Construccin de una mquina trituradora de materia orgnica.

NDICEANTECEDENTES:2JUSTIFICACIN:7HIPTESIS:7OBJETIVOS:7[1] MARCO TERICO:8[2] DISEO DE LA TRITURADORA.12[3] CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES14[4] ADMINISTRACIN DE RECURSOS.15[5] CONCLUSIONES.16[6] REFERENCIAS17

ANTECEDENTES:Diseo y construccin de un prototipo de trituradora de desperdicios domsticos orgnicos.Los desechos orgnicos representan ms del 50% del total de la basura. Figura 1, la falta de captura para la separacin de residuos, el bajo valor de algunos y la falta de infraestructura para reciclarlos, dificulta su aprovechamiento.

Con base en una peticin expresa de la empresa oaxaquea BIOAX S.C AGENCIA DE DESARROLLO RURAL; se logr el diseo detallado de un prototipo de triturador de desechos domsticos orgnicos, el cual propone una solucin viable para el uso de estos residuos como materia prima para generar composta, la cual podr ser utilizada con fines de embellecimiento de jardines, o bien como un negocio.Utilizando tcnicas de diseo como el despliegue de funciones de calidad (QFD) se logra un diseo simple, econmico y viable, sta tcnica permite traducir las necesidades del cliente en trminos susceptibles de ser medidos y por lo tanto de ser tomados en cuenta en un diseo de ingeniera.Se construy el prototipo de trituradora de desechos orgnicos domsticos sujetndose a los planos de diseo obtenidos, se demostr con esto la facilidad de construccin y su factibilidad, este se fabric en talleres pertenecientes al Instituto Politcnico Nacional, utilizando las mquinas-herramientas con las que est equipado este taller.Resumindose exclusivamente a los desechos orgnicos estos pueden ser usados como materia prima de composta familiar, en el contexto de una solucin econmica y ecolgica. Es aqu en donde radica la importancia del diseo de una mquina que triture estos desechos y poder acelerar el proceso de compostaje, en el desarrollo de este trabajo se identific la necesidad, por lo que se aplic la metodologa de QFD, mediante el cual se obtuvo una descripcin de los requerimientos en trminos mensurables para realizar el diseo detallado.As mismo se obtuvo el diseo de una mquina trituradora de desperdicios domsticos orgnicos, sustentado en satisfacer las necesidades del cliente, este puede considerarse no solo como las amas de casa que utilizarn el equipo sino todos los involucrados en el problema, entre los principales se encuentran:1. Todas las personas afectadas con la contaminacin de desechos slidos urbanos.2. Los organismos Gubernamentales, que se encargaran de limpiar, recolectar, separar y almacenar los desechos.3. Organismos, que protegen el medio ambiente.En el diseo detallado se llev a cabo el clculo del eje con base a la carga aplicada a las cuchillas de corte, en el cual se obtuvieron las dimensiones de este. Para direccionamiento del material se utilizaron tolvas tanto para la alimentacin que se hace por gravedad como para la descarga que es una combinacin de fuerza de gravedad y empuje de las cuchillas.Con lo que se puede concluir que se cumpli con el objetivo de disear una mquina trituradora de desechos orgnicos, empleando los conocimientos de Ingeniera para contribuir en un ambiente ecolgicamente responsable utilizando los desechos orgnicos con fines ecolgicos a un bajo costo.El diseo abarca el material triturado, por lo que se recomienda el uso de algn manual de compostaje para utilizarlo como apoya, y que el proceso se complemente.La construccin se realiz especficamente en talleres pertenecientes a la Escuela Superior de Ingeniera Mecnica y Elctrica Unidad Zacatenco, se llev a cabo por el autor de sta tesis, se demostr la facilidad de construccin con conocimientos bsicos en maquinado.Se recomienda buscar soluciones a problemas ecolgicos, ya que el mundo y en especial en Mxico, sufren afectaciones por la irresponsabilidad de algunos sectores de la poblacin en temas que involucran, a la naturaleza como actor principal. sta tesis coadyuva a la generacin de conciencia ecolgica, con la propuesta de solucin a la medida de las necesidades del problema planteado.

