1 ALEJANDRO MUÑOZ GUILLERMO SANUNGADISEÑO, CONSTRUCCIÓN E IMPLEMENTACIÓN DE UN MOLINO TRITURADOR PARA PRODUCIR DE 50 a 100 kg/h DE ESCAMA DE HASTA 20 mm PARA PROCESAR PET ALEJANDRO MUÑOZ GUILLERMO SANUNGA

2 CONTENIDOS DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Y GENERALIDADES MARCO TEÓRICODISEÑO DEL PROCESO DE RECICLADO DISEÑO DEL MOLINO CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DEL MOLINO ANÁLISIS DEL TIR Y VAN CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

3 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO Y GENERALIDADES

4 Apenas el 40% de los productos plásticos se recicla en el Ecuador.ANTECEDENTES Apenas el 40% de los productos plásticos se recicla en el Ecuador. En el reciclaje de PET existen unas personas, tomando en cuenta desde recogedores hasta fábricas que procesan este material. Del total de material reciclado el 53% es de metales ferrosos y apenas el 12,2% pertenece al reciclaje de resinas plásticas

5 ANTECEDENTES La diferencia en los precios del material virgen comparado con el del reciclado es un impedimento para dedicarse al reciclaje de PET. Sí se llega a incrementar solo un 1% del reciclaje habrá un ahorro de 4 millones de dólares en la importación de materia prima.

6 DEFINICIÓN DEL PROBLEMALocación: Cantón Sucre- Manabí Status de reciclaje: No existe el proceso de trituración de botellas (PET). El poco reciclaje de botellas PET que existe está basado únicamente en la recolección. Posible solución: El diseño, construcción e implementación de un molino triturador de PET es una solución viable a las necesidades de reciclaje y procesamiento de botellas de PET que posee el Cantón Sucre – Manabí.

7 OBJETIVOS Objetivo general:Diseñar y construir un molino triturador para producir de 50 a 100 kg/h de escama de PET de hasta 20 mm, a fin de colaborar en el reciclaje y tratamiento de desechos plásticos PET. Objetivos específicos: Estudio del proceso de reciclaje de PET. Diseño, construcción y pruebas del molino triturador. Diseñar un plan de mantenimiento para el molino con la finalidad de evitar daños tempranos, posibles accidentes y por sobre todo alargar la vida útil del motor a utilizarse. Estudiar los requerimientos de dotación de equipo de seguridad personal y colectiva para riesgos en la operación del molino.

8 ALCANCE Diseño y construcción del molino triturador de PET.Tener un estudio de la energía por unidad de área necesaria para el corte de botellas PET. Diseño y construcción del molino triturador de PET. Elaborar un procedimiento de mantenimiento correctivo, preventivo, predictivo y proactivo para alargar la vida útil del molino tomando en cuenta el ambiente corrosivo al que va estar expuesto. Generar el estudio económico y financiero de la construcción del molino triturador. CONTENIDOS

9 MARCO TEÓRICO

10 CARACTERIZACIÓN DEL RECICLADO DE PETEl PET posee gran estabilidad dimensional, rigidez, buenas propiedades mecánicas y resistencia a la abrasión. En cuanto a su procesamiento tiene buena calidad de moldeado, siendo este posible mediante extrusión e inyección, debido a que tiene tendencia de absorber agua y sufrir procesos de hidrólisis su transformación es compleja.

11 PROPIEDADES DEL PET RECICLADO MECÁNICAMENTEPor la exposición térmica el PET reciclado presenta un decremento en su peso molecular y también un incremento en el ácido carboxílico, color y nivel de acetaldehído.

12 ETAPAS DEL RECICLADO DEL PETSeparación Clasificación Limpieza Trituración Extrusión SIGUIENTE

13 SEPARACIÓN ETAPAS DEL RECICLAJE

14 CLASIFICACIÓN ETAPAS DEL RECICLAJE

15 LIMPIEZA ETAPAS DEL RECICLAJE

16 TRITURACIÓN ETAPAS DEL RECICLAJE

17 IMPACTO AMBIENTAL QUE GENERA EL RECICLAJE DEL PETSe clasifican los desechos en tres grupos: Grupo I BOTELLAS PET. Grupo II TAPAS DE BOTELLAS PET. Grupo III ETIQUETAS DE DIFERENTES MARCAS DE BOTELLAS PET. Se debe tener en cuenta que el cantón Sucre, provincia de Manabí, posee un clima seco y polvoriento, por lo que se califica al terreno en general como parcialmente árido, la profundidad aproximada donde puede emerger agua es de 110m.

