Tesis de Felix Rodriguez

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DISEÑO DE UNA

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or: Félix Rodríguez

ng. Dayker Romero

ic. Iraselma Araujo



DEDICATORIA

Dedico el presente trabajo principalmente a Dios por darme la vida, salud y todas

las herramientas que necesito para lograr alcanzar mis metas, gracias Señor.

A mis padres por ser mis fuentes de inspiración y motivación, además, son quienes

guiaron mis pasos por el camino del bien, inculcándome los valores y principios que

he puesto en práctica durante el logro de esta meta.

A mis Hermanos y familiares que me ayudado mucho en toda la carrera, con su

apoyo y entusiasmo, por estar siempre presentes en las buenas y en las malas.

A cada uno de mis apreciados amigas(os) y seres queridos que me han brindado

su apoyo emocional, físico y profesional. Gracias.

A mi tutor Dayker Romero por aportarme sus valiosos conocimientos además de

ayudarme a crecer como persona y como profesional. De la misma manera destaco la

valiosa colaboración de la tutora Iraselma Araujo.

Y en fin a Dios nuevamente por ser, el ser supremo que puso en mi camino a todas

las bellas personas que me ayudaron a hacer realidad este sueño, y a mí mismo Félix

Rodríguez que nunca me deje vencer por las adversidades y obstáculos y que condedicación y esfuerzo logre una de mis metas más anheladas.



AGRADECIMIENTOS

A mi Dios, por sobre todas las cosas ya que sin él no existiría, el siempre ha sido

mi mejor Amigo, Confidente y Guía y es quien llena de luz y esplendor cada minuto

de mi vida, es mi inspiración principal en cada una de las metas que me propongo

lograr. Gracias padre por hacer de mi tu hijo predilecto y por darme tantas cosas

hermosas en la vida. Te amo.

A mis Padres, por todo su amor, apoyo y comprensión durante mis estudios, por

esos momentos cálidos que me haces pasar y que me ayudan a levantarme. Gracias

por ser mi Padres.

A mis Hermanos y familiares que me ayudado mucho en toda la carrera, con su

apoyo y entusiasmo, por estar siempre presentes en las buenas y en las malas.

A mis Amigos y Compañeros de estudio, gracias por su apoyo y colaboración

porque con ellos he aprendido mucho y han sido parte importante en mi carrera,Además fue un placer haber compartido con ustedes y que de ello naciera una

amistad.

A los profesores quienes a través de sus enseñanzas ejemplar han proporcionado

las herramientas necesarias para culminar satisfactoriamente este trabajo. En esto

destaco la valiosa colaboración del Tutor Académico Ing. Dayker Romero, el Tutor

Metodológico Lic. Irase

lma Araujo.

Gracias, Félix Rodríguez.



ÍNDICE GENERAL

pp.

LISTA DE CUADROS ............................................................................................. ix

LISTA DE FIGURAS................................................................................................. x

LISTA DE GRAFICOS............................................................................................. xi

RESUMEN.................................................................................................................. 1

INTRODUCCIÓN ..................................................................................................... 2

CAPÍTULO

I. EL PROBLEMA............................................................................................. 4

Contextualización del Problema ....................................................................... 4

Objetivos de la Investigación

Objetivo General ..................................................................................... 6

Objetivos Específicos ............................................................................. 6Justificación de la Investigación ...................................................................... 7

II. MARCO REFERENCIAL ............................................................................ 8

Antecedentes de la Investigación ................................................................... 10

Bases Teóricas ................................................................................................ 12

Bases Legales ................................................................................................. 49

Sistema de Variables .................................................................................................. 52

Definición de Términos Básicos ................................................................................ 54

III. MARCO METODOLÓGICO..................................................................... 56

Modalidad de la Investigación ....................................................................... 56

Tipo de Investigación ..................................................................................... 56

Diseño de la Investigación ............................................................................. 57



Población ........................................................................................................ 57

Muestra ........................................................................................................... 58Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos ........................................ 58

Validez y Confiabilidad .................................................................................. 58

Validación y Confiabilidad del Instrumento ................................................... 59

Procedimientos ............................................................................................... 59

Operacionalización de Variables .................................................................... 60

IV. RESULTADOS ............................................................................................. 62

Fase Diagnóstico ................................................................................... 62

Fase de Alternativas de Solución .......................................................... 71

Fase de propuesta .................................................................................. 74

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones .............................................................................................................. 86

Recomendaciones ....................................................................................................... 87

REFERENCIAS ....................................................................................................... 88

ANEXO… ................................................................................................................. 90

A. Encuestas ....................................................................................................... 91

B. Validación del Instrumento ............................................................................ 94

C. Propiedades Mecánicas ................................................................................. 97



D. Coeficientes para Distintos Materiales .......................................................... 98

E. Transmisiones de Bandas ............................................................................... 99F. Circunferencia Interna de Bandas ................................................................ 100

G. Potencias Nominales de Hp de Bandas ....................................................... 101

H. Especificaciones para Pernos de Aceros ..................................................... 102

I. Diseño de Chavetas ....................................................................................... 103

J. Planos de la Máquina peletizadora ............................................................... 104

RESUMEN DEL CURRICULUM VITAE .......................................................... 132



LISTA DE CUADROS

CUADRO

pp.

1. Sistema de variables ............................................................................................... 53

2. Operacionalización de variables ............................................................................ 61

3. Análisis de la Pregunta No 1. ................................................................................. 64

4. Análisis de la Pregunta No 2 .................................................................................. 65






10. Costos de Materiales y Componentes .................................................................. 82

11. Costos de Mecanizado .......................................................................................... 83



LISTA DE FIGURAS

FIGURA

pp.

1. Polietileno. ............................................................................................................. 14

2. Polipropileno ......................................................................................................... 15

3. Poliestireno ............................................................................................................. 15

4. Policloruro .............................................................................................................. 16

5. Acrílicos ................................................................................................................. 17

6. Máquina Peletizadora ............................................................................................. 25

7. Tolva de Alimentación ........................................................................................... 26

8. Resistencia Blindadas............................................................................................. 27

9. Motor Principal ...................................................................................................... 28

10. Tornillo Simple de Extrusión ............................................................................... 28

11. Dado ..................................................................................................................... 30

12. Cuchilla ................................................................................................................ 30



LISTA DE GRAFICOS

GRAFICO

pp.

1. Pregunta No 1 ......................................................................................................... 64

2. Pregunta No 2 ......................................................................................................... 65

3. Pregunta No 3 ......................................................................................................... 66

4. Pregunta No 4 ......................................................................................................... 67

5. Pregunta No 5 ......................................................................................................... 68

6. Pregunta No 6 ......................................................................................................... 69

7. Pregunta No 7 ......................................................................................................... 70



REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO

“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSION CARACAS

Línea de Investigación: Proyecto Mecánico

DISEÑO DE UNA MÁQUINA PELETIZADORA PARA RECICLAJE DEBOLSAS PLÁSTICAS EN LA EMPRESA, PLÁSTICOS GUARENAS C. A,

UBICADA EN GUARENAS, ESTADO MIRANDA, VENEZUELA..

Trabajo Especial de Grado presentado como requisito parcial para optar al Título deIngeniero en Mantenimiento Mecánico

Autor: Félix Rodríguez Tutor Académico: Ing. Dayker Romero

Tutor Metodológico: Lic. Iraselma AraujoJunio 2011

Resumen

La presente investigación trata sobre el estudio realizado en la Empresa PlásticosGuarenas C.A., consistió en diseñar una máquina peletizadora para reciclaje de bolsasplásticas, empresa, la cual produce bolsas y rollos de película plástica para su usoindustrial. Dicha máquina estará disponible para la recuperación de los desechosplásticos generados en el área de extrusión y reutilizar nuevamente los pelletobtenidos para realizar una producción nueva y así generar beneficios para laempresa. El diseño cumple de manera equilibrada con los requerimientos de laempresa disminuyendo costo de adquisición de materia prima y maximizando lasganancias de la empresa Plásticos Guarenas C.A. Este trabajo se constituye de cuatrocapítulos en donde el primero consta del planteamiento del problema y los objetivos

general y específicos y la justificación, el segundo capítulo desarrolla el marcoreferencial, sus antecedentes, bases legales y teóricas, el tercer capítulo sobre lametodología que se caracterizo por ser de modalidad factible y el diseño deinvestigación de campo y documental y el cuarto capítulo se desarrolla el diseño de lamáquina peletizadora de plásticos.

Descriptores: Máquinas extrusoras, motores, poleas, cuchillas y tornillo sin fin.



INTRODUCCIÓN

El polietileno es la materia prima de la empresa Plásticos Guarenas C.A. Líder a

nivel nacional en producción de bobinas de plásticos para la elaboración de bolsas y

películas plásticas.

Actualmente existe en la compañía un índice de crecimiento rápido y oscilante,

con un alto grado de innovación de nuevos productos, con el desarrollo e

implementación del proyecto se busca reforzar estos indicadores y al mismo tiempo

disminuir los costos para la adquisición del polietileno minimizando las perdidas de

materia prima, estos son los factores base para la puesta en marcha de este diseño.

Es por esto que el proyecto demuestra el desarrollo de una máquina peletizadora

de reciclaje de bolsas plásticas, generado en el proceso de extrusión, en tal sentido el

reutilizamiento del material obtenido en el proceso es el principal objetivo.

En el planteamiento del diseño este demandara un estudio de toda la información

relacionada a máquinas peletizadoras de plásticos, determinar las características que

constituyen una máquina peletizadora de plástico, establecer sus costos y cálculos y

diseñar el sistema de reciclaje.

Por lo tanto la máquina peletizadora a plantearse lo constituye un motor principal

que a través de través de poleas moverá el tornillo sin fin transportador de material

que ira fundiendo el material por resistencias blindadas de calor, teniendo salida enun dado con orificios de salidas donde a través de una cuchilla giratoria cortara el

plástico convirtiéndolo nuevamente en forma de pellet.

La principal ventaja es el mínimo de perdidas por producción y facilidad de

operación, lo cual resulta eficaz y eficiente para Plásticos Guarenas C.A. y altamente

atractivo para el consorcio CORPLAMI (Corporación de Plásticos de Miranda),



alianza conformada por cincos empresas (Plásticos Guarenas C.A., Plásticos Santa

Cruz, Plásticos la Urbina, Polinca y Plásticos Aurora), e implementar una máquinapeletizadora de plásticos para todas las empresas del sector plásticos seria de gran

ayuda para ellas como para el medio ambiente.

El desarrollo de la presente investigación se estructuró de la siguiente manera:

En el Capítulo I Se conocerá el planteamiento del problema, objetivo general,

específicos, justificación de la investigación; se hace referencia al problema planteado

que nace de la necesidad de resolver las debilidades que tiene la empresa en losdesecho de bolsas plásticas, para este fin se plantea una serie de objetivos específicos.

El Capítulo II Busca familiarizar al lector con la estructura y composición de la

empresa, los antecedentes, el marco teórico referencial, además se realiza una breve

descripción de los conceptos bases de una máquina peletizadora de plásticos.

El Capítulo III Es definido por medio de una metodología en el cual se evalúan

detalladamente los métodos que se utilizaron, el tipo de investigación, el diseño, las

técnicas que se aplicaron y los instrumentos.

Capítulo IV. Resultados, Fase de Diagnóstico: Son presentados los resultados, el

análisis de las encuestas hechas al personal que labora en el área de extrusión donde

se realiza la investigación, las conclusiones y las recomendaciones.



CAPÍTULO I

El Problema

Contextualización del Problema

Los residuos plásticos se tratan de varias maneras en los diferentes países

dependiendo de los recursos con que estos cuenten, en Europa es donde se asume que

empezó el manejo de los residuos plásticos, no en forma de reciclaje sino con

procesos de incineración debido a la falta de espacios en estos países. El plástico es

un material logrado en laboratorios mediante transformación sintética del carbono

principalmente pero también del hidrógeno, nitrógeno y oxigeno en combinación con

otros elementos derivados del petróleo. El plástico es difícilmente biodegradable, por

esta razón se convierte en un producto altamente contaminante, más aun si se tiene en

cuenta que los plásticos al quemarse producen gases contaminantes. Hoy en día el

plástico es esencial en nuestra vida, el cual proviene del petróleo, elemento no

renovable, por lo tanto cada vez más caro.En Venezuela actualmente existen empresas del sector plástico tales como;

Plásticos Santa Cruz, Plásticos la Urbina, Plásticos progreso, Plásticos Aurora, que se

encargan de la elaboración de productos derivados del plástico teniendo un amplio

mercado y competencia a nivel nacional.

Cada empresa del sector plástico debe tener una respuesta en cuanto a la

producción de desechos plásticos que generen en su tiempo de trabajo y no arrojarlos

al medio ambiente ya que existen métodos como el reciclaje mecánico.

El reciclaje mecánico de los plásticos es un proceso físico mediante el cual el

plástico es recuperado para su posterior utilización, se considerara para aquellos

procedentes del consumo, es decir aquellos que hayan tenido una primera utilización,

aquellos que son el resultado de una producción fallida o de restos de fabricación.

El procedimiento para reciclar mecánicamente plásticos inicia con el proceso de

recolección, continua con los procesos de selección, molido, lavado, secado,



aglutinado, peletizado, para finalmente obtener los pellets reciclados y después

transformarlo.Es por esto que la peletización consiste básicamente en un proceso de extrusión

que consta de un cilindro o cañón en cuyo interior se aloja un husillo o tornillo de

Arquímedes, que accionado por un motor y transmisión, gira y recoge el material de

la tolva de alimentación, avanzando a lo largo del cilindro y sometiéndose a esfuerzos

de cizalladura (corte) a la vez que se comprime en la zona de compresión, generando

calor por efectos de fricción, que se mantiene mediante resistencias blindadas y con

un dado especial a base de un plato perforado con orificios de 2 a 3 milímetros, por

ellos fluye el plástico fundido y homogenizado para posteriormente ser cortado.

Cuando el corte se realiza por medio de cuchillas a la cabeza del dado.

Actualmente la empresa Plásticos Guarenas C.A, presenta inconvenientes con los

productos desechados de las máquinas por la gran cantidad de desperdicios que se

están generando y trae como consecuencia la compra de materia prima

excesivamente.

En consecuencia surge la necesidad de diseñar una máquina peletizadora para

reciclaje de las bolsas plásticas para darle una mejor utilización a los productos

desechados y convirtiéndolos en materia prima para reutilizarlos nuevamente para la

producción de la empresa.

Según lo presentado anteriormente es necesario formular las siguientes

interrogantes:

¿Cuál es la información técnica relacionada a máquinas peletizadoras para

reciclaje de plásticos?

¿Se puede determinar las características técnicas de las partes constituyentes de lamáquina peletizadora para la adquisición y elaboración?

¿Es posible establecer los costos y cálculos para el diseño de la máquina

peletizadora?

¿Diseñar la máquina peletizadora para reciclaje de bolsas plásticas?



Objetivos de la Investigación

Objetivo General

Diseñar una máquina peletizadora para reciclaje de bolsas plásticas en la empresa

Plásticos Guarenas C.A.

Objetivo Específicos

Analizar la información técnica relacionada a máquinas peletizadoras para

reciclajes de plásticos.

Determinar las características técnicas de las partes constituyentes de la máquina

peletizadora para la adquisición y elaboración.

