• Author / Uploaded
• Jorge Aguirre

Citation preview

PROYECTO MOLIENDA

1. INTRODUCCION

El presente trabajo se basa en el diseño de un equipo triturador de plástico para su reciclado, particularmente para las botellas desechables de Polietileno Tereftalato (PET), que es un tipo de plástico de gran uso en los últimos años. Usado casi por todas las embotelladoras de nuestro país; convirtiéndose de esta manera en una amenaza, debido a su gran aglomeración si no es retirado o reciclado de nuestros desechos solidos, para que sea debidamente reutilizado; aprovechando asi sus características renovables que es un beneficio que nos ofrece los plásticos, sino que además ahorrando una parte de dinero para las empresas que usan el mismo.

Por lo que se presenta la siguiente propuesta, tomando en consideración los métodos de reciclaje, recolección, selección, y aprovechamiento utilizados actualmente al PET. Así como, su ciclo de vida, mercado e impacto ambiental.

2. OBJETIVOS

Proponer un diseño mecánico que sea capaz de triturar (moler) los envases de PET, originados del post-consumo, en pequeños pedazos, de tal forma que estas puedan ser comercializadas en el sector de reciclaje, logrando así sintetizar el proceso común de reciclaje del PET al mismo tiempo que ayude al medio ambiente en diversos ámbitos.

3. FUNCIONES 3.1.

FUNCION PRINCIPAL

 Triturar fácilmente botellas de plástico desechables (usadas como envases para gaseosas), para su reciclado.

3.2.

FUNCIONES SECUNDARIAS

 Es capaz de triturar diferentes tipos de botellas, siempre y cuando sean botellas    

del tipo PET. El proceso de triturado es rápido, garantizando eficiencia en tiempo. Es de fácil mantenimiento y de fácil limpieza. No requiere de mucho espacio para su instalación y uso. Tiene cuchillas desmontables para su remplazamiento, después de que estas se desgasten.

4. DISEÑO DEL MECANISMO

5. ORGANIZACIÓN DE LA FABRICACION

MOLIENDA

G1. ESTRUCTURA

G2. MECANISMO DE TRANSMICION

G3. NAVAJAS

P.1.1. ANGULARES PARA LA MESA

P.2.1. EJE DE TRANSMICION

P.3.1. NAVAJAS FIJAS

P.1.2. SOPORTES

P.2.2. CORREA

P.3.2. NAVAJAS MOVILES

P.2.3. POLEA 1

P.2.4. POLEA 2

P.2.5. CHAVETAS

P.2.6. MOTOR

P.2.7. RODAMIENTO S

6. DIBUJOS DE LA ORGANIZACIÓN DE LA FABRICACION

Mecanismo de transmisión

P.4. TOLVA

P.6. SACO RECOLECTOR

Estructura

Tolva

7. CÁLCULO Y DIMENSIONAMIENTO 7.1. Datos:

CALCULO DE LA POTENCIA

Masa (m) = 360 [kg] Tiempo de arranque (ta) = 6 [s] Radio (R) = 0,11 [m] n2 =400 [rpm]

En este análisis se consideró el caso de mayor exigencia de potencia en el arranque, el cual se asumiría si todas las cuchillas se encuentran a pleno impacto, puesto que el Momento torsor necesario para moverlas es igual a la fuerza por el radio R.

Para este cálculo se realizaron dos procedimientos distintos presentados a continuación.  METODO 1

P [W] = F [N] * Vt [m/s]

Velocidad Tangencial (Vt) = w * Rd ; w [rad/s] (Vt)=

∗rd ( 2∗π 60 )

n 2∗

∗0.11 ( 2∗π 60 )

580∗

[m/s] =

= 6,68

[ ]

Fuerza

m s2

( )

F = m [kg] * a [

Donde: a =

vt ta

( )

(

=

] = [N]

[ ]) m s

6..68∗

= 1,113

6∗[ s ]

[ ] m s2

F = 240*1.113 = 267,2 [N] P = 267,2*6.68 = 1784,896 [W] P = 2,4267[HP] ≈ 2,5 [HP]

 METODO 2

P=

( Mt∗w 75 )