18 IMPACTO AMBIENTAL QUE GENERA EL RECICLAJE DEL PETEVALUACIÓN DE ASPECTOS E IMPACTOS AL MEDIOAMBIENTE DESCRIPCION DE LAS ETAPAS DE RECICLADO DE PET Y DE ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES PASOS INDIVIDUALES DEL PROCESO DESCRIPCIÓN DE LOS PASOS INDIVIDUALES DEL PROCESO CONDICIONES NORMALES CONDICIONES ANORMALES CLASIFICACIÓN Y ALMACENAJE La clasificación es el primer paso, por cuanto las botellas de PET deben ser identificadas según el requerimiento necesario, para luego ser almacenadas en espera del lavado y triturado. Almacenaje de botellas PET, de tapas de botellas y etiquetas. Riesgo de incendio para la seguridad y salud ocupacional. LIMPIEZA Y LAVADO Después de ser clasificadas y almacenadas se procede a la limpieza y lavado, de esta manera se consigue aminorar la incidencia de efectos contaminantes y a los mecanismos del molino. Uso de agua procedente de fuentes municipales, uso de detergentes, vertido de afluentes a un servicio de tratamiento de olores. Riesgo para la seguridad y salud ocupacional. TRITURACIÓN Las botellas de PET son llevadas al molino triturador de acuerdo a la planificación y requerimiento en nuestro caso producir de 50 a 100 kg/hr de escama de hasta 20 mm Vibraciones y ruidos. DISPOSICION FINAL DE LA ESCAMA EMPACADA Y DESPERDICIOS La escama de PET al ser empacada es llevada a la bodega para luego ser puesta a disposición de los clientes; los desperdicios luego de ser tratados y empacados se los lleva hacia el exterior, para ser puestos a disposición (según el tipo de desecho) a la empresa recicladora, o a los camiones municipales. Uso de material para embalaje, almacenaje de escama y residuo.

19 IMPACTO AMBIENTAL QUE GENERA EL RECICLAJE DEL PET

20 IMPACTO AMBIENTAL QUE GENERA EL RECICLAJE DEL PETETAPA MEDIDA CORRECTIVA Almacenamiento y clasificación Socializar el proyecto con la comunidad, con la finalidad de no causar molestias en cuanto al impacto de vista y paisaje. En el caso de la salud y seguridad industrial sería dotar de equipos de seguridad apropiados al personal encargado de dicha etapa. Adicional tener un programa periódico de eliminación de vectores, insectos y enfermedades. Separación manual de tapas y etiquetas Al igual que en la etapa anterior la medida correctiva sería socializar el proyecto con la comunidad, con la finalidad de no causar molestias en cuanto al impacto de vista y paisaje. En el caso de la salud y seguridad industrial sería dotar de equipos de seguridad apropiados al personal encargado de dicha etapa. Adicional tener un programa periódico de eliminación de vectores, insectos y enfermedades. Lavado manual de botellas PET Pretender que los detergentes a usar para el lavado sean amigables con el ambiente, salud y seguridad de los trabajadores. Al momento de desechar el agua después de la limpieza, darle un buen seguimiento al tratamiento de dicha agua (competencia de empresas encargadas de tratamiento de desechos). Almacenamiento de botellas PET limpias Socializar el proyecto con la comunidad, con la finalidad de no causar molestias en cuanto al impacto de vista y paisaje. En el caso de la salud y seguridad industrial sería dotar de equipos de seguridad apropiados al personal encargado de dicha etapa. Triturado de botellas PET La ubicación de la empresa debe ser en un sector no residencial para evitar la contaminación auditiva. Se deberá dotar de EPP (Equipo de Protección Personal) a los trabajadores para evitar deterioro en la salud de los mismos. Almacenamiento e inspección de la escama Socializar el proyecto con la comunidad, con la finalidad de no causar molestias en cuanto al impacto de vista y paisaje. Tratar que el proceso de inspección de la escama sea lo más ergonómico posible por la salud y seguridad de los trabajadores. Embarque y despacho La ubicación de la empresa debe ser en un sector no residencial para evitar la contaminación auditiva. Socializar el proyecto con la comunidad, con la finalidad de no causar molestias en cuanto al impacto de vista y paisaje.