Establecer los costos y cálculos para el diseño de la máquina peletizadora.

Diseñar la máquina peletizadora para reciclaje de bolsas plásticas.

Justificación

Cada empresa del sector plástico debe tener una respuesta en cuanto a la

producción de desechos plásticos que generen en su tiempo de trabajo y no arrojarlos

al medio ambiente ya que existen métodos para su reciclado. En una visión ecológica

del mundo, entre diversas medidas para la conservación de los recursos naturales de

la tierra, el reciclaje es la tercera y ultima medida en el objetivo de la disminución de

residuos, el primero seria la reducción del consumo y el segundo la reutilización.

El reciclaje consiste básicamente en volver a utilizar materiales que fueron

desechados y que aun son aptos para elaborar otros productos o refabricar los

mismos, buenos ejemplos de materiales reciclados son los metales, el vidrio, el papel.

Actualmente la Empresa Plásticos Guarenas C.A. No cuenta con un mecanismo para

el reciclaje de los productos desechados por las máquinas y surge la necesidad de

diseñar la máquina peletizadora para reutilizar el material obtenido y generar

nuevamente una producción exitosa.



El diseño de una máquina peletizadora para reciclaje de bolsas plásticas en la

empresa Plásticos Guarenas C.A. Con este diseño se estaría reduciendo los costos poradquisición de material nuevo para la producción con un beneficio económico para la

empresa ya que podría incursionar también en la compra de material desechado por

otras compañías de plásticos y así contribuye a la reducción del volumen de residuos

solidos que son arrojados al medio ambiente.



CAPÍTULO II

MARCO REFERENCIAL

Reseña Histórica de la Empresa

La Empresa Plásticos Guarenas C.A. nace el 26 de noviembre de 1974, según

consta en documento registrado por ante el Registro Subalterno de la Cuidad de

Guarenas, bajo el nº 67, tomo 173, con capital de dos millones de Bolívares (Bs.

2.000.000) aportados por los ciudadanos Adolfo Spaggiari y Vladimiro Ciofulli. El

objeto primario de la empresa fue la producción, distribución y ventas de productos

plásticos derivados del polietileno y similares.

Plástico Guarenas C.A. inicia sus actividades con la fabricación de sacos y rollos

de película plástica para uso industrial. Posteriormente amplia su capacidad

productiva para la elaboración de diversos productos en las áreas de embalaje. A

principios de la década de los 80, y con el propósito de abastecer el mercado nacional

y sustituir productos tradicionales de importación, nace Plastirama C.A., dedicada a la

manufactura de empaques especiales y películas flexibles a través de procesos de alta

tecnología. Paralelamente, surge Reciplas C.A., dotado de equipos para la extrusión

de perfiles continuos y para la pulverización y granulación de compuestos plásticos,

aditivos y pigmentos.

En el área de Extrusión de perfiles continuos opera, adicionalmente, la EmpresaPlastipacking C.A., la cual elabora láminas corrugadas semirígidas de polipropileno

y otros materiales, que posteriormente se transforma en una amplia variedad de

formas.

De acuerdo a las necesidades del mercado, y como respuesta al crecimiento

vertiginoso de la época la Empresa se transforma en el grupo Plástico Guarenas



(GPG), conformado por las cuatro empresas antes mencionadas, con una capacidad

instalada de producción y distribución de unas 3.000 toneladas mensuales.Y por la cantidad de residuos que se están generando y el poco espacio para su

almacenamiento se ve en la necesidad de diseñar una máquina peletizadora de

reciclaje de bolsas plásticas y reutilizar los pellets obtenidos nuevamente como

materia prima y mantener su ritmo de producción que permite competir con otras

empresas del sector del plástico.

El Grupo Plásticos Guarenas siempre tiene una solución ajustada a los

requerimientos de calidad y costo de cada cliente, garantiza por su alto nivel

tecnológico y vocación de servicio.

Misión

Plásticos Guarenas C.A, es una empresa que persigue activamente la satisfacción

de sus clientes mediante la manufactura, desarrollo y comercialización de producto

de altísima calidad, sustentando a sus vez por el valor de su recurso humano, la

competitividad en costo, la innovación y el mejoramiento continuo de proceso y

producto.

Visión

Ofrecer a nuestro cliente materiales de la más alta calidad contando con un

recurso humano calificado y comprometido en logra la satisfacción de nuestro

clientes.

ObjetivosProporcionar a los clientes un producto de calidad uniforme que satisfagan sus

expectativas, basados en al confiabilidad del sistema de calidad.Desarrollar con los clientes producto que innoven en el mercado y sean

competitivos en calidad.Mantener los equipos de medición de calidad en excelente condiciones.

Política

Garantizar a nuestros clientes productos que cumplan las especificaciones

requeridas por ellos y mantener una estrecha relación que permita el desarrollo de

nuevos productos y el mejoramiento continuo para la obtención de beneficios

comunes.



Importancia

Establecer una línea de producto la cual satisface altamente la demanda de sucliente y basado en mejoras y sobre todo calidad.

UbicaciónPlásticos Guarenas C.A, esta localizada en la zona industrial, Santa Cruz, Calle el

Oficio, Parcela C-2 Edificio Plástico Guarenas, Estado Miranda.

Antecedentes de la Investigación

En cualquier investigación los antecedentes representan indagaciones previas que

sustentan el estudio y tratan sobre el mismo problema o se relacionan con otros;

además sirven de guía al investigador y le permiten hacer comparaciones y tener

ideas sobre cómo se trató el problema en esa oportunidad. Esta sección se refiere a

“qué se ha escrito o investigado sobre el particular”, o lo que es lo mismo, se trata

de la revisión de- investigaciones .previas relacionadas de manera directa o indirecta

con la investigación planteada.

Contreras, C. (2007). Para Optar al Titulo De Ingeniero en Mantenimiento

mecánico, en la Universidad del Valle de México, Ciudad de México, en su Trabajo

de Grado Titulado “Diseño de una máquina Extrusora de plástico con husillo”,

cuyo Objetivo General fue diseñar una máquina extrusora de plástico con husillo,

basados en intensos estudios del comportamiento del flujo de los polímeros donde el

husillo ha evolucionado ampliamente en la industria del plástico hasta el grado de

convertirse en la parte que contiene la mayor tecnología dentro de la máquina

extrusora.

Por lo tanto de este trabajo se tomo en consideración en la investigación para la

selección de materiales y la construcción de la estructura de la máquina extrusora, ya

que maneja unos criterios de selección bastante ajustados a las cargas a la cual va

estar sometida la máquina peletizadora.



González, J. (2008). Para Optar al Titulo De Ingeniero mecánico, en la

Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala. En su Trabajo de Grado

Titulado “Diseño de una Máquina Extrusora cortadora para la producción de

bolsas plásticas”, cuyo Objetivo General fue diseñar una máquina extrusora para la

producción de bolsas plásticas, es un sistema reciclante de material plástico conectada

a una máquina extrusora donde el residuo dejado en los embobinados de la máquina

pasa a convertirlos en pequeños fragmentos reutilizables. El diseño finalmente

implementado cumple de manera equilibrada con los requerimientos del cliente tanto

en seguridad como en operatividad.

La presente investigación se tomo como referencia a las uniones mecánicas de la

máquina extrusora ya que las mismas se podrán utilizar para el diseño de la máquina

peletizadora de plástico.

Araque, E. (2006). Para Optar al Titulo de Ingeniero Mecánico, “Diseño de una

Máquina extrusora didáctica de plástico”, trabajo de grado no publicado,

Universidad Nacional Experimental del Táchira-Venezuela. El desarrollo del estudio

se oriento tomando en consideración, los parámetros de entrada y salida, las

características técnicas de partes y elementos de la máquina, proporcionando la

creación de un mecanismo que se pueda minimizar las pérdidas de producción a partir

de la elaboración de bobinas de plásticos, reduciendo precios de adquisición de

materia prima y como es una máquina didáctica para enseñanza no se contemplanganancias en la misma.

La presente investigación ayudo a mejorar la consideración del diseño que se tomo

para tornillo sin fin, puesto que no se tenia información técnica suficiente sobre el

diseño del mismo ya que trabajara a temperaturas 200 Grados Celsius.



Bases Teóricas

Los Plásticos

El término Plástico, en su significación mas general, se aplica a las sustancias de

distintas estructuras y naturalezas que carecen de un punto fijo de ebullición 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 restringido, denota ciertos tipos de materiales sintéticos obtenidos mediantefenómenos de polimerización o multiplicación artificial de los átomos de carbono en

las largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y

otras sustancias naturales.

Origen del Plástico

El primer plástico se origina como resultado de un concurso realizado en 1860,

cuando el fabricante estadounidense de bolas de billar Phelan and Collander ofreció

una recompensa de 10.000 dólares a quien consiguiera un sustituto aceptable del

marfil natural, destinado a la fabricación de bolas de billar. Una de las personas que

compitieron fue el inventor norteamericano Wesley Hyatt, quien desarrolló un

método de procesamiento a presión de la piroxilina, un nitrato de celulosa de bajanitración tratado previamente con alcanfor y una cantidad mínima de disolvente de

alcohol. Si bien Hyatt no ganó el premio, su producto, patentado con el nombre de

celuloide, se utilizó para fabricar diferentes objetos detallados a continuación. El

celuloide tuvo un notable éxito comercial a pesar de ser inflamable y de su deterioro

al exponerlo a la luz.



El celuloide se fabricaba disolviendo celulosa, un hidrato de carbono obtenido de

las plantas, en una solución de alcanfor y etanol. Con él se empezaron a fabricardistintos objetos como mangos de cuchillo, armazones de lentes y película

cinematográfica. Sin éste, no hubiera podido iniciarse la industria cinematográfica a

fines del siglo XIX. Puede ser ablandado repetidamente y moldeado de nuevo

mediante calor, por lo que recibe el calificativo de termoplástico.

En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland

(1863-1944) sintetizó un polímero de interés comercial, a partir de moléculas de fenol

y formaldehído. Este producto podía moldearse a medida que se formaba y resultaba

duro al solidificar. No conducía la electricidad, era resistente al agua y los

disolventes, pero fácilmente mecanizarlos. Se lo bautizó con el nombre de baquelita

(o bakelita), el primer plástico totalmente sintético de la historia. Baekeland nunca

supo que, en realidad, lo que había sintetizado era lo que hoy conocemos con el

nombre de copolímero. A diferencia de los homopolímeros, que están formados por

unidades monoméricas idénticas (por ejemplo, el polietileno), los copolímeros están

constituidos, al menos, por dos monómeros diferentes.

Otra cosa que Baekeland desconocía es que el alto grado de entrecruzamiento de

la estructura molecular de la baquelita le confiere la propiedad de ser un plástico

termoestable, es decir que puede moldearse apenas concluida su preparación. En otras

palabras, una vez que se enfría la baquelita no puede volver a ablandarse. Esto la

diferencia de los polímeros termoplásticos, que pueden fundirse y moldearse varias

veces, debido a que las cadenas pueden ser lineales o ramificadas pero no presentan

entrecruzamiento.

Tipos de Plásticos

Polietileno: Se le llama con las siglas PE. Existen fundamentalmente tres tipos de

polietileno. PE de Alta Densidad: Es un polímero obtenido del etileno en cadenas con

moléculas bastantes juntas. Es un plástico incoloro, inodoro, no toxico, fuerte y



resistente a golpes y productos químicos. Su temperatura de ablandamiento es de 120º

C. Se utiliza para fabricar envases de distintos tipos de fontanería, tuberías flexibles,prendas textiles, contenedores de basura, papeles, etc. Todos ellos son productos de

gran resistencia y no atacables por los agentes químicos. PE de Mediana Densidad:

Se emplea en la fabricación de tuberías subterráneas de gas natural los cuales son

fáciles de identificar por su color amarillo. PE de Baja Densidad: Es un polímero con

cadenas de moléculas menos ligadas y más dispersas. Es un plástico incoloro,

inodoro, no toxico, más blando y flexible que el de alta densidad.

Figura 1. Polietileno. Fuente: Briston, j Plastics film.

Polipropileno: Se conoce con las siglas PP. Es un plástico muy duro y resistente.

Es opaco y con gran resistencia al calor pues se ablanda a una temperatura más

elevada (150ºC). Es muy resistente a los golpes aunque tiene poca densidad y se

puede doblar muy fácilmente, resistiendo múltiples doblados por lo que es empleado

como material de bisagras. También resiste muy bien los productos corrosivos.



Figura 2. Polipropileno. Fuente: Briston, j Plastics film.

Poliestireno: Se designa con las siglas PS. Es un plástico más frágil, que se puede

colorear y tiene una buena resistencia mecánica, puesto que resiste muy bien los

golpes. Sus formas de presentación más usuales son la laminar. Se usa para fabricar

envases, tapaderas de bisutería, componentes electrónicos y otros elementos que

precisan una gran ligereza, muebles de jardín.

Figura 3. Poliestireno. Fuente: Briston, j Plastics film.

Policloruro de Vinilo: Se designa con las siglas PVC. El PVC es el material

plástico más versátil, pues puede ser fabricado con muy diversas características,

añadiéndole aditivos que se las proporcionen. Es muy estable, duradero y resistente,

pudiéndose hacer menos rígido y más elástico si se le añaden un aditivo más

plastificante. Se ablanda y deforma a baja temperatura, teniendo una gran resistencia

a los líquidos corrosivos, por lo que es utilizado para la construcción de depósitos y

cañerías de desagüe.



Figura 4. Policloruro de Vinilo. Fuente: Briston, j Plastics film.

Acrílicos: En general se trata de polímetros en forma de gránulos preparados para

ser sometidos a distintos procesos de fabricación. Uno de los más conocidos es el

polimetacrilato de metilo. Suele denominarse también con la abreviatura PMMA.

Tiene buenas características mecánicas y de puede pulir con facilidad. Por esta razón

se utiliza para fabricar objetos de decoración. También se emplean como sustitutivo

del vidrio para construir vitrinas, dada su resistencia a los golpes. En su presentacióntraslucida o transparente se usa para fabricar letreros, paneles luminosos y gafas

protectoras.

Figura 5. Acrílicos. Fuente: Briston, j Plastics film.



Poliamidas: Se designan con las siglas PA. La poliamidas más conocida es el

nylon. Puede presentarse de diferentes formas aunque los dos mas conocidos son larígida y la fibra. Es duro y resiste tanto al rozamiento y al desgaste como a los

agentes químicos. En su presentación rígida se utiliza para fabricar piezas de

transmisión de movimientos tales como ruedas de todo tipo convencionales, tornillos,

piezas de maquinaria, piezas de electrodomésticos, herramientas y utensilios caseros,

etc.

Técnicas de Moldeo de los Plásticos

El moldeo de los plásticos consiste en dar las formas y medidas deseadas a un

plástico por medio de un molde. El molde es una pieza hueca en la que se vierte el

plástico fundido para que adquiera su forma. Para ello los plásticos se introducen a

presión en los moldes. En función del tipo de presión, tenemos estos dos tipos:

Moldeo a Alta Presión

Se realiza mediante máquinas hidráulicas que ejercen la presión suficiente para el

moldeado de las piezas. Básicamente existen tres tipos: compresión, inyección y

extrusión.