= [HP]

Momento torsor: Mt= I * α Inercia (I) =

m∗r d

2

= 240 *

Velocidad angular (α) =

2

0.11

w ta

( )

Mt = 2,904*10,123 = 29,3969

=

[

(

= 2.904 [ kg∗m

60.737

kg∗m2 s2

[ ]) rad s

6[s]

]

2

]

=10,123

[ ] rad 2 s

m s

P = 20,3969*60,737 = 1785,48 [W]

P = 2,4292 HP] ≈ 2,5 [HP]

“EJE PRINCIPAL”

DIMENSIONES

Cargas sobre el eje: Plano X-Y

Plano X-Z

7.2.

CALCULO DEL DIAMETRO DEL EJE

DIAGRAMA IDEAL DE FUERZAS

Datos: FC = FCz = 60 [kg]

SAE 1045 E = 2.1 x 106 [Kg / cm2]

PC= 3 [Kg]

σF = 3163 [Kgf/ cm2]

R = 11 [cm]

Tf = 5765 [Kgf/ cm2]

PP = FP =

ANALISIS PLANO X-Y

∑ F y =0 R1 y + R2 y + 4 FC −4 PC −PP=0 −223=R1 y + R2 y ∑ M A=0 −3 ( FC −PC )−13 ( FC −PC )−23 ( FC −PC )−33 ( FC −PC )−36 R2 y + 40 PP = 0 −3 ( 57 )−13 ( 57 )−23 ( 57 ) −33 (57 )−36 R2 y + 40∗5=0 R2 y =−108.4[ Kg] R1 y =114,6 [Kg]

ANALISIS PLANO X-Z

∑ F z=0 R1 Z + R2 Z + 4 FCz−FP=0 −235=R1 y + R2 y ∑ M A=0 −3 ( FCz ) −13 ( FCz )−23 ( FCz )−33 ( FCz )−36 R2 Z + 40 FP=0 −3 ( 60 )−13 ( 60 )−23 ( 60 ) −33 (60 )−36 R2 y +40 (5)=0 R2 y =−114.44 [Kg] R1 y =−120,56[ Kg] M t=FCz∗R

M R =√ Mxy 2+ Mxz 2

M t=60∗11

M R =√ 925.82+ 973,82

M t=660 [kg∗cm] ∑ M t=2640 [kg∗cm]

ANALISIS A LA RESISTENCIA

M R =¿ 1343,6487 [kg*cm]

σ x =σ R +σ N

M ∗Y σ x = R max = I

1343,6487∗∅ 2 42996,7584 = π π∗∅3 ∗∅4 64

2640∗∅ M t∗R 2 42240 τ xy = = = Ip π π∗∅3 ∗∅ 4 32

σ max =

( ) √(( )) +τ σx ∓ 2

2

σx 2

(

√

) ((

21498,37 σ max = ∓ π∗∅3

2 xy

≤ σ´

( 21498,57 ) π∗∅3

2

)) (( +

42240 π∗∅3

∅1 ≥ 2,75 [ cm ]

τ=

√((

( 21498,37 ) π∗∅3

∅2 ≥ 1,987 [ cm ]

2

)) (( +

42240 π∗∅3

2

)) ≤ ( 5765 3 )

2

3163 ( )) 3 ) ≤

7.2.1. DIMENSIONAMIENTO POR FATIGA DEL EJE PRINCIPAL DE MOVIMIENTO

MATERIAL SAE 1045

Para determinar el límite de resistencia a la fatiga, de la tabla E – 20 (apéndice 1215) de shigley se obtendrá la resistencia mínima a la tensión como:

(

sut=82 [ kpsi ]∗

1000 [ psi ] 6894.76 [ Pa ] ∗ =565370320 [ Pa ] 1 [ kpsi ] 1 [ psi ]

)(

)

S e' =0.504∗sut=41,492 [ kpsi ] Para obtener el límite de resistencia a la fatiga modificada, se tiene la siguiente expresión: Se = ka * kb * kc * kd * ke * Se’ 