21 IMPACTO AMBIENTAL QUE GENERA EL RECICLAJE DEL PETCARÁCTER: El impacto va a ser positivo o negativo al momento de la ejecución de la actividad. INTENSIDAD: Grado de incidencia de cada etapa sobre el entorno. EXTENSIÓN: Involucra al área de influencia teórica del impacto en relación con el entorno de la actividad. DURACIÓN: Tiempo que permanecerá el efecto desde su aparición, y a partir del cual, el factor afectado retornaría a las condiciones iniciales previas. REVERSIBILIDAD: Posibilidad de reconstrucción del factor afectado como consecuencia de la acción realizada. RIESGO: Probabilidad de ocurrencia del impacto ambiental.

22 IMPACTO AMBIENTAL QUE GENERA EL RECICLAJE DEL PETLa escala será: EVALUACIÓN DE IMPACTOS AMBIENTALES VARIABLE SIMBOLOGÍA CARÁCTER VALOR Intensidad I Alta 3 Moderada 2 Baja 1 Extensión E Regional Local Puntual Duración D Permanente Temporal Fugaz Reversibilidad RV Irrecuperable Poco recuperable Recuperable Riesgo RG Alto Medio Bajo

23 IMPACTO AMBIENTAL QUE GENERA EL RECICLAJE DEL PETLa magnitud del impacto se la cuantifica con: M= (0,45I) + (0,45E) + (0,10D) Donde: M: Magnitud del impacto ambiental. I: Intensidad del impacto ambiental. E: Extensión del impacto ambiental. D: Duración del impacto ambiental.

24 IMPACTO AMBIENTAL QUE GENERA EL RECICLAJE DEL PETLa importancia del impacto se la cuantifica con: IM=(0,25E)+(0,30RV)+(0,45RG) Donde: IM: Importancia del impacto ambiental. E: Extensión del impacto ambiental. RV: Reversibilidad del impacto ambiental. RG: Riesgo del impacto ambiental.

25 IMPACTO AMBIENTAL QUE GENERA EL RECICLAJE DEL PETESCALA DE VALORACIÓN DE LA MAGNITUD E IMPORTANCIA DEL IMPACTO AMBIENTAL VALOR ESTIMADO VALOR DEL IMPACTO 1,0 – 1,6 Bajo 1,7 – 2,3 Medio 2,4 – 3,0 Alto ESCALA DE VALORACIÓN DE LA SEVERIDAD DEL IMPACTO AMBIENTAL VALORES ESTIMADOS SEVERIDAD DEL IMPACTO 1,0 – 3,0 Poco Significativo 3,1 – 6,0 Medianamente Significativo 6,1 – 9,0 Altamente Significativo MATRIZ DE CALIFICACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL CONTENIDOS

26 DISEÑO DEL PROCESO DE RECICLADO

27 CAPACIDAD DE DISEÑO Es la tasa de salida de productos estandarizados en condiciones normales de operación. Esto se deriva de un conocimiento de la demanda de los consumidores y de establecer una política para satisfacer esa demanda. Tomando en cuenta la necesidad de ENKADOR S. A. tenemos: La capacidad de producción del equipo que produce el chip de polietileno que es de 30 toneladas diarias. La capacidad de producción de escama que poseen, dicha producción es de 6 toneladas diarias.

28 CAPACIDAD DE DISEÑO 40% de la demanda insatisfecha 9.6 ton/ día.Demanda insatisfecha de 24 ton/ día. 40% de la demanda insatisfecha 9.6 ton/ día. De acuerdo a la encuesta realizada la capacidad de diseño será 50 a 100 kg/ h.

29 CAPACIDAD DEL SISTEMA La capacidad del sistema es la máxima producción de un producto específico o mezcla de productos que el sistema de trabajadores y máquinas es capaz de generar como un todo integrado. De la capacidad del sistema depende la eficiencia del mismo.

30 CAPACIDAD DEL SISTEMA Asumiendo una eficiencia del sistema del 94% y una producción real de 67 kg por hora, se calcula la capacidad del sistema. Hay que tener en cuenta que la capacidad del sistema se puede ver afectada por tiempos muertos como: Trabamiento (0.5 h/trabamiento). Mantenimiento preventivo. Puesta en marcha de la máquina (0.08 h/ día). Limpieza al final del día de trabajo (0.25 h/ día) Posibles cortes de fluido eléctrico. Necesidades de los operarios (0.33 h/ día). Daños o fallas que se presentan en las máquinas (5 h/ daño).