Compresión: en este proceso, el plástico en polvo es calentado y comprimido

entre las dos partes de un molde mediante la acción de una prensa hidráulica, ya que

la presión requerida en este proceso es muy grande.

Este proceso se usa para obtener pequeñas piezas de baquelita, como los mangos

aislantes del calor de los recipientes y utensilios de cocina.

Inyección: consiste en introducir el plástico granulado dentro de un cilindro,

donde se calienta. En el interior del cilindro hay un tornillo sinfín que actúa de igual

manera que el émbolo de una jeringuilla. Cuando el plástico se reblandece lo

suficiente, el tornillo sinfín lo inyecta a alta presión en el interior de un molde de

acero para darle forma. El molde y el plástico inyectado se enfrían mediante unos

canales interiores por los que circula agua. Por su economía y rapidez, el moldeo por



inyección resulta muy indicado para la producción de grandes series de piezas. Por

este procedimiento se fabrican palanganas, cubos, carcasas, componentes delautomóvil, etc.

Extrusión: consiste en moldear productos de manera continua, ya que el material

es empujado por un tornillo sinfín a través de un cilindro que acaba en una boquilla,

lo que produce una tira de longitud indefinida. Cambiando la forma de la boquilla se

pueden obtener barras de distintos perfiles. También se emplea este procedimiento

para la fabricación de tuberías, inyectando aire a presión a través de un orificio en lapunta del cabezal. Regulando la presión del aire se pueden conseguir tubos de

distintos espesores.

El reciclado de plásticos

Uno de los problemas hoy en día es cómo generar cada vez menos residuos, de

cualquier índole como residuos plásticos.

La reducción se refiere directamente al diseño y a la etapa productiva de los

productos, principalmente envases, antes de ser consumidos. Es una manera de

concebir los productos con un nuevo criterio ambiental; generar menos residuos. Y

esto es aplicable a todas las materias primas: vidrio, papel, cartón, aluminio y

plásticos.

En el caso de estos últimos residuos, la reducción es responsabilidad de la

industria petroquímica (fabricante de los diferentes tipos de plásticos), de la industriatransformadora (que toma esos plásticos para fabricar los diferentes productos

finales), y de quien diseña el envase (envasador).

Aunque podría decirse que al consumidor también le cabe una buena parte de la

responsabilidad: en las góndolas de los supermercados es él quien tiene la facultad de

elegir entre un producto que ha sido concebido con criterio de reducción en la fuente



y otro que derrocha materia prima y aumenta innecesariamente el volumen de los

residuos.

Reducir significa referirse a la investigación, desarrollo y producción de objetos

utilizando menos recursos (materia prima). De ahí su denominación porque se aplica

a la faz productiva. Al utilizar menos materia prima se producen menos residuos y

además se aprovechan mejor los recursos naturales.

Minimizar el volumen y peso de los residuos es el primer paso para resolver el

problema global de los mismos. Todo gerenciamiento de los Residuos Sólidos

Urbanos debe comenzar por la reducción.

Las principales ventajas de la reducción:

• Disminuye la cantidad de residuos; es mejor no producir residuos que resolver

qué hacer con ellos.

• Ayuda a que los rellenos sanitarios no se saturen rápidamente.

• Se ahorran recursos naturales energía y materia prima y recursos financieros.

• La reducción en la fuente aminora la polución y el efecto invernadero.

Requiere menos energía transportar materiales más livianos. Menos energía

significa menos combustible quemado, lo que implica a su vez menor

agresión al ambiente.

Etapas para reciclar el plástico:

Recolección: Todo sistema de recolección diferenciada que se implemente

descansa en un principio fundamental, que es la separación, en el hogar, de los

residuos en dos grupos básicos: residuos orgánicos por un lado e inorgánicos por

otro; en la bolsa de los residuos orgánicos irían los restos de comida, de jardín, y en la

otra bolsa los metales, madera, plásticos, vidrio, aluminio. Estas dos bolsas se



colocarán en la vía pública y serán recolectadas en forma diferenciada, permitiendo

así que se encaucen hacia sus respectivas formas de tratamiento.

Centro de reciclado: Aquí se reciben los residuos plásticos mixtos compactados

en fardos que son almacenados a la intemperie. Existen limitaciones para el

almacenamiento prolongado en estas condiciones, ya que la radiación ultravioleta

puede afectar a la estructura del material, razón por la cual se aconseja no tener el

material expuesto más de tres meses.

Clasificación: Luego de la recepción se efectúa una clasificación de los productos

por tipo de plástico y color. Si bien esto puede hacerse manualmente, se han

desarrollado tecnologías de clasificación automática, que se están utilizando en países

desarrollados. Este proceso se ve facilitado si existe una entrega diferenciada de este

material, lo cual podría hacerse con el apoyo y promoción por parte de los

municipios.

Reciclado Mecánico

El reciclado mecánico es el más difundido en la industria del plástico, sin

embargo este proceso es insuficiente por sí solo para dar cuenta de la totalidad de los

residuos.

El reciclado mecánico es un proceso físico mediante el cual el plástico post-

consumo o el industrial (scrap) es recuperado, permitiendo su posterior utilización.Los plásticos que son reciclados mecánicamente provienen de dos grandes fuentes:

• Los residuos plásticos proveniente de los procesos de fabricación, es decir, los

residuos que quedan al pie de la máquina, tanto en la industria petroquímica

como en la transformadora. A esta clase de residuos se la denomina scrap. El

scrap es más fácil de reciclar porque está limpio y es homogéneo en su

composición, ya que no está mezclado con otros tipos de plásticos. Algunos



procesos de transformación (como el termoformado) generan el 30-50% de

scrap, que normalmente se recicla.• Los residuos plásticos proveniente de la masa de Residuos Sólidos Urbanos

(RSU).

Estos se dividen a su vez en tres clases:

• Residuos plásticos de tipo simple: han sido clasificados y separados entre sí

los de distintas clases.

• Residuos mixtos: los diferentes tipos de plásticos se hallan mezclados entre sí.

• Residuos plásticos mixtos combinados con otros residuos: papel, cartón,metales.

Reciclado Químico

Se trata de diferentes procesos mediante los cuales las moléculas de los polímeros

son craqueadas (rotas) dando origen nuevamente a materia prima básica que puede

ser utilizada para fabricar nuevos plásticos.

El reciclado químico comenzó a ser desarrollado por la industria petroquímica

con el objetivo de lograr las metas propuestas para la optimización de recursos y

recuperación de residuos. Algunos métodos de reciclado químico ofrecen la ventaja

de no tener que separar tipos de resina plástica, es decir, que pueden tomar residuos

plásticos mixtos reduciendo de esta manera los costos de recolección y clasificación.

Dando origen a productos finales de muy buena calidad.

Perspectivas del reciclado químico

El reciclado químico se encuentra hoy en una etapa experimental avanzada. Es de

suponer que en los próximos años pueda transformarse en una poderosa y moderna

herramienta para tratar los residuos plásticos. El éxito dependerá del entendimiento

que pueda establecerse entre todos los actores de la cadena: petroquímicas,

transformadores, grandes usuarios, consumidores y municipios, a los fines de



asegurar la unidad de reciclado y que la materia prima llegue a una planta de

tratamiento.

La sociedad debe estar preparada para tal cambio de tecnología en lo que hace al

tratamiento de los residuos plásticos. Por su parte, la industria petroquímica está

trabajando en la definición de especificaciones técnicas a los fines de garantizar la

calidad de los productos obtenidos a través del reciclado químico.

Si bien el reciclado mecánico se halla en un estado más evolucionado, éste solo no

alcanza para resolver el problema de los residuos. No sería inteligente desdeñar

cualquier otra forma de tratamiento por incipiente que fuera. Lo que hoy parece muy

lejano puede que dentro de las próximas dos décadas se convierta en una realidad

concreta. En el caso de los plásticos se debe tener en cuenta que se trata de

hidrocarburos, por lo que, para un recurso no renovable como el petróleo, es

especialmente importante desarrollar técnicas como el reciclado químico para generar

futuras fuentes de recursos energéticos. Los plásticos post-consumo de hoy pueden

considerarse como los combustibles o las materias primas del mañana. Además, el

reciclado químico contribuirá con la optimización y ahorro de los recursos naturales

al reducir el consumo de petróleo crudo para la industria petroquímica.

De todas las alternativas de valorización quizá ninguna esté hecha tan a medida de

los plásticos como el reciclado químico. Es muy probable que se transforme en la vía

más apropiada de recuperación de los residuos plásticos, tanto domiciliarios como los

provenientes del scrap (post-industrial), obteniéndose materia prima de calidadidéntica a la virgen. Esto contrasta con el reciclado mecánico, donde no siempre se

puede asegurar una buena y constante calidad del producto final. El reciclado químico

ofrece posibilidades que resuelven las limitaciones del reciclado mecánico, que

necesita grandes cantidades de residuos plásticos limpios, separados y homogéneos

para poder garantizar la calidad del producto final. Los residuos plásticos

domiciliarios suelen estar compuestos por plásticos livianos, pequeños,



Fundamentalmente provenientes de los envases, pueden estar sucios y presentar

substancias alimenticias. Todo esto dificulta la calidad final del reciclado mecánico,ya que se obtiene un plástico más pobre comparado con la resina virgen. Por lo tanto,

los productos hechos de plástico así reciclado se dirigen a mercados finales de precios

bajos. Por el contrario, el reciclado químico supera estos inconvenientes, ya que no es

necesaria la clasificación de los distintos tipos de resinas plásticas proveniente de los

residuos. En este proceso pueden se tratados en forma mixta, reduciendo costos de

recolección y clasificación. Además, lleva a productos finales de alta calidad que sí

garantizan un mercado.

Toda estrategia de gestión integral de los Residuos Sólidos debe prever y

contemplar la posibilidad del reciclado químico. El tratamiento de los residuos

plásticos no puede ser resuelto unilateralmente por uno u otro proceso, debiendo

analizarse las diferentes alternativas de reciclado.

Peletización.

La peletización es el término usado para el proceso de cortado del plástico en

pequeñas piezas de flujo libre. Los métodos de peletización incluyen dos variaciones,

llamadas peletización en caliente y peletización en frió.

Peletización en Frio

En la peletización en frío, el plástico ya plastificado primero es enfriado y luego

de que este ya esta frío, es cortado en pequeñas piezas (pellets). La desventaja de este

método de peletización en frío es que en la operación de corte, este deja crestas en las

piezas resultantes, lo que causa que las piezas se atasquen fácilmente, lo que a su vez

les impide fluir tan libremente como las que son resultantes de una peletización en

caliente.



Peletización en Caliente

En la peletización en caliente, el plástico es plastificado en una extrusora. El

material es forzado a salir a través de un plato perforado, que sirve como el dado de la

extrusora. Las hebras de plástico que van emergiendo, son cortadas por una cuchilla,

y las piezas resultantes son enfriadas por aire o por agua. Una ventaja de este método

de peletización es que las piezas, al ser cortadas mientras que todavía están calientes,

desarrollan una forma libre de crestas y aristas, que les permite fluir con más

libertad.

Pellet

Pellet es una denominación genérica, utilizada para referirse a pequeñas porciones

de material aglomerado o comprimido. El término es utilizado para referirse a

diferentes materiales. En español suele utilizarse con los siguientes significados:

• Pellet maderero: pequeñas porciones de aserrín comprimido utilizadas como

combustible.

• Pellet alimenticio: las porciones en las que suele presentarse el alimento

balanceado para animales.

• Pellet plástico: pequeñas concentraciones de resina.

Constitución de una Máquina Peletizadora

Las partes de una máquina peletizadora se mencionan a continuación:El Extrusor: En términos generales resulta un equipo de transformación,

responsable del transporte, la compactación, la fusión, el mezclado, la

homogeneización, la plastificación y el conformado de las resinas plásticas en él

procesadas. Entre los diferentes tipos de extrusoras las de tornillo (extrusoras

continuas), resultan las más frecuentemente utilizadas. Estas se encuentran



constituidas por uno o múltiples tornillos según los requerimientos propios del

proceso.El diámetro de la peletizadora es uno de los parámetros de peso para la

determinación de su capacidad en el procesado de resinas. Las peletizadoras

comerciales suelen tener diámetros de 1 a 12 pulgadas, 24 L/D (relación

longitud/diámetro) o más, con lo cual es posible procesar hasta 10 ton/hr de polímero.

En el siguiente esquema se presentan los elementos más importantes de una

máquina peletizadora:

Figura 6. Esquema de una máquina peletizadora. Fuente: Briston, j Plastics film.

1.-Tolva de alimentación 2.-Tornillo de extrusión 3.-Barril o cilindro 4.-Bandas de

calefacción 5.-Ventiladores 6.-Banda de enfriamiento 7.-Motor.

La Tolva de Alimentación

Es el reservorio encargado de la alimentación a la extrusora. Aunque muy sencillo

su diseño, este resulta de suma importancia; la tolva es el componente de la línea de

extrusión de mayor simpleza pero no por esto su diseño debe menospreciarse. La fase

de alimentación repercute directamente en la efectividad del proceso.

Una alimentación inapropiada puede ocasionar mermas en la productividad de la

línea, generadas por inestabilidades en el flujo. Generalmente, el volumen de la tolvadebe ser proporcional a la capacidad de producción de la extrusora garantizando en

todo momento una alimentación constante. En toda alimentación se debe buscar

eliminar la posibilidad de formación de "puentes de resina" en la tolva ya que esto

resulta una fuente generadora de inestabilidades de flujo en el proceso.



Figura 7. Tolva de alimentación. Fuente: Briston, j Plastics film.

Como regla práctica el diámetro de salida de la tolva suele tener un ancho

equivalente al diámetro del tornillo de la extrusora, y un largo de 1.5 a 2.0 veces el

diámetro. La mayor parte de las tolvas de alimentación incluyen una trampa

magnética; la cual no es más que una rejilla formada por barras imantadas. Esta

trampa se coloca con el propósito de impedir el paso al tornillo de elementos

metálicos que puedan dañarlo, como por ejemplo: grapas, tuercas, tornillos,

arandelas, etc.

Resistencia Blindada

Es un elemento calefactor que, por sus características específicas, permite

desarrollar y diseñar las más diversas formas, dadas las cualidades de sus

componentes. Se aplica en todo proceso de calentamiento: de agua, aceites, glucosa,

petróleo, resinas, tuberías, hornos túneles, cabinas de pinturas, termo formado, y

secado en tela, entre otros

Figura 8.Resistencias Blindadas. Fuente: Briston, j Plastics film.

Motor Principal

El motor principal es el que dará movimiento al tornillo que transportara el

material fundido hasta la zona del dado donde saldrá con una forma definida para el



corte con la cuchilla para convertirlo nuevamente en los pellet necesitados para

iniciar una producción de productos.

Figura 9.Motor Principal. Fuente: Briston, j Plastics film.

El Tornillo de Extrusión

Es el elemento mecánico responsable de las operaciones de transporte, fusión y

bombeo o dosificación de la resina. El tornillo de extrusión puede seccionarse de la

manera siguiente:

Figura 10.Esquema de un tornillo simple de extrusión. Fuente: Briston, j Plastics film.

Requerimientos de la Zona de Transporte:

Buscando maximizar la alimentación de resina a la extrusora y con ello su

productividad, el diseño de los tornillos de extrusión presenta en la zona de transporte

la mayor profundidad de canal (mayor volumen).

