbono. el carbono.   PET._

Es

un polímero que un polímero

se

obtiene

mediante

una una  reacción

de

policondensación entre el ácido el ácido tereftálico y el etilenglicol. el etilenglicol.   Pertenece al grupo de materiales sintéticos materiales  sintéticos denominados denominados poliésteres.  poliésteres.   Contaminación._ Es la alteración nociva del estado natural de un medio como consecuencia de la introducción de un agente totalmente ajeno a ese medio (contaminante), causando inestabilidad, desorden, daño o malestar en un ecosistema, un  ecosistema, en  en un medio físico o en un un ser  ser vivo.  vivo.  Propiedades mecánicas._ Son aquellas propiedades de los sólidos que se manifiestan cuando aplicamos una carga.

Engrane._ Mecanismo utilizado para transmitir potencia de un componente a otro dentro de una máquina. una máquina. Los  Los engranajes están formados por dos ruedas dentadas, de las cuales la mayor se denomina corona' denomina  corona' y  y la menor 'piñón' 'piñón'.. Flexión._ Deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su  su  eje longitudinal.  longitudinal.  El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Torsión._ Cuando se aplica un momento un momento sobre el el eje  eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma o prisma mecánico, mecánico, como  como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas. Torque._ El par motor es el momento el  momento de fuerza que ejerce un motor sobre el eje de transmisión de potencia.

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Cople._Conexión cuya función es unir dos ejes, para la transmisión de potencia. Lubricación._ es el proceso o técnica empleada para reducir el rozamiento entre dos superficies que se encuentran muy próximas y en movimiento una respecto de la

otra,

interponiendo

para

ello

una

sustancia

entre

ambas

denominada lubricante denominada  lubricante que soporta o ayuda a soportar la carga (presión generada) entre las superficies enfrentadas.