31 ESTRATEGIAS DE OPERACIÓNSe debe contar con el espacio físico necesario. Contar con el personal capacitado y calificado. Responsabilidad en el tratamiento de desechos y desperdicios. Cumplir plan de mantenimiento. Sistema de seguridad industrial y salud ocupacional. Posicionamiento en el mercado. Sistema de calidad.

32 DISTRIBUCIÓN DE LAS INSTALACIONESSe recomienda una distribución por producto, ya que asocia actividades similares y consecutivas. En la figura se muestra un esquema de la distribución de planta para el reciclaje de PET.

33 TIPO DE PRODUCTO Nuestro producto es un bien, y va a ser la escama que se obtiene del proceso de molienda de botellas plásticas de PET, esta escama tendrá un tamaño máximo de 20 mm de longitud, sin alguna forma geométrica definida. La prioridad va a ser la escama obtenida de las botellas PET transparente de paredes delgadas. CONTENIDOS

34 DISEÑO DEL MOLINO

35 ALTERNATIVA 1 Molinos modelo MAS 1 y MAS 2 con rotor abierto, con 3 cuchillas móviles y 2 fijas. Los molinos producen un material triturado de alta calidad y un mínimo de polvo. Todo molino lleva incorporado un calibre de pre-ajuste que permite el ajuste fácil y rápido de las cuchillas para una distancia de corte óptima.

36 ALTERNATIVA 2 Molino con rotor escalonado, con 4X3 cuchillas escalonadas móviles y 2 fijas. Trituración de excelente calidad. El tiempo de parada al cambiar cuchillas se reduce a un mínimo.

37 CRITERIOS DE CALIFICACIÓN Y EVALUACIÓN DE LAS ALTERNATIVASCostos de construcción (70%). ALTERNATIVA 1: costo de construcción es medianamente factible, evaluación de 7. ALTERNATIVA 2: costo similar al de la alternativa 1, evaluación de 7. Riesgos de seguridad (10%). El riesgo de la seguridad en las dos alternativas posee un alto nivel de importancia, su valor de evaluación será de 9. Costo de mantenimiento (10%). ALTERNATIVA 1: costo de mantenimiento mayor al de la alternativa 2 , debido a la longitud de las cuchillas móviles (420 mm), evaluación de 6. ALTERNATIVA 2: costo de mantenimiento medianamente factible, por la longitud de las cuchillas móviles (140 mm), evaluación de 8. Tiempo de mantenimiento (10%). ALTERNATIVA 1: posee cuchillas que al momento de cambiarlas o afilarlas tomarían un tiempo considerable, evaluación es de 5. ALTERNATIVA 2: al cambiar o afilar las cuchillas pequeñas no tomaría mucho tiempo, evaluación es de 7.

38 MATRIZ DE EVALUACIÓN DE ALTERNATIVASCRITERIO PONDERACIÓN VALOR OPTIMO ALTERNATIVA 1 EVA. POND. A1 ALTERNATIVA 2 EVA. POND. A2 a b axb c a x c d a x d 1 70% 10 7 4.9 2 10% 9 0.9 3 6 0.6 8 0.8 4 5 0.5 0.7 SUMA 100% 6.9 7.3

39 SELECCIÓN DE ALTERNATIVADe acuerdo a la matriz de evaluación, se ha propuesto llevar a término la idea presentada en la alternativa 2: MOLINO CON ROTOR ESCALONADO, CON 4x3 CUCHILLAS ESCALONADAS MÓVILES Y 2 FIJAS.

40 PARÁMETROS DE DISEÑO Componentes del molino triturador.Capacidad de producción de escama de PET. Componentes del molino triturador. Geometría y dimensionamiento.

41 Carga de Rotura por tracción.FUERZA DE CORTE Para producir el efecto de cizallamiento, las cuchillas van a tener una disposición para que sus planos inclinados sean los filos de corte. Espesor del PET Carga de Rotura por tracción. Ángulo de abertura entre los filos cortantes.

42 FUERZA DE IMPACTO La energía que absorbe el PET por unidad de área, que se utilizo para el cálculo de la fuerza de impacto se lo obtuvo del ensayo de laboratorio realizado. Longitud del material que es cortado por la cuchilla. Energía absorbida por unidad de área.