Uno de los requerimientos más importantes que debe satisfacer todo tornillo en la

zona de alimentación o transporte es tener una superficie sumamente lisa e incluso

pulida de ser necesario, pues de esta manera se favorece la adhesión de la resina a la

superficie del barril o cilindro de la extrusora y no al tornillo, permitiendo así un

transporte de resina más eficiente.



En la medida que el material avanza a lo largo de la zona de alimentación,

comienza a ser compactado y calentado. Dos mecanismos son responsables de estecalentamiento. El primero de ellos es debido a los efectos de fricción, mientras que el

segundo es debido a la conducción de calor desde las bandas de calentamiento del

barril. Se ha determinado que de un 80 a 90% del calor transmitido al polímero

proviene de los efectos de fricción, o calentamiento por conversión de la energía

mecánica.

Zona de transporte

En esta zona el material en forma de pellet es compactado, precalentado y

transportado hacia la zona de fusión.

Zona de fusión

Consiste en fundir y homogeneizar la resina, se lleva a cabo hasta formar un fluido

viscoso y homogéneo.

Zona de dosificación

Se encarga de ejercer presión sobre el material para bombearlo hacia el dado

donde el dado le dará su forma predefinida de salida.

Dado de extrusión para polímeros

El dado en el proceso de extrusión es análogo al molde en el proceso de moldeo

por inyección, a través del dado fluye el polímero fuera del cañón de extrusión y

gracias a éste toma el perfil deseado. El dado se considera como un consumidor de

presión, ya que al terminar el husillo la presión es máxima, mientras que a la salida

del dado la presión es igual a la presión atmosférica.



Figura 11. El Dado. Fuente: Briston, j Plastics film.

Cuchilla de corte del plástico

Figura 12. Cuchilla.Fuente: Briston, j

Plastics film

Poleas y Correas

El engranaje fue invención de Leonardo da Vinci (1452-1519), que además de ser

artista fue también un gran escultor, arquitecto, físico, escritor, músico e ingeniero,

educando en la escuela florentina Al engranaje le llamo "rueda dentada".

Finalidad

Las poleas y correas son organismos mecánicos que tienen por finalidad en

conjunto de transmitir movimiento de rotación entre ejes, ya sean estos paralelos o

no, a una relativa distancia entre ellos, con la ayuda de rozamiento o fricción

(deslizamiento).

En una transmisión por poleas hay que distinguir; la polea conductora, que es la

que transmite la fuerza, la polea conducida es aquella que recibe la fuerza y un tercer

elemento que a veces se ocupa, que es polín tensor, el cual aumenta el ángulo de

contacto, mejorando la fricción y como ultimo componente, la o las correas.



Las partes que componen una polea son las siguientes:

• Llanta, que es la superficie donde se apoya la correa.

• Maso cuño, que es aquella parte que esta destinada a abrazar al árbol en

forma fija mediante una chaveta.

• Rayos, son aquellos que unen la masa con la llanta.

Formas de las Poleas

La forma de las poleas varia según su diámetro que puede ser pequeño, mediano y

grande. En la polea de pequeño diámetro se confunde la llanta con la masa,

desapareciendo los rayos. En la polea de diámetro mediano, los rayos se unen en tal

forma que quedan formando un disco agujereado.

Las poleas de grandes diámetros se construyen con rayos de diferentes formas y

secciones.

Las poleas pueden ser de llanta plana o acanalada.

Las poleas de llantas plana en la practica no son planas, porque si así lo fueran, las

correas saltarían de su lugar, por este motivo se fabrican con una conicidad de uno a

tres grados, desplazando a ambos lados de la llanta.

Las poleas de llanta, acanalada están ideadas para trabajar con correas en V,

(trapezoidales).

Transferencia de Calor:

Transferencia de Calor por Conducción

En los sólidos, la única forma de transferencia de calor es la conducción. Si se

calienta un extremo de una varilla metálica, de forma que aumente su temperatura, el

calor se transmite hasta el extremo más frío por conducción. No se comprende en su

Totalidad el mecanismo exacto de la conducción de calor en los sólidos, pero se cree



que se debe, en parte, al movimiento de los electrones libres que transportan energía

cuando existe una diferencia de temperatura.Transferencia de Calor por Convección

Si existe una diferencia de temperatura en el interior de un líquido o un gas, es

casi seguro que se producirá un movimiento del fluido. Este movimiento transfiere

calor de una parte del fluido a otra por un proceso llamado convección. El

movimiento del fluido puede ser natural o forzado. Si se calienta un líquido o un gas,

su densidad (masa por unidad de volumen) suele disminuir. Si el líquido o gas se

encuentra en el campo gravitatorio, el fluido más caliente y menos denso asciende,

mientras que el fluido más frío y más denso desciende. Este tipo de movimiento,

debido exclusivamente a la no uniformidad de la temperatura del fluido, se denomina

convección natural. La convección forzada se logra sometiendo el fluido a un

gradiente de presiones, con lo que se fuerza su movimiento de acuerdo a las leyes de

la mecánica de fluidos. Supongamos, por ejemplo, que calentamos desde abajo una

cacerola llena de agua. El líquido más próximo al fondo se calienta por el calor que se

ha transmitido por conducción a través de la cacerola. Al expandirse, su densidad

disminuye y como resultado de ello el agua caliente asciende y parte del fluido más

frío baja hacia el fondo, con lo que se inicia un movimiento de circulación. El líquido

más frío vuelve a calentarse por conducción, mientras que el líquido más caliente

situado arriba pierde parte de su calor por radiación y lo cede al aire situado por

encima.

Transferencia de Calor por Radiación

La teoría estadística de la radiación representó un enorme papel en el desarrollo de

la teoría cuántica. La teoría electromagnética clásica de la luz, que había explicado un

amplio círculo de fenómenos vinculados con la propagación de la luz, y que había

logrado aceptación general a fines del S. XIX, a principios del S. XX se encontró con

dificultades insuperables en relación con el problema de la emisión de la luz y, en



particular, con el de la radiación térmica. Entendemos por radiación térmica toda la

radiación emitida por un cuerpo calentado.Como es sabido, el carácter de la luz emitida y, en particular, su intensidad, como

también la dependencia de ésta respecto de la frecuencia (composición espectral de la

radiación) están determinados por la temperatura y la naturaleza del cuerpo emisor.

Sin embargo, hay un caso en que la composición espectral de la radiación es

independiente de la naturaleza del emisor y viene determinada exclusivamente por su

temperatura. Se trata de la llamada radiación de equilibrio.

Imaginemos una cavidad cerrada, con paredes que no dejan pasar el calor y

mantenidas a una determinada temperatura T. Las paredes de la cavidad emitirán y

absorberán ondas electromagnéticas.

Dado que toda la radiación electromagnética se encuentra confinada en la cavidad

cerrada, al cabo de un cierto tiempo se establecerá en el sistema un estado de

equilibrio estadístico. Las paredes de la cavidad emitirán, por unidad de tiempo, la

misma energía electromagnética que absorben. En la cavidad existirá un sistema de

ondas electromagnéticas estacionarias que no variarán con el tiempo.

Ley de Fourier

Es la forma de transmitir el calor en cuerpos sólidos; se calienta un cuerpo, las

moléculas que reciben directamente el calor aumentan su vibración y chocan con las

que las rodean; estas a su vez hacen lo mismo con sus vecinas hasta que todas las

moléculas del cuerpo se agitan, por esta razón, si el extremo de una varilla metálica se

calienta con una flama, transcurre cierto tiempo hasta que el calor llega al otro

extremo. El calor no se transmite con la misma facilidad por todos los cuerpos.

Existen los denominados "buenos conductores del calor", que son aquellos materiales

que permiten el paso del calor a través de ellos. Los "malos conductores o aislantes"

son los que oponen mucha resistencia al paso de calor.



La conducción térmica está determinada por la ley de Fourier. Establece que la

tasa de transferencia de calor por conducción en una dirección dada, es proporcionalal área normal a la dirección del flujo de calor y al gradiente de temperatura en esa

dirección.

Conductividad Térmica

La conductividad térmica es una propiedad intrínseca de los materiales que valora

la capacidad de conducir el calor a través de ellos. El valor de la conductividad varía

en función de la temperatura a la que se encuentra la sustancia, por lo que suelenhacerse las mediciones a 300 K con el objeto de poder comparar unos elementos con

otros. Es elevada en metales y en general en cuerpos continuos, y es baja en los gases

(a pesar de que en ellos la transferencia puede hacerse a través de electrones libres) y

en materiales iónicos y covalentes, siendo muy baja en algunos materiales especiales

como la fibra de vidrio, que se denominan por eso aislantes térmicos. Para que exista

conducción térmica hace falta una sustancia, de ahí que es nula en el vacío ideal, y

muy baja en ambientes donde se ha practicado un vacío elevado.

En algunos procesos industriales se trabaja para incrementar la conducción de

calor, bien utilizando materiales de alta conductividad o configuraciones con un

elevado área de contacto. En otros, el efecto buscado es justo el contrario, y se desea

minimizar el efecto de la conducción, para lo que se emplean materiales de baja

conductividad térmica, vacíos intermedios, y se disponen en configuraciones con

poca área de contacto.

El Acero

En pocas palabras el acero es una aleación de hierro y carbono, (alrededor de

0,05% y generalmente no excede 1.3%) en varias ocasiones se añaden otros

elementos como manganeso, cromo, níquel y molibdeno para que tenga otras

propiedades, pero el principal elemento es el carbono, este es el que transforma el

hierro en acero.



El hierro puro es uno de los elementos del acero, por lo tanto consiste solamente

de un tipo de átomos. No se encuentra libre en la naturaleza ya que químicamentereacciona con facilidad con el oxígeno del aire para formar óxido de hierro -

herrumbre. El óxido se encuentra en cantidades significativas en el mineral de hierro,

el cual es una concentración de óxido de hierro con impurezas y materiales térreos.

Clasificación del Acero; Los aceros se clasifican en cinco grupos principales:

• Aceros al carbono

• Aceros aleados• Aceros de baja aleación ultra resistentes

• Aceros inoxidables

• Aceros de herramientas.

Aceros al Carbono: El 90% de los aceros son aceros al carbono. Estos aceros

contienen una cantidad diversa de carbono, menos de un 1,65% de manganeso, un

0,6% de silicio y un 0,6% de cobre.

El acero al carbono, se usó básicamente antes de 1900, su composición química es

aparte del Fe, la siguiente aproximadamente:

C = (0.65 a 1.35) %, Mn = (0.15 a 0.40) %, Si = (0.15 a 0.30) %, S = (< 0.03) %,

Con un endurecimiento hasta de 66 HRC. El filo de corte soporta una temperatura

crítica de (200 a 250) °C, sin perder sus características de corte.

Aceros Aleados: son aquellos aceros que además de los componentes básicos del

acero: carbono, manganeso, fósforo, silicio y azufre, forman aleaciones con otros

elementos como el cromo, níquel, molibdeno. Que tienen como objetivo mejorar

algunas de sus características fundamentales especialmente la resistencia mecánica y

la dureza.



Estos aceros tienen una composición química aproximada a la siguiente:

C = (0.03 a 1.25) %, Mn = (0.3 a 1.1) %, Cr = (0.3 a 1.3) %, W = (0.8 a 5.5) %.

También puede considerarse aceros aleados los que contienen alguno de los cuatro

elementos básicos del acero, en mayor cantidad que los porcentajes que normalmente

suelen contener los aceros al carbono, y cuyos límites superiores suelen ser

generalmente los siguientes: Si=0.50%; Mn=0.90%; P=0.100% y S=0.100%.

Los elementos de aleación que más frecuentemente suelen utilizarse para la

fabricación de aceros aleados son: níquel, manganeso, cromo, vanadio, wolframio,

molibdeno, cobalto, silicio, cobre, titanio, circonio, plomo, Selenio, aluminio, boro y

niobio.

Aceros de Baja Aleación Ultra Resistentes: Es la familia de aceros mas reciente

de las cinco. Estos aceros son más baratos que los aceros convencionales debido a

que contienen menor cantidad de materiales costosos de aleación. Sin embargo, se les

da un tratamiento especial que hace que su resistencia sea mucho mayor que la delacero al carbono. Este material se emplea para la fabricación de vagones porque al ser

más resistente, sus paredes son más delgadas, con lo que la capacidad de carga es

mayor. Además, al pesar menos, también se pueden cargar con un mayor peso.

También se emplea para la fabricación de estructuras de edificios.

Aceros Inoxidables: Estos aceros contienen cromo, níquel, y otros elementos de

aleación que los mantiene brillantes y resistentes a la oxidación. Algunos aceros

inoxidables son muy duros y otros muy resistentes, manteniendo esa resistencia

durante mucho tiempo a temperaturas extremas. Debido a su brillo, los arquitectos lo

emplean mucho con fines decorativos. También se emplean mucho para tuberías,

depósitos de petróleo y productos químicos por su resistencia a la oxidación y para la

fabricación de instrumentos quirúrgicos o sustitución de huesos porque resiste a la



acción de los fluidos corporales. Además se usa para la fabricación de útiles de

cocina, gracias a que no oscurece alimentos y es fácil de limpiar.

Aceros de Herramientas: Estos aceros se emplean para fabricar herramientas y

cabezales de corte y modelado de maquinas. Contiene wolframio, molibdeno y otros

elementos de aleación que le proporcionan una alta resistencia, dureza y durabilidad.

El Acero

Clasificación del Acero

Para realizar la clasificación de esta aleación se pueden emplear varios métodos,

como pueden ser:

• método de manufactura

• uso y/o aplicación

• composición química

Algunas veces es común clasificar al acero en cuanto al contenido de carbono

• acero bajo carbono hasta 0.25% de carbono

• acero medio carbono de 0.25 a 0.55% de carbono

• acero de alto carbono mas de 0.55% de carbono

Acero bajo carbono hasta 0.25% de carbono

Serie de aleaciones con un contenido de carbono de 0.02 hasta 0.25 % de carbono,

se caracteriza la aleación por ser dúctil y maleable, es el tipo de acero que mas se



utiliza para fines estructurales ejemplos: perfiles redondos, cuadrados, vigas , varillas,

laminas , placas, tuberías.

Aceros Aleados: Es aquel tipo de acero cuyas propiedades y características se

deben a algún elemento diferente del carbono. Aunque todos los aceros al carbono

poseen moderadas cantidades de manganeso y silicio, no se consideran aleados, ya

que la función principal del manganeso y del silicio es actuar como desoxidantes,

De esta forma la adición de manera importante de elementos diferentes al carbono

modificaran las propiedades del material al alearse con el acero y formar un material

de características superiores para una o varias aplicaciones en especifico.

Propósitos de la Aleación

• aumentar la templabilidad

• mejorar la resistencia a temperaturas comunes

• mejorar la tenacidad a cualquier dureza o resistencia mínima.

• aumentar la resistencia al desgaste

• aumentar la resistencia a la corrosión

• mejorar las propiedades magnéticas.