En este trabajo se presenta una exposicin detallada sobre la manera de disear una mquina trituradora de troncos y ramas de rbol. Para lograr este objetivo, se utiliza una metodologa de diseo mecnico que permita abordar el problema desde un punto de vista integral.Se parte del estudio de la necesidad de fabricar una mquina trituradora para atacar al mercado de produccin de composta en nuestro pas. Dicho estudio incluye una introduccin a la tcnica del compostaje, sus beneficios y la maquinaria necesaria para llevar a cabo el mismo. Esta investigacin del estado del arte proporciona la informacin fundamental para una correcta definicin y planteamiento del problema de diseo.Una vez entendido el problema, se desarrollan las especificaciones de ingeniera de la trituradora comenzando con la deteccin de las necesidades del cliente y continuando con la propuesta de un concepto de mquina trituradora.Para realizar el anlisis de ingeniera del concepto, se establece una hiptesis en la cual es posible calcular una carga esttica equivalente a la carga dinmica que impacta y fractura al tronco o rama de rbol; esta idealizacin permite simplificar el diseo de algunos componentes del dispositivo a un caso de teora de vigas. En donde no es posible aplicar dicha hiptesis, las partes mecnicas de calculan utilizando las teoras de la dinmica de cuerpo rgido y el diseo de elementos de mquina.Posterior al anlisis de ingeniera, se dibujan los planos de taller de la mquina con objeto de fabricarla y probarla en condiciones reales de operacin. Por supuesto, esta etapa del proceso incluye un estudio completo sobre los costos de la materia prima, mano de obra y produccin del prototipo. Tambin se aborda brevemente la factibilidad econmica del producto.El trabajo finaliza con las conclusiones y las recomendaciones del proyecto donde se plantean los puntos fuertes y dbiles de la metodologa de diseo utilizada, Adems, se comentan los aspectos del proceso que se deben cuidar y mejorar por cualquier persona interesada en continuar con el desarrollo de la trituradora.Cuando un ingeniero novel se enfrenta a un problema de diseo nuevo, su primera esperanza es que el dispositivo desarrollado se comporte segn lo planeado en el proceso de diseo. Es decir, que el componente mecnico ejecute la tarea para la que fue concebido en forma adecuada y eficiente. Adems, el diseador tambin espera entregar el proyecto en la fecha especificada cumpliendo con el costo propuesto en planeacin inicial. Desgraciadamente, en la realidad, las cosas pueden ser muy diferentes a las pensadas inicialmente en las etapas tempranas el proceso de diseo. Para el caso de la unidad trituradora los problemas no fueron ajenos al diseo. Ya se ha comentado que la mquina result demasiado pesada debido a una mala eleccin del calibre de la placa que compone la carrocera de la trituradora.Adems, la eficiencia de la trituracin fue un poco baja provocando que el material de residuo no tuviese la calidad deseada; esta situacin se corrigi parcialmente rediseando la cuchilla agregndole un filo a cuarenta y cinco grados.Tal vez el mayor problema en el diseo de la trituradora, fue la desviacin en el tiempo de entrega del prototipo final; un retraso de seis meses puede ser suficiente razn para llevar al fracaso la mejor de las ideas. Con respecto a los xitos del proyecto, se debe destacar que el costo del diseo fue muy reducido. De hecho la inversin total realizada en la mquina fue realmente pequea, incluso si se compara con trituradoras de menos capacidad. El autor comenta que si se corrigen los errores comentados con anterioridad, el dinero requerido para la manufactura de la mquina podra disminuir an msPor otro lado, la calidad del ensamble del prototipo construido es, sin duda alguna, superior al de otras trituradoras disponibles en el mercado. Adems, fabricar este tipo de productos en Mxico ayuda a generar fuentes de empleo tan indispensables en un pas en vas de desarrollo.COMPOSICIN Y ESTADISTICAS DE LA COMPOSICION DE RESIDUOS URBANOS:

Figura 2

JUSTIFICACIN:Debido al desarrollo de la poblacin en la Tierra y como consecuencia a la produccin de desechos tanto orgnicos como inorgnicos se han buscado diferentes formas de aprovechar stos mismos desechos en diferentes productos secundarios que proporcionen una buena utilidad que las mismas personas puedan realizar.Para determinar si los residuos orgnicos tienen potencial para ser reutilizados, es necesario conocer su naturaleza u origen.Para el reciclado de desechos orgnicos existe una tcnica que consiste en la descomposicin biolgica en condiciones controladas, aerobias o termfilas de los residuos, dicha tcnica es conocida como compostaje.HIPTESIS:El ensamblado de una mquina trituradora facilitar, en este caso, la elaboracin de composta que servir para el abono y enriquecimiento de la tierra, la adquisicin de este material de una forma ms sencilla y rpida.OBJETIVOS:Objetivo general:Construir una mquina trituradora de materia orgnica para la produccin de composta.Objetivos especficos:Transformar las especificaciones de ingeniera desarrolladas en un producto manufacturado y ensamblado.Entregar al final de la investigacin un producto de bajo costo y de calidad comprobada.