43 FUERZA NORMAL Alto de material de arrastre Espesor de la punta de la cuchilla Holgura entre cuchilla y criba Área de desplazamiento Desplazamiento del material Módulo de Young del PET Longitud de la cuchilla

44 Coeficiente de rozamiento dinámico del PET sobre el aceroFUERZA DE ARRASTRE La fuerza de arrastre será la que se debe aplicar por las cuchillas móviles, para llevar el PET procesado y no procesado por la criba. Coeficiente de rozamiento dinámico del PET sobre el acero Fuerza de arrastre

45 FUERZA RESULTANTE DE LA FUERZA DE ARRASTRE Y NORMALÁngulo formado entre la fuerza de arrastre y normal

46 FUERZAS QUE ACTÚAN EN LA CÁMARA DE CORTE

47 ANÁLISIS DE FUERZAS DEL PRIMER CONJUNTOCUCHILLA 2 CUCHILLA 3 Sumatoria en el eje Y. Sumatoria en el eje X.

48 ANÁLISIS DE FUERZAS DEL SEGUNDO CONJUNTOCUCHILLA 4 CUCHILLA 5 Sumatoria en el eje Y. Sumatoria en el eje X.

49 ANÁLISIS DE FUERZAS DEL TERCER CONJUNTOFtotal CUCHILLA 1 Sumatoria en el eje Y. Sumatoria en el eje X.

50 ANÁLISIS DE FUERZAS QUE ACTÚAN SOBRE EL EJEDiscos portacuchillas 2 y 3 Discos portacuchillas 4 y 5 Disco portacuchillas 6 Disco portacuchillas 1

51 ANÁLISIS DEL TORQUE QUE ACTÚA EN EL PRIMER CONJUNTOCUCHILLA 2 CUCHILLA 3 Total conjunto

52 ANÁLISIS DEL TORQUE QUE ACTÚA EN EL SEGUNDO CONJUNTOCUCHILLA 4 CUCHILLA 5 Total conjunto

53 ANÁLISIS DEL TORQUE QUE ACTÚA EN EL TERCER CONJUNTOCUCHILLA 1 Ftotal Total conjunto

54 ANÁLISIS DEL TORQUE QUE ACTÚA SOBRE EL EJEDisco portacuchillas 1 Discos portacuchillas 2 y 3 Discos portacuchillas 4 y 5 Disco portacuchillas 6 Torque total del sistema

55 CÁLCULO DE DIÁMETROS DE POLEAS Y VELOCIDAD DE GIROVelocidad de giro del eje del molino Diámetro de la polea conductora Diámetro de la polea conducida

56 FUERZAS QUE ACTÚAN EN LA ZONA DE LA POLEA DEL EJETorque en polea del eje Fuerza del lado flojo Fuerza del lado tenso Fuerza resultante que actúa en el eje Fuerza en el eje X Fuerza en el eje Y

57 CÁLCULO DE LA POTENCIA DEL SISTEMA Y SELECCIÓN DEL MOTOR ELÉCTRICOTorque en motor eléctrico Potencia Rendimiento del motor eléctrico Potencia mínima requerida

58 SELECCIÓN DEL TIPO DE BANDAPotencia efectiva

59 NÚMERO DE BANDAS Del Anexo 3 se obtiene cuantos hp por banda.Del Anexo 4 se obtiene el factor de corrección por longitud y arco

60 DETERMINACIÓN DEL PUNTO CRÍTICO

61 DETERMINACIÓN DEL PUNTO CRÍTICODiagrama de fuerza cortante y momento flexionante X-Z P1= Fxp P2= Fxtotal1 P3= Fxtotal23 P4= Fxtotal45 P5= Fxtotal6 Fuerza en el primer cojinete Fuerza en el segundo cojinete

62 DETERMINACIÓN DEL PUNTO CRÍTICODiagrama de fuerza cortante y momento flexionante Y-Z P1= Fyp P2= Fytotal1 P3= Fytotal23 P4= Fytotal45 P5= Fytotal6 Fuerza en el primer cojinete Fuerza en el segundo cojinete

63 DETERMINACIÓN DEL PUNTO CRÍTICOPunto D Punto E Punto F Punto A Punto B

64 DISEÑO DEL EJE Cargas dinámicas.Se eligió realizar un diseño por fatiga utilizando la Teoría de la energía de la distorsión y criterio de Goodman para cargas combinadas. Teoría de falla no conservadora.

65 DISEÑO DEL EJE Se considera filete de hombro bien redondeado.r/d=0.1 Del Anexo 5 se obtiene los valores de los factores geométricos de concentración de esfuerzos a flexión y a torsión. Factor geométrico de concentración de esfuerzos a flexión. Factor geométrico de concentración de esfuerzos a torsión.