Propiedades de los Aceros

Níquel

Una de las ventajas más grandes que reporta el empleo del níquel, es evitar el

crecimiento del grano en los tratamientos térmicos, lo que sirve para producir en ellos

gran tenacidad. El níquel además hace descender los puntos críticos y por ello los

tratamientos pueden hacerse a temperaturas ligeramente más bajas que la que



corresponde a los aceros ordinarios. Experimentalmente se observa que con los

aceros aleados con níquel se obtiene para una misma dureza, un limite de elasticidadligeramente más elevado y mayores alargamientos y resistencias que con los aceros al

carbono o de baja aleación. En la actualidad se ha restringido mucho su empleo, pero

sigue siendo un elemento de aleación indiscutible para los aceros de construcción

empleados en la fabricación de piezas para maquinas y motores de gran

responsabilidad, se destacan sobre todo en los aceros cromo-níquel y cromo-níquel-

molibdeno.

El níquel es un elemento de extraordinaria importancia en la fabricación de aceros

inoxidables y resistentes a altas temperaturas, en los que además de cromo se

emplean porcentajes de níquel variables de 8 a 20%.

Los aceros al níquel más utilizados son los siguientes:

• Aceros al níquel con 2, 3 y 5%. Con 0.10 a 0.25% de carbono se utilizan para

cementación, y con 0.25 a 0.40% de carbono para piezas de gran resistencia.

• Aceros cromo-níquel-molibdeno con porcentajes de níquel variables desde 1 a

5%; con bajos porcentajes de carbono (0.10 a 0.22%) se emplean para

cementación y con porcentajes de 0.25 a 0.40% de carbono se emplean para

piezas de gran resistencia. En estos aceros los porcentajes de estos elementos

aleados suelen estar en relación aproximada de 1% de cromo y 3% de níquel.

• Aceros de media aleación níquel-molibdeno y níquel-manganeso. Se suelen

emplear para piezas de gran resistencia y para piezas cementadas con

porcentajes de carbono variables de 0.25 a 0.40% en el primer caso y de 0.10a 0.25% en el segundo, variando el contenido en níquel de 1 a 2%, el de

manganeso de 1 a 1.5% y el molibdeno de 0.15 a 0.40%.

• Aceros inoxidables y resistentes al calor cromo-níqueles, con 8 a 25% de

níquel que son de estructura austenítica.

• Otros aceros de menor importancia son los aceros cromo-níqueles para

estampación en caliente y para herramientas.



Cromo

Es uno de los elementos especiales más empleados para la fabricación de aceros

aleados, usándose indistintamente en los aceros de construcción, en los de

herramientas, en los inoxidables y los de resistencia en caliente. Se emplea en

cantidades diversas desde 0.30 a 30, según los casos y sirve para aumentar la dureza y

la resistencia a la tracción de los aceros, mejora la templabilidad, impide las

deformaciones en el temple, aumenta la resistencia al desgaste, la inoxidabilidad, etc.

Los aceros con cromo de mayor utilidad son:

• Aceros de construcción, de gran resistencia mecánica de 0.50 a 1.50% de

cromo y 0.30 a 0.45% de carbono, aleados según los casos, con níquel y

molibdeno para piezas de gran espesor, con resistencias variables de 70 a 150

Kg/mm2.

• Aceros de cementación con 0.50 a 1.50% de cromo y 0.10 a 0.25% de

carbono, aleados con níquel y molibdeno.

• Aceros de nitruración cromo-aluminio-molibdeno.

• Aceros para muelles cromo-vanadio y cromo-silicio.

• Aceros de herramientas con 0.30 a 1.50% de cromo y 0.070 a 1.50% de

carbono. En ellos el cromo mejora la penetración de temple, la resistencia al

desgaste, permite el temple en aceite y evita deformaciones y grietas.

• Aceros indeformables con 5 a 12% de cromo.

• Aceros rápidos y de trabajos en caliente.

• Aceros inoxidables martensiticos con 12 y 17% de cromo, aceros austeniticos

con 14 a 25% de cromo en cantidades de níquel variables de 8 a 25% y aceros

inoxidables con 27% de cromo.

El cromo se disuelve en la ferrita y muestra una fuerte tendencia a formar carburos de

cromo y carburos complejos.



Aceros Inoxidables: Una familia de aleaciones que contiene cromo.11 a 12 % Cr.

Propiedad fundamental: Resistencia a la corrosión húmeda y seca.

Propiedades Secundarias Múltiples

El amplio rango de propiedades presentes en los Aceros Inoxidables comunes,

hacen de ellos materiales muy versátiles.

Los aceros inoxidables ¿Cuál es el propósito de los Aceros Inoxidables?

El acero es solamente inoxidable si tiene un contenido mínimo de 11 a 12% de

Cromo (Cr).

El cromo forma una película de óxido en la superficie extremadamente delgada,

continua y estable. Esta película deja la superficie inerte a las reacciones químicas y

por lo tanto pasivo. Esta es la característica fundamental de resistencia a la corrosión

de los aceros inoxidables.

Su propiedad fundamental es la resistencia a la corrosión húmeda y seca, además

de una amplia gama de propiedades secundarias. El extenso rango de propiedades

presentes en los aceros inoxidables, hacen de ellos, un grupo de materiales muy

versátiles.

Selección de los Aceros Inoxidables

La selección del tipo de acero inoxidable adecuado, requiere una evaluaciónbasada en las siguientes características. Se listan en orden de importancia:

Resistencia a la Corrosión y a la Oxidación a Altas Temperaturas.

Es la principal razón para seleccionar aceros inoxidables. El diseñador debe

conocer el medio bajo el cual será sometido el material.



Propiedades Mecánicas.

La resistencia mecánica a bajas y altas temperaturas es muy importante.

Generalmente la combinación de resistencia a la corrosión y mecánica, es la base

para la selección.

Características de Transformación del Producto.

Cómo se fabrica el producto, es la tercera consideración, incluyendo todos los

procesos a los que será sometido el material.

Costo Total.

Un análisis del Costo del Ciclo de Vida es recomendable, así podremos evaluar no

solo los costos del material, sino también aquellos relativos al mantenimiento,

reemplazo, vida en servicio.

• Disponibilidad.

• Finalmente es necesario tomar en cuenta la disponibilidad del material.

Aceros Inoxidables Martensíticos

Las especificaciones comunes AISI son el 410, 420 y 431.

Los aceros inoxidables Martensíticos son la primera rama de los aceros

inoxidables simplemente al Cromo. Fueron los primeros aceros inoxidables

desarrollados industrialmente (acero inoxidable para cuchillería). Tienen

relativamente un alto contenido de Carbón (C) y un contenido del 12 al 18% de

Cromo (Cr).



Propiedades básicas:

• Resistencia mecánica y dureza excelente (endurecimiento por tratamiento

térmico)

• Resistencia a la corrosión - moderada

• Soldabilidad - Debido al alto contenido de Carbón (C) y a la naturaleza de su

dureza, es de pobre soldabilidad.

• Magnéticos

• Endurecibles por tratamiento térmico y por tanto, se pueden desarrollar altos

niveles de resistencia mecánica y dureza.

Los usos comunes incluyen aquellas aplicaciones en donde se necesitan dureza y

resistencia mecánica tal, como en hojas de cuchillos y tijeras, instrumental quirúrgico,

pernos, ejes toberas, flejes, resortes, alabes de turbinas y abrazaderas

Tipos y formas fabricadas: Barra, placa y lámina.

.Aceros Inoxidables Resistentes a Altas Temperaturas

Especificaciones comunes son el AISI 309 y 310

Composición química básica: Cromo + Níquel 24%Cr 14.22%Ni, Carbón 0 2% C

Los aceros inoxidables resistentes a altas temperaturas fueron desarrollados para

operar satisfactoriamente a altas temperaturas bajo condiciones oxidantes. El

contenido básico de Cromo se incrementa a 24% Cr y el Níquel varia de 14 a 22% Ni.

Propiedades básicas:

• Resistencia a la oxidación (escamas) a altas temperaturas (condiciones

oxidantes)

• Resistencia mecánica a altas temperaturas



Condiciones Favorables para el uso de Aceros Inoxidables

• Ambientes corrosivos

• Temperaturas muy bajas (criogénicas)

• Temperaturas elevadas

• Alta resistencia mecánica

• Si se requieren condiciones higiénicas gran facilidad de limpieza

• Apariencia estética no se oxida y no requiere pintura

El diseño en Ingeniería Mecánica

El diseño mecánico es el diseño de objetos y sistemas de naturaleza mecánica;

piezas, estructuras, mecanismos, maquinas y dispositivos e instrumentos diversos.

En su mayor parte, el diseño mecánico hace uso de las matemáticas, las ciencias de

uso materiales y las ciencias mecánicas aplicadas a la ingeniería.

El diseño de ingeniería mecánica incluye el diseño mecánico, pero es un estudio

de mayor amplitud que abarca todas las disciplinas de la ingeniería mecánica,

incluso las ciencias térmicas y de los fluidos. A parte de las ciencias fundamentales

se requieren, las bases del diseño de ingeniería mecánica son las mismas que las del

diseño mecánico.

Fases del Diseño

La comunicación del diseño a otras personas es el paso final y vital en el proceso

de diseño. Es indudable que muchos importantes diseños, inventos y obras creativas

se has perdido para la humanidad, sencillamente porque los originadores se



rehusaros o no fueron capaces de explicar sus creaciones a otras personas. La

presentación es un trabajo de venta. Cuando el ingeniero presenta o expone unanueva solución al personal administrativo superior (directores o gerentes, por

ejemplo) está tratando de vender o de demostrar que su solución es la mejor; si no

tiene éxito en su presentación, el tiempo y el esfuerzo empleados para obtener su

diseño se habrán desperdiciado por completo.

En esencia hay tres medios de comunicación que se pueden utilizar: la forma

escrita y oral, y la representación gráfica. En consecuencia, todo ingeniero con

éxito en su profesión tiene que ser técnicamente competente y hábil al emplear las

tres formas de comunicación.

Factores de Diseño

A veces, la resistencia de un elemento es muy importante para determinar la

configuración geométrica y las dimensiones que tendrá dicho elemento, en tal caso

se dice que la resistencia es un factor importante de diseño.La expresión factor de

diseño significa alguna característica o consideración que influye en le diseño de

algún elemento o, quizá, en todo el sistema. Por lo general se tiene que tomar en

cuenta varios de esos factores en un caso de diseño determinado.

En ocasiones, alguno de esos factores será crítico y, si se satisfacen sus

condiciones, ya no será necesario considerar los demás. Por ejemplo, suelen tenerse

en cuenta los factores siguientes:

• Resistencia• Confiabilidad

• Condiciones térmicas

• Corrosión

• Desgaste

• Fricción o rozamiento



• Procesamiento

• Utilidad• Costo

• Seguridad

• Peso

• Ruido

• Estilización

• Forma

• Tamaño• Flexibilidad

• Control

• Rigidez

• acabado de superficies

• Lubricación

• Mantenimiento

• VolumenAlgunos de estos factores se refieren directamente a las dimensiones, al material, al

procesamiento o procesos de fabricación o bien, a la unión o ensamble de los

elementos del sistema. Otros se relacionan con la configuración total del sistema.

Selección de Materiales

Actualmente existe disponible una gran variedad de materiales cada uno con sus

propias características, aplicaciones, ventajas y limitaciones. Los siguientes son los

tipos generales de materiales usados actualmente en la manufactura ya sea

individualmente o combinados.

• Materiales ferrosos. Al carbón, aleados, inoxidables, aceros para

herramientas.

• Aleaciones y materiales no ferrosos. Aluminio, magnesio, cobre, níquel,



titanio, superaleaciones, materiales refractorios, berilio, zirconio.

• Cerámicos. Vidrios, grafito, diamante.• Materiales compuestos. Plásticos reforzados, compuestos con matriz

metálica o cerámica, estructuras de panal.

Códigos y Normas

• Aluminium Association (AA)

• American Gear Manufactures Association (AGMA)

• American Institute of Steel Constructuion (AISC)• American Iron an Steel Institute (AISI)

• American National Standards Institute (ANSI)

• American Society of Mechanical Engineers (ASME)

• American Society of Metals (ASM)

• American Society of Testing and Materials (ASTM)

• American Welding Society (AWS)

• Anti-Friction Bearing Manufactures Association (AFBMA)

• Industrial Fasteners Institute (IFI)

• National Bureau of Standards (NBS)

• Society of Automotive Engineers (SAE)

Criterios de Fallas

Al diseñar elementos mecánicos que resistan las fallas se debe estar seguro de

que los esfuerzos internos no rebasan la resistencia del material. Si el que se

empleará es dúctil, entonces lo que más interesa es la resistencia de fluencia, ya que

una deformación permanente sería considerada como falla; sin embargo, existen

excepciones a esta regla.

Muchos de los materiales más frágiles o quebradizos, como los hierros colados,

no poseen un punto de fluencia, así que debe utilizarse la resistencia última como



criterio de falla. Al diseñar elementos que han de hacerse de material frágil, también

es necesario recordar que la resistencia última a la compresión es mucho mayor quea la tensión. Las resistencias de los materiales dúctiles son casi las mismas a tensión

que a compresión. Por lo general, se considera que esto ocurrirá en el diseño a

menos que se posea información contraria.

Enseguida se tratará el problema de elementos que están sujetos a un estado

biaxial o triaxial de esfuerzos. El problema consiste en cómo relacionar un estado

de esfuerzo multiaxial con una sola resistencia, como la de fluencia o la de tensión,

a fin de lograr seguridad. Existen varias teorías, cada una aplicable a cierto tipo de

materiales.

eoría de Esfuerzo Cortante Máximo

Esta es una teoría fácil de emplear y siempre da predicciones seguras con

respecto de los resultados de ensayos por lo que se le ha utilizado en muchos

reglamentos de diseño. Se emplea únicamente para predecir la fluencia y, por lo

tanto, se aplica sólo a los materiales dúctiles.

La teoría de esfuerzo cortante máximo afirma que se inicia la fluencia siempre

que, en un elemento mecánico, el esfuerzo cortante máximo se vuelve igual al

esfuerzo cortante máximo en una probeta a tensión, cuando ese espécimen empieza

a ceder.



Bases Legales

A continuación se realizara un chequeo de diferentes leyes las cuales estén

relacionadas con el siguiente trabajo de investigación. De esta se extraerán algunos

comentarios importantes que pudieran limitar este trabajo de investigación. Esta

revisión abarca la Constitución de la República Bolivariana de Venezuela, leyes.

República Bolivariana de Venezuela Ministerio de Finanzas Nº 1182.Ministerio de la Producción y el Comercio Nº 440. Caracas, de 2002, 192° Y 143°.

De conformidad con lo establecido en el artículo 117 de la Constitución de la

Republica Bolivariana de Venezuela, en concordancia con lo dispuesto en el artículo

58 de la Ley Orgánica de la Administración pública, con los diseños de máquinas 4º

numeral 12 y 6º numeral 7, 8 y 15 del decreto Nº 1.634 de fecha 8 de enero de 2002,

publicado en Gaceta Oficial de la República de Venezuela Nº 37.362 del 11 de Enero,

en los Artículos 1 y 2 de la Ley Sobre Normas técnicas y Control de Calidad.

Artículo 1. Establece que se debe publicar todo lo relacionados a diseños nuevos

de máquinas en el sector industrial.

Articulo 2. A los efectos de la presente resolución se tendrá que cumplir con todos

los dispositivos de seguridad para instalar nuevos equipos.

Estos conjuntos de leyes, nos permiten saber que se deben publicar todos losplanos sobre diseños nuevos y a su vez se deben seguir todas las medidas de

seguridad para su desarrollo.