[1] MARCO TERICO:1.1 El compostaje. La composta se define como el producto de la degradacin aerbica de los residuos orgnicos. Es un material indoloro, estable y parecido al humus que no representa riesgo sanitario para el medio ambiente natural y social. Se produce bajo condiciones controladas que recrean, favorecen y aceleran las condiciones naturales de generacin de humus. De forma tradicional, durante ms de 6000 aos, los agricultores han reunido los desperdicios biolgicos para transformarlos en abono para sus tierras. El proceso a travs del cual se elabora compost con dichos restos se denomina compostaje que se refiere a imitar el proceso de fermentacin que ocurre normalmente en un suelo de un bosque, pero acelerado y dirigido. El abono resultante contiene materia orgnica as como nutrientes (nitrgeno, fsforo, potasio, magnesio, calcio y hierro), necesario para la vida de las plantas y proporciona al suelo al que se le aplica prcticamente los mismos efectos benficos que el humus parea la tierra natural. El desarrollo de la tcnica de compostaje a gran escala tiene su origen en la India, con los trabajos realizados por el ingls Albert Howard desde 1905 a 1947. Su mtodo, llamado mtodo Indore, se basaba en fermentar una mezcla de desechos vegetales y excrementos animales, y humedecerla peridicamente; el proceso consista en mantener la mezcla durante 3-6 meses en pilas de 1.5 m de altura, reduccin de masa y volumen, la disminucin del contenido de humedad y la estabilizacin de materia orgnica, permitiendo su uso agrcola o en jardinera.Las tecnologas para el compostaje son variadas y los productos finales tambin varan en su descomposicin, color, textura, etc. Segn los residuos y el proceso que les dio origen; sin embargo, entre sus caractersticas ms comunes se cuentan: Su color es oscuro, favoreciendo la absorcin de los rayos solares y, por tanto, el aumento de la temperatura del suelo en ciertas estaciones del ao. Su olor agradable, parecido a la tierra hmeda. Favorece la aireacin y la retencin de humedad. Junto con las arcillas fomenta la formacin de agregados ms estables. En suelos arenosos ayuda a la retencin del agua. Agrega elementos esenciales al suelo y no nitrifica ni acidifica el terreno como suele ocurrir con el uso de fertilizantes qumicos. Por sta caracterstica y porque permite la absorcin del agua, es un agente preventivo de la erosin. Provee un medio donde infinidad de microorganismos se desenvuelven; algunos procesan los residuos para convertirlos en humus y otros procesan el humus para aprovecharlo o generar alimento para otros. En la casa del sistema vivo del suelo.En los ltimos aos, investigaciones a nivel laboratorio, piloto y a gran escala, han demostrado que el proceso de compostaje, as como el uso de compost maduro, es una solucin de bajo costo y tecnolgicamente afectiva para generar suelos contaminados con residuos orgnicos peligrosos como los solventes, explosivos y pesticidas.1.2 Factibilidad del compostajeEs posible saber la factibilidad de construir una planta de compostaje slo si se tiene un conjunto de informacin bsica. sta informacin incluye el mercado del compost, Las capacidades institucionales, la conciencia ciudadana, la materia prima y el financiamiento del proyecto. En algunos casos podra existir algn otro elemento crtico: por ejemplo la disponibilidad de agua en zonas ridas. 1.3 Maquinaria utilizada en el compostajeExiste una gran variedad de equipos que asisten al productor en el proceso de elaboracin de compost a gran escala; desgraciadamente, el costo de dichos dispositivos es elevado debido a su alto ndice de especializacin y porque en general, no se manufacturan en Mxico.Entre la maquinaria ms utilizada para produccin de compost en una planta de tamao medio se cuentan: Trituradoras. Volteadoras Cernidoras Empacadoras. Bandas transportadoras. Vehculos recolectores. Equipo de aireacin. Dispositivos de medicin y control.