66 DISEÑO DEL EJE Se asume que los factores geométricos son los factores de concentración de esfuerzos. Se elige acero de transmisión AISI 1018 HR. Resistencia a la tracción. Resistencia a la fluencia.

67 DISEÑO DEL EJE Factor de superficie (ka) Superficie maquinado.Factor de tamaño (kb) No se tiene la medida del diámetro, se asume 0.9. Factor de carga (kc) Cargas de flexión y torsión. Factor de temperatura (kd) Operación a temperaturas no elevadas. Factor de confiabilidad (ke) Confiabilidad del 99% del material.

68 DISEÑO DEL EJE Resistencia del AISI 1018 HR menor a 1400 MPa.Aplicando la ecuación de Marín. Porque se tiene cargas dinámicas se asume un factor de seguridad de 2.5.

69 DISEÑO DEL EJE Verificación del diámetro de 45 mm.Filete de hombro bien redondeado r/d=0.1. Factor de tamaño (kb). El resto de factores se mantienen, se aplica la ecuación de Marín. Se asume una relación de diámetros en cambio de sección. D/d=1.3

70 DISEÑO DEL EJE Verificación del diámetro de 45 mm.Con r/d=0.1 y D/d=1.3, del Anexo 10 se obtiene el factor geométrico de concentración de esfuerzos a flexión. Con rC=4.5mm y Sut=0.40 GPa, del Anexo 11 se obtiene la sensibilidad a la muesca por flexión. Factor de concentración de esfuerzos.

71 DISEÑO DEL EJE Verificación del diámetro de 45 mm.Con r/d=0.1 y D/d=1.3, del Anexo 12 se obtiene el factor geométrico de concentración de esfuerzos a torsión. Con rC=4.5mm y la dureza Brinell es menor a 200, del Anexo 13 se obtiene la sensibilidad a la muesca por torsión. Factor de concentración de esfuerzos.

72 DISEÑO DEL EJE Verificación del diámetro de 45 mm.Esfuerzo alternante generado por la flexión. Esfuerzo medio generado por la torsión. Factor de seguridad.

73 DISEÑO DEL EJE Se calcula el diámetro mayor del cambio de sección.Factor de superficie (ka) Superficie esmerilada. Factor de tamaño (kb) Factor de soldadura (Cw) Junta soldada a tope reforzada.

74 DISEÑO DEL EJE El resto de factores se mantienen, se aplica la ecuación de Marín. El factor de concentración de esfuerzos a torsión por soldadura a tope reforzada se obtiene del Anexo 15. Esfuerzo alternante generado por el momento flexionante. Esfuerzo medio generado por la torsión. Factor de seguridad.

75 DISEÑO DEL EJE Análisis en el cambio de sección en el punto B.Se asume un radio de filete de hombro bien redondeado. Factor geométrico de concentración de esfuerzos a flexión. Factor geométrico de concentración de esfuerzos a torsión. Se asume que el factor de concentración de esfuerzos tiene el mismo valor que el factor geométrico, tanto a flexión como a torsión.

76 DISEÑO DEL EJE Análisis en el cambio de sección en el punto B.Se asume un factor de tamaño de 0.9. El resto de factores son los mismos que los del punto C. Se aplica la ecuación de Marín. Se asume un factor de seguridad de 2.5, se calcula el diámetro menor en el punto B.

77 DISEÑO DEL EJE Comprobación del diámetro de 40 mm en el punto B.Se calcula el factor de tamaño, el resto de factores permanecen iguales. Se aplica la ecuación de Marín. Relación de diámetros en el cambio de sección. Con r/d=0.1 y D/d=1.13, del Anexo 10 se obtiene el valor del factor geométrico de concentración de esfuerzos a flexión.

78 DISEÑO DEL EJE Comprobación del diámetro de 40 mm en el punto B.Con r=4 mm y Sut=0.40 GPa, del Anexo 11 se obtiene el valor de la sensibilidad a la muesca por flexión. Concentrador de esfuerzos a flexión. Con r/d=0.1 y D/d=1.13, del Anexo 12 se obtiene el valor del factor geométrico de concentración de esfuerzos a torsión. Con r=4mm y la dureza Brinell del material menor a 200, del Anexo 13 se obtiene la sensibilidad a la muesca por torsión.