Ley de Reforma de la Ley Orgánica de Prevención del Medio Ambiente de

Trabajo. Según Gaceta Oficial Nº 38.236 de fecha 26 de Julio del año 2005,

denominada LOPCYMAT, indica en los artículos 66 lo siguiente:



Articulo 66. De la construcción nacional e importación de máquinas, equipos,

aparejos, y sustancias o insumos potencialmente dañinos. El Instituto Nacional dePrevención, Salud y Seguridad Laborales establecerá los mecanismos para garantizar

que la fabricación nacional e importación de máquinas, equipos, productos,

herramientas y útiles de trabajo, cumplan con lo relativo a las condiciones y

dispositivos de seguridad establecidos en la ley, las normas reglamentarias y el

conocimiento científico internacionalmente aceptado.

Quienes importaren sustancias o insumos potencialmente dañinos para la salud de

los trabajadores y trabajadoras, así clasificados por el Instituto Nacional, Salud y

Seguridad Laborales deben acompañar a los demás recaudos de importación exigidos

por la ley, el certificado de libre venta en su país de origen. (p.63).

Sin embargo, el artículo anteriormente expuesto trae como consecuencia para los

fines de la presente investigación, el artículo 67 de la LOPCYMAT, el cual se refiere

a lo siguiente:

Articulo 67. Los y las fabricantes, importadores y proveedores de maquinaria,

equipos, productos y útiles de trabajo están obligados a garantizar que estos no

constituyan una fuente de peligro para el trabajador o trabajadora, siempre que sean

instalados y utilizados en las condiciones, forma y para los fines recomendados por

ellos.

Los y las fabricantes, importadores y proveedores de productos y sustancias

químicas de utilización en el trabajo están obligados a envasar y etiquetar los mismos,

de forma que se permita su conservación y manipulación en condiciones de seguridad

o la salud de los trabajadores y trabajadoras que su almacenamiento o utilización

comporten.Los y las fabricantes, importadores y proveedores de productos y sustancias

químicas de utilización en el trabajo mencionado en los dos párrafos anteriores deben

suministrar la información que indique la forma correcta de utilización por los

trabajadores y trabajadoras, las medidas preventivas adicionales que deban tomarse y

los peligros asociados tanto con su uso normal, como su manipulación o empleo

inadecuado.



Los y las fabricantes, importadores y proveedores de implementos y equipos de

protección personal están obligados a asegurar la efectividad de los mismos, siempreque sean instalados y usados en las condiciones y de la forma recomendada por ellos.

A tal efecto, deben suministrar la información que indique que tipo de peligro esta

controlando o minimizando, cual es el nivel de protección trente al mismo y la forma

correcta de su uso y mantenimiento.

Los y las fabricantes, importadores y proveedores deben proporcionar a los

empresarios y empresarias, y estos recabar de aquellos, la información necesaria para

que la utilización y manipulación de la maquinaria, equipos, productos, materias

primas y útiles de trabajo se produzca sin riesgos para la seguridad y la salud de los

trabajadores y trabajadoras. El empleador o empleadora debe garantizar que estas

informaciones sean trasmitidas mediante los instrumentos adecuados, incluyendo

capacitación específica a los trabajadores y trabajadoras en términos que resulten

comprensibles para los mismos. (p.64).

Este conjunto de leyes relacionadas al diseño de máquinas peletizadoras

establecerá una serie de mecanismos que garanticen todo lo relativo a las condiciones

y dispositivos de seguridad que se cumplan durante el diseño de máquinas, como los

equipos de protección personal, el uso de herramientas y el manejo de maquinarias de

trabajo para que no se produzca riesgos para la seguridad y la salud de los

trabajadores y trabajadoras.

Sistema de Variables

El sistema de variables es un conjunto que serán definidas convenientemente para

su investigación. Fidias (2006) define variables como “una característica o cualidad,magnitud o cantidad, que puede sufrir cambios y que es objeto de análisis, medición,

manipulación o control de una investigación” (p.57).

Tipos de Variables

Cuantitativas: Son aquellas que se expresan en valores o datos numéricos.



Cualitativas: También llamadas categóricas, son características o atributos que se

expresan de forma verbal.

Conceptualización de Variables

Cuadro 1

Conceptualización de VariablesObjetivosespecíficos

Variables Tipo de variables Definición real

Analizar lainformación

técnicarelacionada a

máquinaspeletizadoras para

reciclaje deplásticos.

Informacióntécnica

relacionada con elfuncionamientode la máquina.

Cualitativas

Es toda lainformación quese puede obtenerde máquinaspeletizadoras ysus condicionesde trabajo.

Determinar lascaracterísticastécnicas de las

partesconstituyentes de

la máquinapeletizadora parala adquisición y

elaboración.

Característicastécnicas de la

máquina Cualitativas

Es determinartodo lorelacionado a laspartes queconstituyen lamáquinapeletizadora yparámetros dediseño.

Establecer loscostos y cálculospara el diseño de

la máquinapeletizadora.

Costos y cálculosde la máquina Cuantitativas

Es la selecciónde los costos ycálculosnecesarios parala fabricación dela máquinapeletizadora.

Diseñar lamáquina

peletizadora parareciclaje de bolsas

plásticas.

Diseño de lamáquina

peletizadora.Cualitativas

Diseñar lamáquinapeletizadora contodas susespecificaciones.



Fuente: Rodríguez, F (20

Definición de Términos Básicos

Consiste en dar el significado precisos y según el contexto a los conceptos

principales expresiones o variables involucradas en el problema formulados, es decir

aclara el sentido que se utiliza las palabras o conceptos empleados en la identificación

y formulación del problema.

Acero: Hierro combinado con pequeñas cantidades de carbono y que adquiere con el

temple gran dureza y elasticidad.

Barril o Cañón: Es un cilindro metálico que aloja al husillo y constituye el cuerpo el

cuerpo principal de una máquina de extrusión.

Cuchillas: Son las que darán al cortar el flujo de plástico la forma de pellets

nuevamente y son fabricadas en aceros especiales para una larga duración.

Dado: Es el molde en el proceso de moldeo por inyección, a través del dado fluye el

polímero fuera del cañón de extrusión y gracias a esta toma el perfil deseado.

Extrusión: Es un proceso continuo, en que la resina es fundida por la acción de

temperatura y fricción, es forzada a pasar por un dado que proporciona una forma

definida, y enfriada finalmente para evitar deformaciones permanentes.

Husillo: Gracias a los intensos estudios del comportamiento del flujo de los

polímeros, el husillo ha evolucionado ampliamente desde el auge de la industriaplástica hasta el grado de convertirse en la parte que contiene la mayor tecnología

dentro de una máquina de extrusión.

Peletización: Consiste básicamente en un proceso de extrusión que consta de un

cilindro o cañón en cuyo interior se aloja un husillo que accionado por un motor y

transmisión, gira y recoge el material de la tolva de alimentación.



Polímeros: Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas

pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas másdiferentes.

Plásticos: Son los materiales que resultan de mezclar uno o más polímeros con varios

aditivos que mejoran sus propiedades. Pero el componente principal de un plástico, el

que le da nombre y determina sus propiedades es el polímero.

Reciclaje: Se trata de un proceso que consiste básicamente en volver a utilizar

materiales que fueron desechados y que aun son aptos para elaborar otros productos o

refrabricar los mismos.

Tolva: Es el depósito de materia prima en donde se colocan la resina de material

plástico Para la alimentación continua del extrusor.



56

CAPÍTULO III

MARCO METODOLOGICO

Modalidad de la Investigación

La modalidad de la Investigación del trabajo de grado es un Proyecto Factible,

basándose para esta definición en el Reglamento interno sobre el Trabajo Especial de

Grado del Instituto Universitario Politécnico “Santiago Mariño”. (2006), “un

Proyecto Factible consiste en la propuesta de un modelo funcional viable de una

solución posible a un problema de tipo práctico, con el objeto de satisfacer

necesidades de un ente especifico o en área particular de conocimiento”. (p. 22) y se

apoya en la Investigación de Campo y Documental.

Tipo de Investigación

La investigación que se plantea con este trabajo es de tipo descriptiva. Para Arias,

F. (2006), un Proyecto Factible “consiste en la caracterización de un hecho, fenómeno

o grupo con el fin de establecer su estructura comportamiento” (p. 22), la propuesta

se ubica en una solución de un problema, de los residuos de las máquinas en

producción.

Este tipo de investigación campo-documental se realiza en un ambiente natural

donde se desarrolla la problemática, no manipula las variables trabaja en función de

ellas, apoyada en una investigación documental que se obtiene a partir de la

aplicación de las técnicas bibliográficas, en los informes de otras investigaciones

donde se recolectaron esos datos a través de diversas fuentes documentadas.



57

Diseño de la Investigación

Para Arias, F. (2006), “El diseño de investigación es la estrategia que adopta el

investigador para responder al problema planteado”. (p. 21)

En atención al diseño, esta investigación se considera un estudio de campo no

experimental aplicando la modalidad proyecto factible ya que permite recopilar los

hechos de la realidad del ambiente donde se desempeña la investigación y explica los

sucesos que se presentan en la empresa, e identifica las características más resaltantesdel problema existente.

La investigación de campo no experimental consiste en que el investigador sale al

campo a observar los datos significativos, más no con el objetivo de experimental con

dichos datos, ni manipular las variables relacionadas con el estudio, sino más bien

estar interrelacionados con las personas que serán investigadas, con el fin de capturar

el fenómeno en la realidad donde se presenta la problemática existente.

Población

Población: Se pueden nombrar diversos tipos de población, en particular se

caracterizará según Arias (2006) a la población finita, la que define como:

“Agrupación en la que se conoce la cantidad de unidades que la integran. Además

existe un registro documental de dichas unidades.” (p. 82).

Denominando una población finita debido a que conoce todos sus elementos. Al

respecto Ramírez, T. (2005). Considera:

“Que una población es finita cuando está conformado por menos de cien mil

elementos.



58

Población o universo es cualquier conjunto de unidades o elementos como personas,

fincas, municipios, empresas, entre otros., claramente definidos para el que secalculan las estimaciones o se busca la información. Deben estar definidos las

unidades, su contenido y extensión”. (p. 93).

La población o universo de estudio en el presente caso, esta conformada por (7)

siete personas que laboran en el área de extrusión en la empresa Plásticos Guarenas

C.A.

Muestra

Para Arias, F. (2006), “La muestra es un subconjunto representativo y finito que se

extrae de la población accesible”. (p. 83). Como se indico con anterioridad el

universo o población de este estudio esta conformado por (7) siete personas.

Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos

Arias, F. (1999) refiere que “las técnicas de recolección de datos pertinentes para

responder las interrogantes formuladas” (p. 66), es decir, por las distintas formas o

maneras de obtener la información. Son ejemplos de técnicas; la observación directa,

la encuesta en sus dos modalidades: oral o escrita (cuestionario), la entrevista, el

análisis documental, análisis de contenido.

Validez y Confiabilidad

Un instrumento de medición es el recurso que utiliza el investigador para registrar

información o datos sobre las variables que se tienen en mente. Toda medición o

instrumento de recolección de datos debe reunir dos requerimientos esenciales

validez y confiabilidad.



59

Es importante señalar que los instrumentos de recolección de información cuentancon la validez y confiabilidad necesaria para que den respuesta al planteamiento del

problema.

Validez del Instrumento

Sampiere, R. (1991) expone que “la validez es el grado en el que un instrumento

en verdad mide la variable que se busca medir”. (p.349).

Confiabilidad del Instrumento

Sampiere, R. (2006) describe que “la confiabilidad de un instrumento de medición

se refiere al grado en que la aplicación repetida al mismo sujeto u objeto produce

resultados iguales” (p.346), esto se debe al grado en el que la aplicación repetida de

un instrumento de medición al mismo fenómeno genera resultados similares y se

puede determinar mediante diversas técnicas.

Procedimientos.

El presente trabajo de investigación será dividido en tres fases, la fase diagnóstico,

fase de alternativas de solución y la fase de propuesta.

Fases del Proyecto de Investigación: El presente Proyecto de Investigación se llevó acabo mediante el desarrollo de las etapas siguientes:

Fase I: Diagnóstico

A través de la observación directa y la encuesta realizada en el departamento de

extrusión se pudo determinar los problemas que se presentaban en el proceso por la



60

cantidad de desperdicio que se genera por distintas razones. Una vez logrado este

objetivo, se procedió a analizar y depurar la información para descomponer cada unode sus elementos y sintetizar lo más importante debido al volumen de la misma.

Fase II: Alternativa de la solución.

Una vez finalizada la primera fase, se estableció las alternativas más convenientes

para no almacenar tantos residuos productos de las máquinas.

Fase III: Propuesta

Diseñar una máquina peletizadora para reciclaje de bolsas plásticas para la

empresa Plásticos Guarenas C. A., Ubicada en Guarenas Estado. Miranda, Venezuela.

Operacionalización de Variables

Según Castro, F. (2006) “Consiste en la descomposición de la definición nominalde cada una de las variables, de la investigación, en sus componentes” (p.48).

La Operacionalización para Arias, F. (2006), “se emplea en investigación

científica para designar al proceso mediante el cual se transforma la variable de

conceptos abstractos a términos concretos, observables y medibles”. (p. 61), es decir,

dimensiones e indicadores.

Cuadro 2



61

Operacionalización de las variables

Fuente: Rodríguez, F (201)

Variable Dimensión Indicadores Ítems


relacionada conel

funcionamientode la máquina.

Informaciónsobre su

funcionamiento.Planos de la máquina. 1.


máquina.

Partes de lamáquina.

.

• Motor.

• Poleas.

• Tornillo sin Fin.

• Cuchillas deCorte.

2.

3.

4.

5.

Costos ycálculos de la

máquinaPresupuesto. Precios. 6.

Diseño de lamáquina. Funcionamiento. Diseño. 7.



CAPÍTULO IV

RESULTADOS

Fase de Diagnóstico

En este capítulo se presentan los resultados obtenidos en función de cada uno de

los objetivos específicos de la investigación.

Balestrini, M. (2002), define el diagnóstico como el proceso mediante el cual se

analizan las situaciones previas, presentadas en la unidad donde se analiza la

investigación, para así determinar los problemas y las necesidades del mismo.

Permite determinar los objetivos en función de los factores críticos que se descubran,

entregan además elementos de juicio de orden cualitativo y cuantitativo que nos

servirán para la fundamentación o justificación del proyecto.

Por tanto, una vez aplicado el instrumento se procedió a la presentación de los

resultados a través de un análisis de los datos. Al respecto, Balestrini (2005) expresa

que el análisis:

“Implica el establecimiento de categorías, la ordenación y manipulación de los

datos para resumirlos y poder sacar algunos resultados en función de las

interrogantes de la investigación. Este proceso tiene como fin último, el de reducir

datos de manera comprensible, para poder interpretarlos y poner a prueba algunas

relaciones de los problemas estudiados”. (p.169).Por consiguiente, la información numérica que se recogió, se transformó en gráficos,

para realizar una interpretación pertinente de cada uno de los ítems recogidos en el

cuestionario.



Una vez analizados los datos se obtuvieron los resultados que procedieron a

elaborar tanto la propuesta como las conclusiones y recomendaciones pertinentes a lafase de diagnóstico. Que dieron origen a la ejecución de alternativas para solucionar

el problema de los desechos arrojados por las máquinas procesadoras de plásticos con

el diseño de una máquina peletizadora.