Factor de superficie Ka

Ka=a∗su t b =1.58∗82−0.085 Ka=1,0816 

Factor de tamaño Kb

d 7.62 ¿ => por el calculo de resistencia d =27,5[mm] ¿ Kb=¿ Kb=0,8717 

Factor de carga Kc Para carga de torsión:



Kc=0,5686 → sut=82≤ 220 [ kpsi ]

Factor de temperatura Kd

( SrtSt ) ⇒ Kd=1.010

Kd=



Factor de efectos diversos Ke

Ke=1 Se=Ka∗Kb∗Kc∗Kd∗Ke∗S e

'

Se=1,0816∗0,8717∗0.5686∗1.010∗1∗41,492 [ kpsi ] Se=27,93 [ kpsi ] Se=192603187,861 [ Pa ]

σa=

( σmax −σmin ) σm=( σmax2+ σmin ) 2 15086,67 + ( 21498,37 ) ( ) ∅ ∗π ∅

σmax =

3

3

σmin=

(

)(

) ))

)

21498,37 15086,67 21498,37 15086,67 + + − ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) π∗∅ ∅ π∗∅ ∅ σm=

)

σa=

( ((

21498,37 15086,67 − 3 ∅ ∗π ∅2

)) ((

21498,37 15086,67 21498,37 15086,67 + − − 3 3 3 π∗∅ ∅ π∗∅ ∅3

(

)(

)(

2

3

3

3

3

2

1 = ( σaSe )+( σm sut ) ( 3 )

Despejando de la ecuación el diámetro

( ∅ ) tenemos:

∅3 ≥ 2,98 [ cm ] Este diámetro es mayor que el diámetro obtenido en el cálculo del eje por resistencia, y por tanto el diámetro obtenido anteriormente

∅≥ 2,98 [ cm ]

∅3 es el adecuado a ser utilizado.

“CORREAS”

7.3. I.

PROCESO DE SELECCIÓN Y DIMENSIONAMIENTO

Potencia corregida Carga media< a 10 horas de trabajo  Ks = 1.2 Pot k = 3 x 1.2 = 3,6 [Hp]

II.

Selección tipo de correa Por simplicidad evitando el uso de poleas dobles o triples se escoge el perfil “B”

b=

21 [ pulg ] 32

h=

7 [ pulg] 16

III.

i=

Elección de diámetros

1450 =2,5 580 d= 5,4 [pulg] =137,16 [mm]

D= 13,5 [pulg] = 342,9 [mm]

El diametro minimo esta fue seleccionado por tablas (Shigley)

IV.

Calculo de la longitud de la correa Distancia entre centros -> a = 500[mm] Longitud aproximada de la correa.2

L=2∗500+1.57∗ ( 342,9+ 137,16 ) +

(342,9−137,16) 4∗500

L = 1774,858 [mm] Longitud de correa más cercana: 1727,2 [mm]  B/68

Se tiene una nueva distancia entre ejes.Lr < Lt

Cr=500−

1774,858−1727,2 2 a = 476,17 [mm]

V.

Factor de ángulo Kθ

D−d 342,9−137,6 = =0,43 a 476,17 Kθ= 0,80  Tablas Shigley VI.

Factor de longitud Kl Para: Lr = 68 [pulg]

VII.

 Kl= 0.95

Capacidad de potencia Unitaria d = 5,4 [pulg]

Tipo B

n = 1450 [rmp]

v = 20,8 [m/s] Tablas Shigley

Interpolando Pu = 3,299 [Hp]

VIII.

Tablas Shigley

Numero de correas

N=

N=

Pot k Kθ∗Kl∗Pu

3 0,80∗0,95∗3,299 N=1,196 ≅ 1

IX.

Distancia de tensado y desmontaje 1250 < 1625 ≤ 1800



X=25 [mm] Y=20 [mm]

X.

Calcular tensiones en la correa

n = 1450 D = 342,9 [mm] d = 137,16 [mm]

Fuerzas en cuerdas de fricción

T 1=T 2e μθ …………………………(1)

Mt=( T 1−T 2 )

d 2 ............................(2)

µ = 0,5123

θ =155,13º =2,707[rad]

Mt = 29,3564 [kgf*m2/s2]

29,3564=( T 2 e 0,5123∗2,707 −T 2 )

T 2=9,78 [ N ]=1 [Kgf ] o

Remplazando T2 en (1)

T 1=9,78¿ e0,5123∗2,707 T 1=39,14 [ N ]=4 [Kgf ]

0,13716 2

Teje=T 1+T 2=48,92 [ N ]=5 [Kgf ]

“RODAMIENTOS”

7.4.

SELECCIÓN DE RODAMIENTOS

Carga radial en D

√ 114.5562 +120.552=166.29

√ 108.442 +114.442=157.66

Carga radial en C

Confiabilidad individual si son iguales

√4 0.96=0.98985=0.99 Selección de cojinetes en D Vida nominal = 10

6

Xd=

L L10

XD=

60∗LD∗ND 60∗10000∗580 = =348 6 60∗LR∗NR 10

Dela ecuación (11-6) para cojinetes PARAMETROS DE WEIBALL

X 0 =0.02

( θ− X 0 ) =4.439 b = 1.483

[

XD

C 10=FD∗

1

X 0+ ( θ−X 0 )∗(1−RD ) b

[

C 10=1.3∗166.29∗

]

3 10

348 0.02∗4.436∗( 1−0.99 )

1 1.483

]

1 3

=2625.74 KgF

C 10=2625.74∗9.81=25.75 KN

Selección de cojinetes en C

Xd=

L L10

XD=

60∗LD∗ND 60∗10000∗580 = =348 60∗LR∗NR 10 6

Dela ecuación (11-6) para cojinetes

[

XD

C 10=FD∗

1

X 0+ ( θ−X 0 )∗(1−RD ) b

[

C 10=1.3∗157.66∗

]

1 a

348 0.02∗4.436∗(1−0.99 )

C 10=23.84 .96∗9.81=25.75 KN

1 1.483

]

3 10

=23.84 .96 KgF

7.5.

CHAVETAS

Para: b = 7.9 mm h = 6.4 mm t = 3.2 mm D = 30 mm

CALCULOS.Para corte .aplastamiento .-

Para

Ft A

h .l 2

donde : A =

Ft b .l 1 donde :

Ft A

donde : A = b . l1

≤τ

≤τ

2

donde :

Ft

Ft

Ft h .l 2 2

= 250.6 (Kg.F)

≤σ

= 250.6(Kg.F) τ = 5765(

σ = 3163(

≤σ

Kg . F Cm 2 )

Kg . F 2 ) Cm

Despejamos :

l 1

Despejamos :

l 1 ≥ 5.3 mm

l 2

l 2 ≥ 6 mm

De donde tomamos el mayor de los dos resultados de : l

l

≥ 6 mm

De el cual elegiremos una longitud más grande para mayor seguridad y mejor eficiencia de trasmisión de movimiento entre eje y cuchillas Donde el nuevo:

l

= 20 (mm) según tablas .-

7.6.

PIEZAS CON SOLO DIMENSIONAMIENTO

Estas piezas no necesariamente la tuvimos que calcular sino adecuar las dimensiones a nuestro diseño: o o o o o o o

Estructura principal Base del motor Tolva Soportes Motor Cuchillas Sujetadores “Seguers”

8. HOJA DE PROCESOS

9. PLANIFICACION DE LA PRODUCCION

MAQUINA TRITURADORA DE BOTELLAS Grupo 1 Tiempos P.1.1. Angulares para la mesa 80 min P.1.2. Soportes 30 min Grupo 2 Tiempos P.2.1. Eje de transmisión 60 min P.2.2. Correa 20 min P.2.3. Polea 1 20 min P.2.4. Polea 2 20 min P.2.5. Chaveta 30 min P.2.6. Rodamientos 30 min P.2.7. Motor 40 min

Grupo 3 P.3.1 Navajas Fijas P.3.2. Navajas Moviles Grupo 4 P.4.1. Tolva

Tiempos 80 min 90 min Tiempos 90 min

SUMA DE TIEMPOS POR GRUPOS GRUPO 1= GRUPO 2 = GRUPO 3= GRUPO 4= TIEMPO TOTAL = . La construcción será en paralelo lo que nos permite construirlo en menor tiempo