79 DISEÑO DEL EJE Comprobación del diámetro de 40 mm en el punto B.Concentrador de esfuerzos a torsión Esfuerzo alternante generado por el momento flexionante. Esfuerzo medio generado por la torsión. Factor de seguridad.

80 DIÁMETROS DEL EJE Y SUS FACTORES DE SEGURIDADDISEÑO DEL EJE DIÁMETROS DEL EJE Y SUS FACTORES DE SEGURIDAD PUNTO DIÁMETRO (mm) FACTOR DE SEGURIDAD B 40 2.25 45 4.51 C 2.14 58.5 5.83 D 4.34 E 5.29 F 14.04 5.07

81 DISEÑO DEL EJE Dimensionamiento de la sujeción de la polea al eje.Del Anexo 16, con el diámetro de 40 mm. Ancho del cuñero en el eje. Altura del cuñero en el eje. Ancho de la cuña. Altura de la cuña.

82 DISEÑO DEL EJE Dimensionamiento de la sujeción de la polea al eje.Para la cuña se elige un acero AISI 1010 CD y se asume un factor de seguridad de nch=2.5. Resistencia a la fluencia de AISI 1010 CD. Fuerza en la cuña. Resistencia máxima al cortante de la cuña.

83 DISEÑO DEL EJE Dimensionamiento de la sujeción de la polea al eje.Esfuerzo cortante. Esfuerzo por aplastamiento. Longitud mínima de la cuña, al cortante. Longitud mínima de la cuña, al aplastamiento.

84 SELECCIÓN DE COJINETESCarga dinámica. Factor de esfuerzos dinámicos se obtiene del Anexo 18. El factor de velocidad se obtiene del Anexo 19. Carga dinámica equivalente. Cojinete Soporte

85 JUNTAS SOLDADAS Disco portacuchillas a placa portacuchillasBase de la placa portacuchilla. Espesor de la placa portacuchilla.

86 JUNTAS SOLDADAS Disco portacuchillas a placa portacuchillas.Se calcula X e Y del centro de gravedad. Segundo momento polar unitario de área. Del Anexo 22 se obtiene la altura de la soldadura. Segundo momento polar.

87 JUNTAS SOLDADAS Disco portacuchillas a placa portacuchillas.Distancia del punto D hasta la fuerza Ry5. Distancia del punto D hasta la fuerza Rx5. Sumatoria de momentos en D. Esfuerzo cortante generado por el momento flexionante

88 JUNTAS SOLDADAS Disco portacuchillas a placa portacuchillas.Se elige como material de aporte, el electrodo E7018 cuya resistencia a la tracción es: De acuerdo con el Anexo 24, el esfuerzo permisible a esfuerzo cortante es:

89 JUNTAS EMPERNADAS Cuchillas fijas a bastidor.Se asume una junta floja, para el cálculo de la fuerza de separación que actúa sobre el perno. Se toma 3 veces la fuerza de corte y de impacto. Se realiza el cálculo de la fuerza de separación.

90 JUNTAS EMPERNADAS Cuchillas fijas a bastidor.Espesores tanto del bastidor (ep1) como de la cuchilla (ec) son 6 mm. Longitud de agarre efectivo. Se analiza con pernos M 8 x 1.25 mm, se calcula la longitud del perno. Longitud roscada en el agarre. Área del perno sujeto a tensión.

91 JUNTAS EMPERNADAS Cuchillas fijas a bastidor.Con el módulo de Young del acero (Ea) de 207 GPa, se puede calcular la rigidez del perno (Kb). Se calcula la rigidez de los elementos (Km) y la constante de rigidez de la unión (Cr).

92 JUNTAS EMPERNADAS Cuchillas fijas a bastidor.Resistencia de prueba del perno. Precarga para conexiones no permanentes. Se asume un factor de carga de n=3, y se calcula la cantidad de pernos que se necesitan en la unión. Se comprobará el factor de carga (n1) y de separación de la unión (no) para Npu2=5 pernos.

93 JUNTAS EMPERNADAS Cuchillas fijas a bastidor.Resistencia a la fatiga del perno. Resistencia mínima a la tensión del perno. Esfuerzos de la precarga. Esfuerzo de la fuerza de separación. Factor de seguridad del perno a fatiga.