Para el caso de un productor domstico de compost, se recomiendan las siguientes herramientas: Pala. Criba. Manguera. Carretilla. Tijeras para podar. Termmetro. Trituradora.Como puede verse de las dos listas anteriores, el triturado, el volteo y el cernido deben ser parte de un buen proceso de compostaje, no importa si este se hace en una planta industrial o en un jardn del hogar y lo nico que cambia es el medio o herramienta para hacerlo.1.4 Unidad trituradora de materia vegetal.Como se ha mencionado en las secciones precedentes, el triturado de la materia orgnica es vital en el proceso de compostaje. Las razones por las que la trituracin es importante son: Debido a que los restos de poda pueden ser muy voluminosos, el apilamiento de los mismos es poco compacto y deja muchos espacios vacos. Cuando los restos se trituran en fragmentos ms pequeos, se pueden juntar ms reduciendo considerablemente su volumen. Si se introducen ramas no trituradas en las pilas para el caso de una planta industrial o en la compostadora para el caso domstico, el exceso de esponjamiento provoca un secado excesivo del material, ocasionando una reduccin de la velocidad de transformacin de la materia orgnica. El tamao de los fragmentos tiene gran importancia en la velocidad de transformacin de la materia orgnica porque, si el tamao es grande, las bacterias y los hongos tienen poco poder de penetracin, creciendo slo sobre su superficie que el mismo objeto desmenuzado, el cual dispondr de ms espacio sobre el que puedan desarrollarse bacterias y hongos, lo que provoca una mayor descomposicin. Durante el mantenimiento habitual de una pila de residuos, es preciso voltear los restos para homogeneizarlos y airearlos. Si los fragmentos son de gran tamao, el volteo es mucho ms laborioso que si se tratara de material triturado.Por otra parte, ya se ha comentado que algunas de las trituradoras disponibles en el mercado para el compostaje industrial tienen costos elevados. De esta manera, queda fuera del alcance de este proyecto el desarrollo de una trituradora de tales caractersticas y se limitar el estudio al diseo de una trituradora de ramas y materia vegetal de carcter domstico, capaz de despedazar ramas y troncos de hasta 152 mm (6 in) de dimetro. 1.5 Ley de Faraday.Laley de induccin electromagntica de Faraday establece que elvoltaje inducidoen uncircuito cerrado es directamente proporcional a la rapidez con que cambia en eltiempoelflujo magnticoque atraviesa unasuperficiecualquiera con el circuito como borde

Dondees el campo elctrico,es el elemento infinitesimal del contornoC,es ladensidad de campo magnticoySes una superficie arbitraria, cuyo borde esC. Las direcciones del contornoCy deestn dadas por laregla de la mano derecha.Esta ley fue formulada a partir de los experimentos queMichael Faradayrealiz en1831. Esta ley tiene importantes aplicaciones en lageneracin de electricidad.

[2] DISEO DE LA TRITURADORA.Con base en las especificaciones y conocimientos ya estudiados, se establecer la primera etapa del proceso de diseo de un dispositivo mecnico en el cual se describirn las tareas necesarias que deben ser realizadas durante la realizacin del proyecto. Para el caso del diseo de la trituradora se establecieron las siguientes tareas:1. Generar un concepto de trituradora.2. Analizar el concepto.3. Construir un prototipo.4. Probar y evaluar el prototipo.5. Corregir y/o mejorar el prototipo.1. DISEAR UN CONCEPTO DE TRITURADORA: Basado en el claro entendimiento de las funciones requeridas, se propondr un concepto de mquina trituradora que cumpla con los requerimientos especificados.2. ANALIZAR EL CONCEPTO: Realizar un anlisis completo de ingeniera que incluya el clculo de las cargas y esfuerzos a las que estar sometida la trituradora.3. CONSTRUIR UN PROTOTIPO: Desarrollar el concepto propuesto. Esto requiere realizar previamente los dibujos de ingeniera y establecer una lista de materiales.4. PROVAR Y EVALUAR EL PROTOTIPO: Hacer pruebas de campo a una primera versin de trituradora para evaluar su capacidad para cumplir con los objetivos de ingeniera.5. CORREGIR Y/O MEJORAR EL PROTOTIPO: Dar nfasis en los defectos que tenga el primer prototipo para que pestos puedan ser mejorados o corregidos.2.1 Unidad trituradora.Es unamquinaque procesa un material de forma que produce dicho material con trozos de un tamao menor al tamao original.Si se trata de unamquina agrcola, tritura, machaca y prensa las hierbas, plantas y ramas que se recogen en el campo. Tambin se puede emplear para extraer alguna sustancia de los frutos o productos agrcolas, rompiendo y prensndolos.ESPECIFICACIONES DE LA UNIDAD TRITURADORA ITEM 69293

2.1.1 Maquinado de las cuchillas2.2 Generador elctrico.Ungenerador elctricoes todo dispositivo capaz de mantener unadiferencia de potencialelctrica entre sus polos.Transformando laenerga mecnicaenelctrica. Esta transformacin se consigue por la accin de uncampo magnticosobre los conductores elctricos dispuestos sobre una armadura (denominada tambinestator). Si se produce mecnicamente un movimiento relativo entre los conductores y el campo, se generar unafuerza electromotriz(F.E.M.). Este sistema est basado en laley de Faraday.Para la realizacin de este proyecto en particular esta unidad fue adquirida mediante un prstamo.ESPECIFICACIONES DEL GENERADOR A GASOLINA ITEM 69381 2.3 Carro base para transporte.2.3.1 Maquinado y deformacin de los elementos.2.4 Unidad recolectora de materia triturada.Es simplemente un deposito con medidas especficas para que la materia pueda ser depositada sin la necesidad de que se derrame en los alrededores, ya que al ser materia orgnica su anlisis qumico est conformado por una mayor cantidad de agua, y tiene mayor riesgo de fluir con ms facilidad.

[3] DIAGRAMA DE FLUJO.

Construccin de una mquina trituradora

Construir el prototipoCumple con especificaciones?Diseo del bastidor

[4] CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES

1 Semana2 Semana3 Semana4 Semana

Revisin bibliogrfica

Generacin y Anlisis del concepto de trituradora

Recoleccin de materiales

Construccin de prototipo

Probar y Evaluar el prototipo

Corregir y/o mejorar el prototipo

Presentacin de prototipo

[5] ADMINISTRACIN DE RECURSOS.

Presupuesto

Costos

Material o materia prima

Generador a gasolina ITEM 69381$1,200

Trituradora

Perfil tubular rectangular (PTR) X 2 Ft $30

Perfil tubular 5/8 X 5/8 2ft$20

Perfil redondo de 4 ft$50

Solera 1/8 X

Perfil L

Soldadura E-6013 de 1/8 1kg$61

Tornillos$15

Tuercas$10

Mano de obra directa $300$300

Otros gastos$100$100

Costo Total

[6] CONCLUSIONES.La elaboracin de este proyecto se basa en los conocimientos ya adquiridos en clase as como algunos adquiridos en la vida.Tanto las prcticas de campo como la convivencia con otros seres con los que compartimos la vida misma refuerza todo tipo de conocimiento, enfocados a nuestra carrera, este equipo de proyecto simboliza una oportunidad perfecta para demostrar que somos capaces de hacer fsico nuestro trabajo plasmado en libros y libretas a lo largo de los aos.Al estar al pendiente de las cosas que pasan a nuestro alrededor nos dimos cuenta de que facilitar el trabajo de una persona que se esfuerza da con da para asegurar un futuro, ya sea cercano o lejano, ofrecemos nuestro apoyo por medio de productos factibles y seguros para el trabajo.En este caso en particular, una trituradora fue el enlace para enfrentarnos a retos reales y, de esta forma darnos cuenta de la gran deficiencia existe en nuestra educacin y as reforzarla de una manera satisfactoria.

[7] REFERENCIAS

(s.f.). Obtenido de http://www.freepatensonline.com/A Dietenberg, B. M. (March 1999). Wood Handbook. USA: United States Departament of Agriculture.Bendix F., S. d. (1971). Alrededor del trabajo de los metales. Reverte.Bu, R. C. (1997). Analisis y evaluacin de proyectos de inversin. Mxico: Limusa.G. aggen, W. A. (Sep. 2005). ASM Handbook Properties and Selection: Irons Steels, and High Performance Alloys. USA: ASM International, vol 1.Mott, R. L. (s.f.). Diseo de elementos de mquinas. Pearson Educacin.Muiz, A. S. (2003). Estudio Sobre maquinaria idnea para labores de compostaje de alpeorujos. Espaa.Norton, R. (1998). Diseo de maquinaria. Mxico: McGraw Hill.Rodriguez, S. M. (2006). Manual de compostaje Municipal: Tratamiento de residuos slidos urbanos. Instituto Nacional de Ecologa.Ugural, A. C. (2004). Mechanical Desing, An Integrated Approach. USA: McGraw Hill.