Para demostrar cada unos de ellos, fue necesario realizar análisis a los diferentes

procesos que lleva a cabo el área de extrusión. En primer lugar, se aplicó una

encuesta para dar a conocer la situación actual de los desechos producidos en las

máquinas, sustentando la validez de la situación planteada, además de los

conocimientos que posee los empleados de la empresa Plásticos Guarenas C.A. Del

mismo modo, se inició con el estudio detallado a través de la observación de todo el

proceso que se realiza en las máquinas procesadoras de plásticos con la finalidad de

conocer de forma detallada, las funciones y como se solventaría la cantidad de

productos que generan como desechos las máquinas.

Resultados de las encuestas

Los cuadros contienen las preguntas dicotómicas, la cantidad correspondiente a

cada una de ellas y el porcentaje.



1.- ¿Conoce usted los planos de una máquina peletizadora?

Cuadro 3Análisis de la Pregunta No 1.

Alternativas de Respuestas Cantidad deentrevistados

Porcentaje

Si 5 71%

No 2 29%

Total 7 100%


Grafico 1. Pregunta No 1; Fuente: Rodríguez, F (2011).

Resultado: dentro del universo de personas encuestadas, como se puede observar

que el 71 % afirma que si conocen los planos de una máquina peletizadora.

2.- ¿Conoce usted el funcionamiento de un motor de una máquina peletizadora?

29%

71%

No

Si



Cuadro 4

Análisis de la Pregunta No 2.

Alternativas deRespuestas

Cantidad deentrevistados

Porcentaje

Si 5 71%

No 2 29%

Total 7 100%



Resultado: Se pudo determinar que el 71% de los encuestados dicen que si

conocen el funcionamiento de un motor de una máquina peletizadora.

3.- ¿Conoce usted el sistema de poleas de una máquina peletizadora?

29%

71%

No

SI






Porcentaje

Si 5 71%

No 2 29%

Total 7 100%



Resultado: De la muestra tomada para la medición, el 71% de los encuestados dice

que si conoce el sistema de poleas de una máquina peletizadora.

4.- ¿Conoce usted las cuchillas de corte que se instalaran en la máquina peletizadora?

71%

29%

SI NO






Porcentaje

Si 5 71%

No 2 29%

Total 7 100%Fuente: Rodríguez, F (2011)

Grafico 4. Pregunta No 4; Fuente: Rodríguez, F, (2011).

Resultado: Se puede visualizar que del grupo encuestado el 71% dice conocer las

cuchillas de corte que se instalaran en la máquina peletizadora.

29%

71%

No

Si



5- ¿Conoce usted el tipo de tornillo sin fin que se instalara en la máquina

peletizadora?

Cuadro 7




Porcentaje

Si 5 71%

No 2 29%

Total 7 100%



Resultado: Se puede visualizar que del grupo encuestado el 71% dice conocer el

tornillo sin fin que se instalara en la máquina peletizadora.

29%

71%

No

Si



6.- ¿Conoce los precios de una máquina peletizadora?

Cuadro 7




Porcentaje

Si 5 71%

No 2 29%

Total 7 100%Fuente: Rodríguez, F (2011)


Resultado: Se puede visualizar que del grupo encuestado que el 71% dice conocer

los precios de una máquina peletizadora.

29%

71%

NoSi



7.- ¿Se solventara el problema de desechos plásticos con el diseño de la máquina

peletizadora?

Cuadro 9




Porcentaje

Si 5 71%

No 2 29%

Total 7 100%

Fuente: Rodríguez, F, (2011)


Resultados: Los resultados obtenidos, dicen que el 71% de los encuestados indicanque si se solucionara el problema de los desechos plásticos con el diseño de la

máquina peletizadora.

29%

71%

No Si



Análisis de los Resultados

Según lo observado la mayoría de los encuestados refieren que si conocen una

máquina peletizadora, es una información muy valiosa que el personal que opera las

máquinas extrusoras tengan conocimientos sobre las distintas partes que constituyen

una máquina peletizadora de plástico, su funcionamiento y los beneficios que podría

generar la implementación de este diseño.

Con esta información de las encuesta se puedan tomar en consideración las

opiniones en cuanto a posibles mejoras del diseño de la máquina peletizadora de

plástico del personal que labora a diario con máquinas extrusoras que tienen similitud

en algunas partes del diseño.

Así mismo, a través de la observación directa se pudo conocer el funcionamiento

de las máquinas extrusoras que generan el desperdicio de plástico y en donde la

empresa Plásticos Guarenas C.A. No cuenta con áreas para almacenar estos productos

que serán de desecho y tampoco cuentan con una política de venta de este material y

por ende este diseño de la máquina peletizadora de plástico ayudaría a reutilizar ese

material de desecho y al ser reutilizados para productos nuevos de calidad y aparte

constituye un beneficio para el medio ambiente.

Fase Alternativa de solución

El objetivo principal del presente proyecto factible es el diseño de una máquina

peletizadora para reciclaje de bolsas plásticas en la empresa Plásticos Guarenas C.A.,

que sea de óptima calidad, recicle efectivamente y eficazmente el residuo de plástico

dejado por las máquinas que estén en funcionamiento.

En esta fase se establecerán las partes que constituirán la máquina peletizadora de

plásticos que servirá como solución a la problemática para no almacenar tantos

residuos productos de las máquinas extrusoras de plásticos.

Las Poleas y Bandas

Polea



Dispositivo mecánico de tracción o elevación, formado por una rueda (también

denominada roldana) montada en un eje, con una cuerda que rodea la circunferenciade la rueda. Tanto la polea como la rueda y el eje pueden considerarse máquinas

simples que constituyen casos especiales de la palanca. Una polea fija no proporciona

ninguna ventaja mecánica, es decir, ninguna ganancia en la transmisión de la fuerza:

sólo cambia la dirección o el sentido de la fuerza aplicada a través de la cuerda. Sin

embargo, con un sistema de poleas móviles (también llamado polipasto) sí es posible

obtener una ventaja o ganancia mecánica, que matemáticamente se define como el

cociente entre la fuerza de salida (carga) y la fuerza de entrada (esfuerzo). En el caso

ideal la ganancia mecánica es igual al número de segmentos de cuerda que sostienen

la carga que se quiere mover, excluido el segmento sobre el que se aplica la fuerza de

entrada. Serán fabricadas con un acero fundido con alta resistencias a las

temperaturas altas.

Clases de Poleas

Polea fija: Esta polea esta fija a la viga, una polea fija simple es de hecho una

palanca de primara clase con brazos iguales. Sirve únicamente para cambiar la

dirección o el sentido de la fuerza, la carga solo es soportada por un segmento de la

cuerda.

Polea móvil: Esta polea esta unida al objeto y no a la viga, una polea móvil

siempre es una palanca de segunda clase, que multiplica la fuerza ejercida, la carga es

soportada por ambos segmentos de cuerda, porque solo hace falta una fuerza igual a

la mitad del peso para levantar la carga. Sin embargo hay que tirar de la cuerda a una

mayor distancia.



Bandas

Es un elemento mecánico muy flexible utilizado para transmitir potencia cuando

existen poleas unidas a flechas o ejes. Su apariencia es la de una línea unida extremo

con extremo, con una sección trasversal que varía según sea su tipo.

Calefacción Eléctrica

El cuerpo de la máquina adjunta a la sección de alimentador debe estar a una

temperatura de 150 grados centígrados a 147 grados centígrados cuatro resistencias

de tipo abrazaderas, con un diámetro interior igual al diámetro exterior por lo cual

genera una potencia calorífica de 2060 watt, trabajando 220v.

Chavetas y Tornillos

Serán fabricadas de un acero de carbón con alta resistencia a soportar cargas y

altas temperaturas para el sistema de poleas y los tornillos que sujetaran partes

importantes de la máquina peletizadora.

Tornillo sin fin

Es un eje fileteado que cuando rota dentro de un cilindro, realiza un trabajo

mecánico que impulsa al material que se desea procesar.

Una vez que el material alcanza la entrada del extrusor, se moverá hasta que se

sitúe en el canal del tornillo, este transporte del tornillo y la diferencia entre el

coeficiente de fricción. La eficiencia en el transporte del material en el tornillo

generara un caudal de producción de 8,20 kilogramos por hora de trabajo.



Malla de Peletizado

La malla se encuentra ubicada conjuntamente con el dado en el proceso de laextrusión del plástico recuperado, a través del dado fluye el polímero fuera del cañón

de extrusión donde encontrara una serie de orificios que filtran el material hacia la

cuchilla de corte dándole la forma deseada.

Cuchillas de Corte

Para el caso de las cuchillas rotatorias que le darán la forma de pellet nuevamente

al material para así reutilizarlos en producto nuevo, serán de acero inoxidable

fabricadas con materiales de alta resistencia a la abrasión y a los golpes.

La función de la cuchilla rotatoria es la de restringir la longitud del pellet a una

longitud deseada.

Tambor o camisa

El tambor o barril donde se encontrara el tornillo sin fin debe ser del mismo

material del cual fue diseñado el tornillo para que sea también inoxidable y que sus

características sean similares, es decir, compatibles. Sera realizado con un acero 4140

es resistente a altas temperaturas y una alta conductividad térmica.

La Propuesta

Objetivo

Diseñar una máquina peletizadora para reciclaje de bolsas plásticas en la empresa

Plásticos Guarenas C.A.

Justificación



La máquina peletizadora de reciclaje de bolsas plásticas, consiste básicamente en

utilizar el material que ha sido desechados por las máquinas y convertirlasnuevamente en materia prima, para reutilizarlo en la producción de productos

nuevamente y así se estaría reduciendo los costos por adquisición de material nuevo

lo que sería un beneficio económico tanto para la empresa y un beneficio para el

medio ambiente ya que no se arrojarían estos desechos.

Alcances

Con la disposición de la máquina peletizadora para reciclaje de bolsas plásticas, la

empresa podrá incursionar en la compra de material de características similares

desechadas por otras empresas de plásticos, reduciendo así los gastos por la

adquisición de materia prima.

Delimitación

El diseño de una máquina peletizadora para reciclaje de bolsas plásticas, se

realizara en la empresa Plásticos Guarenas C.A, está localizada en la zona industrial,

Santa Cruz, Calle el Oficio, Parcela C-2, Guarenas, Estado Miranda, Venezuela, Este

Trabajo Especial de Grado se desarrollara en un tiempo no previsto, por que el

completo desarrollo del mismo está sujeto a las decisiones de la compañía. No porque

aprueben el proyecto, sino más bien por todos los procedimientos administrativos que

se deben realizar para aprobar la adquisición de partes nuevas y el mecanizado de

piezas.

Desarrollo de la Propuesta

Cálculos de poleas y bandas del motor principal de 2Hp, RPM=1425, 220V,

A= 6.5 Según la tabla anexo E, indica que para un motor de 1Hp hasta 25Hp tendrá un

mínimo de diámetro de polea en pulgadas será de =6.0”.

Transmisión por correa, Cálculo general.

D ═ ×

; d= ×



N= × ; n= ×

Rpm= Revoluciones por minuto.

N= Número de r.p.m de la polea mayor.

n= Número de r.p.m de la polea menor.

D= Diámetro de la polea mayor.

d= Diámetro de la polea menor.

×1425 = 15" ×

6.0"x142515" = 570

6.0"x570RPM10" = 342

570RPM"×6.0"342 = 10"

La distancia aproximada entre cada centro desde la polea del motor principal y la

polea que girara el tornillo será 40cm. Los centímetros los llevaremos a pulgadas

mediante la conversión de unidades.

1”=2.54cm

40cm× ". = 15.74"

Fórmula para hallar el tipo de banda a utilizar:

L

= () + +()

= (3.0"+7.5") + 2(15.74") + ."-7.5"." = 65.75"× .

" = 1670.05

= (3.0"+5") + 2(15.74") + ."-5"." = 56.86"× .

" = 1444.41

El tamaño estándar o normal de la banda que utilizaremos más próximo para lalongitud 1, será tipo B 66 y para la longitud 2, será B 57 como se puede en la tablaanexo F.



La velocidad de desplazamiento de la banda es:

V=××

= ×."× = 895.35

= ×."× = 2238.38

El torque generado por capacidad del motor será:

T= 63025 ( × )

T= 63025 () = 88,5 ×

Cálculos de poleas y bandas del motor giratorio de las cuchillas de corte de

1/4Hp, RPM

=1140, 220V, A

= 4.25

Según la tabla anexo E, indica que para un motor de ¼Hp hasta 10Hp tendrá un

mínimo de diámetro de polea en pulgadas será de 3.0”.

×1140 = 380 ×

3.0"x1140RPM380 = 9.0"

3.0"x380PM9.0" = 126

3.0"x380RPM126 = 9.0"

La distancia aproximada entre cada centro desde polea del motor y la polea que

girara la cuchilla de corte será 30cm. Los centímetros los llevaremos a pulgadas

mediante la conversión de unidades.

1”=2.54cm

30cm× ". = 11.81"

Fórmula para hallar el tipo de banda a utilizar:

L= () + + ()

= (1.5"+5") + 2(11.81") + ."-5"." = 45.07"× .

" = 1144.97



= (1.5"+4.5") + 2(11.81") + ."-4.5"." = 43.23"× .

" =1098.08MM

El tamaño estándar o normal de la banda que utilizaremos más próximo para la

longitud 1, será tipo B 55 y para la longitud 2, será B 42 como se puede en la tabla

anexo F.

La velocidad de desplazamiento de la banda es:

V= ××

= ×."× = 268.06

= ×."× = 895.35

El torque generado por capacidad del motor será:

T= 63025 ( × )

T= 63025 () = 13,80 ×

Esfuerzo cortante en el eje para las poleas del tornillo sin fin, el diámetro para los ejesserá de D= 30 . Se utilizara barra de acero 1020 laminado en caliente.

T= 4.10 . C= = = 15

El esfuerzo cortante Tmax=

J es el momento polar de inercia del eje J= .

J

=(30)

(

)/32 = 79.521

Tmax= (4.10.)(15)(10)/79.521 × = 754

Para el tornillo sin fin o husillo se utilizara un material de acero 4140, ya que

posee una alta templabilidad, alto contenido de cromo le proporciona buenos valores

de dureza para resistir unas temperaturas de 540ºcentigrados.

Camisa o Tambor

La temperatura para fundir el material en la zona del tornillo que estará dentro de

la camisa.

De=63mm 31.5mm

Di=38mm 19mm

q=2060w

∆t=q× /2 × ×



∆ =×.

××.×/×= 2.55º

∆ =150ºc-2.55ºc=147.45ºc

Paso del husillo (t)

T= × ×(17.6)

= Angulo helicoidal del canal.

D= Diámetro.T= Paso del husillo.

= 1 = 17.65°

T= 3.1416× 38 × (17.65)

T=38mm

Ancho del filete

(e)

= 0,12 ×

(e)= 0,12 × 38

(e)= 4.56

Tolerancia del tornillo sin fin o husillo

= 0.002 ×

= 0,002 × 38 = 0.076

Calculo del numero de filetes del sin fin o husillo

=Filetes

Longitud del tornillo será de 800mm y el Diámetro será de 38mm.



= 21Filetes

Potencia requerida, para el tornillo sin fin con un factor de proporcionalidad dek=66.7

ℵ = ×× Despejamos N

N= ×.×(). = 13.25

Peso del tornillo sin fin o husillo

L=0.380m

r= Radio del alma del tornillo sin fin (0.01m)

A= ×

A= × (0.01)

A= 3.1416 × 10

V=A×L

V=1.193× 10

P= la densidad del material del acero 4140 será de 7700

m= ×v

m=7700

×1.193×10

m=2.41kg.

Flujo de Arrastre del Tornillo

D=Diámetro de Tornillo

H=Profundidad

=Angulo



Cos =Función Trigonométrica

m=Número de canales=1e=Ancho de Filete

t=3.1416×D×Tag

t=3.1416×38mm×Tag (17.65)

t=38mm

t=p

= ×m×D×H×

− × =3.1416× 1 ×3.8cm×0.8cm×3.344cm×(17.65)

=15.21

Flujo de Presión del Tornillo

=m× × ( − ) × × /12×L

= 1×(0.8) ×3.344 ×17,65×17.6512×80 = 5.15 × 10

Flujo de Filtración

= () × × ×10 × × =

= 3.1416 ×(3.8) × (7.6×10)3×(17.65)10×0.456 ×80 = 9.44 × 10

K= ×× =

K= .×(.)×() = 9.54 × 10



Caudal del tornillo sin fin

Q= × = .×.×

.×.×.× = 15.20

La cantidad de material en kilogramos hora será:

La densidad de polipropileno es

0.009 ×15.20

× 60 1 = 8.20

El Factor de Seguridad

= ×

= 378.14928.18 ×1.1896 = 0.34

Resistencia de Fatiga

=Esfuerzo Alternativo

=Coeficiente de Reducción de Esfuerzo a la Fatiga

= ×

× = .×.

×. = 928.18

=1+( − 1) = 1 + 0.79(1.24 − 1) = 1.1896

= × × = 1.01×0.6×624 = 378.14

Factibilidad Económica

El costo de la máquina será dividido en dos grupos: Costo de Materiales con sus

componentes y Costo de Mecanizado. A través de un estudio de mercado actual se

pudieron obtener una gran cantidad de precios de los componentes de la máquina



peletizadora de plásticos y así obtener una idea clara de cuál sería su costo total en la

realización de este diseño.

Cuadro 10. Costos de Materiales y Componentes

Fuente: Rodríguez, F, (2011).

CANTIDAD DESCRIPCIÓN PRECIO p/u

(Bs.F)

PRECIO TOTAL

(Bs.F)

6

Resistencias

blindadas 220v

350,00 2100,00

1 Fondo y pintura 190,00 190,00

1 Motor 1452 RPM,

2Hp,220 V

3900,00 3900,00

1 Motor 1140 RPM,

¼ Hp, 220 V

1800,00 1800,00

8 Bandas en V 200,00 1600,00

1 Lamina en Acero

Inoxidable calibre

10

750,00 750,00

1 Barra de Acero

Inoxidable 1045

190,00 190,00

6 Cuchillas de Corteen AceroInoxidable paraPeletizadora

300,00 1800,00

10 Tornillos 10×45

mm Grado 12.9

75,00 750,00

13080,00



Cuadro 11. Costos de Mecanizado

Fuente: Rodríguez, F, (2011).

El costo total de mecanizado es 14170,00 Bs.F

NOTA: Todos los precios incluyen el impuesto (IVA).

Se procedió al cálculo del costo total de la máquina peletizadora de

plástico, de la siguiente forma:

Costo total ═ Costos Componentes y Materiales + Costo de Mecanizado

Costo Total ═ 13800,00+14170,00 ═ 27970,00 Bs.F

CANTIDAD DESCRIPCIÓN PRECIOS p/u

(Bs.F)

PRECIO TOTAL

(Bs.F)

1 Tornillo Sin Fin de

1,5 Pulgadas de

Diámetro y 31.5

Pulgadas deLongitud

9500,00 9500,00

6 Chavetas de ¼ de

Pulgadas

45,00 270,00

8 Poleas en fundición 550,00 4400,00

14170,00



CONCLUSIONES

En el estudio realizado se cumplieron todos los objetivos planteados como el

análisis de la información técnica relacionada a máquinas peletizadoras para reciclaje

de plásticos, donde se obtuvo un valioso aporte en cuanto a toda la teoría que

permitió conocer con más detalles la funcionalidad de la máquina y así determinar las

características técnicas de las partes constituyentes de una máquina peletizadora para

la adquisición y elaboración de las piezas más importantes para realizar el reciclaje y

obtener nuevamente los residuos como forma original de pellet, y así establecer los

costos de piezas y mecanizado de partes importante y los cálculos en cuanto a las

condiciones de trabajo que permitieron, luego condesar toda la información obtenida

para realizar el diseño de la máquina peletizadora para reciclaje de bolsas plásticas y

contribuir con la empresa Plástico Guarenas C.A. En el beneficio económico de la

compra de material nuevo y trabajar con el material recuperado produciendo

nuevamente los productos requeridos por la compañía, y hasta evitar que estos

plásticos en forma de bolsas que son los desechados por las máquinas sean arrojados

al medio ambiente produciendo más contaminación.

Determinando que una máquina peletizadora de plásticos puede ser diseñada y

construida con gran facilidad ya que contamos con una amplia información y un

personal con amplios conocimientos como se pudo establecer en las encuestas, a su

vez, el costo final de la misma no es determinante ni exagerado al momento decostearlo es decir, su costo de fabricación es muy bajo, las vibraciones y los ruidos

producidos por el equipo son mínimos garantizando un eficiente trabajo y calidad en

cuanto al producto final que se obtendrá al tener la máquina peletizadora en

funcionamiento optimo.



RECOMENDACIONES

Con el desarrollo de la investigación se presentan las siguientes recomendaciones:

La máquina peletizadora debe ser operada por personal que reúna los

conocimientos y experiencia para evitar posibles daños al equipo.

Las cuchillas de corte se recomiendan ser cambiadas en un lapso de 6 meses para

que realicen de forma eficiente el corte exacto del material.

Se recomienda la elaboración de un plan de mantenimiento preventivo y

correctivo que garantice la operacionalidad de la máquina peletizadora de plásticos

para que no se produzcan paradas fuera de los rangos propios de su mantenimiento.

Se propone evaluar la máquina peletizadora de plásticos en un periodo de 3 meses

para que el operario se integre a la misma y en base a esta información realizar un

manual de operaciones.

Se recomienda solo utilizar material de bolsas plásticas para el proceso de reciclaje

para que no se produzca ningún daño operacional a la máquina peletizadora.

Adicionalmente con los resultados arrojados en el diseño de la máquinapeletizadora se recomienda tomar en consideraciones posibles mejoras del sistema de

reciclado para un mejor funcionamiento o ampliamiento de la máquina y posea mayor

capacidad de reciclaje.



REFERENC IA S BIBLIOGRÁFICAS

Araque, E. (2006), realizo una investigación titulada. “Diseño de una máquina

extrusora didáctica de plástico”, Tesis de Grado de la Universidad Nacional

Experimental del Táchira, Venezuela. Optar al Título de Ingeniero Mecánico.

Arias, F. (2006). El proyecto de Investigación. (4ta. Ed.). Caracas: Editorial

EPISTEME, C.A.

Balestrini, M. (2006). Como se Elabora el Proyecto de Investigación. (2da. ed).

Caracas: Editorial BL Consultores y Asociados.

Constitución de la República Bolivariana de Venezuela. (1999, Diciembre 30)

publicada en Gaceta Oficial Extraordinaria de la República Bolivariana de

Venezuela, N° 5.453, Marzo, 24 2000.

Contreras, C. (2007), realizo una investigación titulada. “Diseño una máquina

extrusora de plástico con husillo”, Tesis de Grado de la Universidad de Valle

de México, Ciudad de México. Optar al Título de Ingeniero en Mantenimiento

Mecánico.

González, J. (2008), realizo una investigación titulada. “Diseño de una máquinaextrusora cortadora para la producción de bolsas plásticas”, Tesis de Grado de

la Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala. Optar al Título de

Ingeniero Mecánico.

Hayes, B. (2005). Como medir la satisfacción del cliente: desarrollo y utilización de

cuestionarios. México: Editorial Oxford



Hurtado, J. (2008). Metodología de la Investigación Holística. (6ta. Ed.). Caracas:Fundación Sypal.

Hurtado, J. (2009). Cómo formular objetivos en Investigación. (4ta. Ed.). Caracas:

Fundación Sypal.

Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño (2006). Manual de trabajo

especial de grado. (4ta. Ed.). Caracas.

Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo, (2007,

Enero 2) Gaceta Oficial de la República Bolivariana de Venezuela, 38.596,

Enero 2007.

Martínez, L. (2004). Cartografía. (2da. Ed.). España: Editorial CIE InversionesEditoriales Dossat-2000.

Ray, C. (2006). Seguridad Industrial y Salud. (4ta. Ed.) España: Editorial Pearson.

Sampieri, R. (2006). Metodología de la Investigación. (4ta. Ed.). México: Editorial

McGraw Hill.

Shigley, J. (2002). Diseño en Ingeniería Mecánica. Ed. Mc Graw Hill Sexta Edición.



ANEXOS



ANEXO AREPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSION CARACAS

__________________________________________________

ENCUESTA

Instructivo: Marques con una equis (x) la respuesta seleccionada, utilice lápiz detinta negro, solo puede seleccionar una (1) respuesta por pregunta y debe respondertodas las preguntas.

1.- ¿Conoce usted los planos de una máquina peletizadora?

Si___ No___

2.- ¿Conoce usted el funcionamiento de un motor de una máquina peletizadora?

Si___ No___

3.- ¿Conoce usted el sistema de poleas de una máquina peletizadora?

Si___ No___

4.- ¿Conoce usted las cuchillas de corte que se instalaran en la máquina peletizadora?

Si___ No___

5- ¿Conoce usted el tipo de tornillo sin fin que se instalara en la máquina

peletizadora?



Si___ No___

6.- ¿Conoce los precios de una máquina peletizadora?

Si___ No___

7.- ¿Se solventara el problema de desechos plásticos con el diseño de la máquina

peletizadora?

Si___ No___



Objetivosespecíficos

Variables Tipo devariables

Definición real Dimensión Indicadores Ítems

Analizar lainformacióntécnica

relacionada amáquinas

peletizadoraspara reciclajede plásticos.


relacionada conel

funcionamientode la máquina.

Cualitativas

Es toda lainformación quese puede obtenerde máquinaspeletizadoras ysus condicionesde trabajo.

Informaciónsobre su

funcionamiento.Planos de la máquina. 1.

Determinar lascaracterísticastécnicas de las

partesconstituyentes

de la máquinapeletizadorapara la

adquisición yelaboración.


máquina Cualitativas

Es determinartodo lorelacionado a laspartes queconstituyen la

máquinapeletizadora yparámetros dediseño.

Partes de lamáquina..

• Motor.

• Poleas.

• Tornillo sin Fin.

• Cuchillas deCorte.

2.

3.

4.

5.

Establecer loscostos y

cálculos parael diseño de lamáquina

peletizadora.

Costos y

cálculos de lamáquina Cuantitativas

Es la selección delos costos y

cálculosnecesarios para lafabricación de lamáquinapeletizadora.

Presupuesto • Precios 6.

Diseñar lamáquina

peletizadorapara reciclaje

de bolsasplásticas.

Diseño de lamáquina

peletizadora.Cualitativas

Diseñar lamáquinapeletizadora contodas susespecificaciones.

Funcionamiento • Diseño 7.




ANEXO B



ANEXO CPropiedades Mecánicas

MaterialesE

υ α

106 PSI GPas 10-6 / ºF 10-6 / ºC

Aluminio 10 70 0.33 13 23

Aleaciones dealuminio

10-11.5 70-79 0.33 13 23

2014-T6 10.6 73 0.33 13 23

6061-T6 10 70 0.33 13 23

7075-T6 10.4 72 0.33 13 23

Latón 14-16 96-110 0.34 10.6-11.8 19.1-21.2

Ladrillo 1.5-3.5 10-24 - 3-4 5-7

Bronce 14-17 96-120 0.34 9.9-11.6 18-21

Hierro Colado 12-25 83-170 0.2-0.3 5.5-6.6 9.9-12

Concreto 3.6-4.5 25-30 - 4.8 7-14

Cobre 16-18 110-120 0.33-0.36 9.2-9.8 16.6-17.6

Aleación deMagnesio

6.5 45 0.35 14.5-16 26.1-28.8

Níquel 30 210 0.31 7.2 13

Acero

Estructural 29 200 0.33 6.5 12

Aleación dealta resistencia

29 200 0.33 8 14

Inoxidable 29 200 0.33 9.6 17

Fuente: Fundamentos de Diseño para Ingeniería Mecánica por J. Shigley 2002



ANEXO D

Coeficientes λ para distintos materiales

Material Λ Material λ Material Λ

Acero 47-58 Corcho 0,04-0,30 Mercurio 83,7

Agua 0,58 Estaño 64,0 Mica 0,35

Aire 0,02 Fibra de vidrio 0,03-0,07 Níquel 52,3

Alcohol 0,16 Glicerina 0,29 Oro 308,2

Alpaca 29,1 Hierro 80,2 Parafina 0,21

Aluminio 209,3 Ladrillo 0,80 Plata 406,1-418,7

Amianto 0,04 Ladrillo refractario 0,47-1,05 Plomo 35,0

Bronce 116-186 Latón 81-116 Vidrio 0,6-1,0

Zinc 106-140 Litio 301,2

Cobre 372,1-385,2 Madera 0,13




ANEXO ETRANSMISIONES DE BANDAS




ANEXO FCIRCUNFERENCIAS INTERNAS DE BANDAS




ANEXO GPOTENCIA NOMINALES EN HP DE BANDAS




ANEXO HESPECIFICACIONES PARA PERNOS DE ACERO




ANEXO ITIPOS DE CHAVETA




PLANOSDE LA

MÁQUINAPELETIZADORA



CURRICULUM VITAE

DATOS PERSONALES Nombres: Félix Marcelino Apellidos: Rodríguez Labrador Cedula De Identidad 11489988Edad: 36 AÑOS Lugar de nacimiento: Guarenas Edo. Miranda

Estado civil: Soltero Nacionalidad: venezol

DIRECCION DE HABITACION

Urb. Los Naranjos Zona 1, Casa F-3, Guarenas EDO. Mirandas teléfono:(0212) -3610786 – 0416 -8287075.

ESTUDIOS REALIZADOS

Titulo Estudiantil: BACHILLER EN CIENCIAS. Egresado del Liceo“Antonio José de Sucre”, Guarenas-EDO. Miranda-

Actualmente estudiando: Ingeniería (Mantenimiento Mecánico) en el PolitécnicoSantiago Mariño

EXPERIENCIA LABORAL

Mecánico (Mención Mantenimiento) en la Empresa Plásticos Guarenas C.A. EDO. Mirandas Años de labor -11 Años (Actualmente)

REFERENCIAS PERSONALES

Jaimez Beethoven (Funcionario Publico) Telf. (0416) -8151928Carlos Palma (TSU) cel. (0426) – 7333574

Tesis de Felix Rodriguez

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