94 RIESGOS EN LA OPERACIÓN DEL MOLINODISEÑO DE LA SEGURIDAD Seguridad mecánica. RIESGOS EN LA OPERACIÓN DEL MOLINO RIESGO Bandas y poleas El desprendimiento de una banda puede ocasionar graves lesiones al operador o personas que se encuentren cercanas al molino Tolva de alimentación Al existir rebote de materia prima (PET) el operador puede estar expuesto a lesiones en los ojos. Cámara de corte Puede existir atrapamiento o mutilaciones. Exceso de ruido El operador puede resultar con lesiones auditivas por la exposición prolongada al ruido

95 ALTERNATIVAS PARA EVITAR ACCIDENTESDISEÑO DE LA SEGURIDAD Seguridad mecánica. ALTERNATIVAS PARA EVITAR ACCIDENTES ALTERNATIVA Bandas y poleas Implementar una protección de poleas y bandas fabricada en plancha de acero de 3mm de espesor. Tolva de alimentación Dotar al operador de gafas protección y guantes. Adicionalmente implementar una protección plástica en la tolva de alimentación que evite la expulsión de la materia prima. Cámara de corte El operador debe evitar ponerse en contacto con las cuchillas mientras el molino esté en operación. Exceso de ruido Para evitar lesiones auditivas se debe dotar al operador con protección auditiva y tener en cuenta el tiempo de exposición del operador al ruido.

96 DISEÑO DE LA SEGURIDAD Seguridad eléctrica. Riesgos en operación.Descargas eléctricas debido al mal estado de cables o conexiones en el tablero de control. Alternativas para evitar accidentes. Realizar un buen mantenimiento tanto a cables como a conexiones. Contenidos

97 CONSTRUCCIÓN Y PRUEBAS DEL MOLINO

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102 PRUEBAS DE PRODUCCIÓN Y RESULTADOSNÚMERO DE PRUEBAS TIEMPO CAPACIDAD TAMAÑO min kg mm 1 5 5.4 0-20 2 5.5 3 5.45 4 5.6 5.62 6 5.47 7 5.43 8 5.53 9 5.57 10 5.63 PROMEDIO 5.52 TIEMPO DE PRODUCCIÓN CAPACIDAD (Min) (Kg) X

103 HOJA DE PRUEBAS DE POTENCIA OCUPADAPRUEBAS DE PORCENTAJE DE UTILIZACIÓN DE LA POTENCIA DEL MOTOR ELÉCTRICO HOJA DE PRUEBAS DE POTENCIA OCUPADA Carga plena: 5 kg CARGA VOLTAJE AMPERAJE FACTOR DE POTENCIA POTENCIA (%) (v) (A) (w) VACÍO 206 7.7 0.83 7.6 AL 25% 10.3 AL 50% 18.7 18.6 AL 75% 25.3 AL 100% 33.4 VACIO 7.8 Potencia utilizada.

104 PORCENTAJE QUE SE OCUPA DEL MOTOR ELÉCTRICO POTENCIA NOMINAL DEL MOTORRESULTADOS DE PRUEBAS DE PORCENTAJE DE UTILIZACIÓN DE LA POTENCIA DEL MOTOR ELÉCTRICO PORCENTAJE QUE SE OCUPA DEL MOTOR ELÉCTRICO CARGA POTENCIA OCUPADA POTENCIA NOMINAL DEL MOTOR PORCENTAJE OCUPADO % w VACÍO 15000 15.20 15.00 AL 25% 769.98 5.13 799.59 5.33 AL 50% 21.72 21.52 AL 75% 34.75 34.95 AL 100% 50.74 50.94 Porcentaje ocupado de la potencia del motor eléctrico. El porcentaje máximo que se llega a ocupar del motor eléctrico es de 65.94% Contenidos

105 ANÁLISIS DEL TIR Y VAN

106 CÁLCULO DEL TIR Y VAN La inversión inicial es el costo de construcción del molino triturador. El costo del predio es un estimado de los terrenos existentes en la zona del Cantón Sucre. La infraestructura tiene que ver con las instalaciones técnicas y administrativas. Y los costos jurídicos para el establecimiento de la empresa. Inversión Inicial Predio 15000 Infraestructura 10000 Costos Jurídicos 5000 Inversión Total

107 CÁLCULO DEL TIR Y VAN Se consideró 5 años para la recuperación de la inversión Con una tasa de interés del 20%. La utilidad se tomará como renta fija. Periodos 1 2 3 4 5 Ingresos 104520 Egresos 38880 Flujos 65640 VAN = USD TIR = 188% Contenidos

108 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES