MOLINO:

Para la elaboracin del presente proyecto se expone un tipo de triturador que es considerado el ms sencillo, comn y econmicos, para la trituracin de plstico.

Triturador de 2 cuchillas giratorias y 2 cuchillas fijas.

Figura XX - Triturador con un eje rotor de 2 aletas con 2 cuchillas giratorias y dos cuchillas fijas.

Este tipo de molino o triturador est compuesto por un eje porta cuchillas que tiene dos aletas, que ayudan al arrastre del material para ser triturado. En los extremos del eje se encuentran las cuchillas mviles que son sujetas por medio de pernos. Est fabricado en acero.

En la cmara de trituracin se ubican las cuchillas fijas que van empernadas en la parte frontal y posterior, tambin se encuentran los orificios para la fijacin de los rodamientos de pared que sujetan al eje rotor de una manera flotante. Mientras que en la parte inferior se encuentra el tamiz o malla de sernimiento. Est construida en acero con perforaciones que facilitan el desalojo del material cortado.

La estructura o cuerpo est hecho de acero en donde se monta el motor elctrico para su accionamiento.

Tiene una produccin de 20 kg / h

Ventajas. - Fcil mantenimiento.- Facilidad en su transportacin.- Seguridad de accidentes para el operador.- Bajo consumo de energa para su funcionamiento.- Facilidad de operacin.- Bajo costo de mantenimiento en el afilado de las cuchillas.- Facilidad de adquisicin de las cuchillas de corte en el mercado local.

Desventajas. - Produce ruido durante la accin de corte o triturado de plstico.- Dificultad en la construccin del eje rotor.

FUNCIONAMIENTO DEL MOLINO TRITURADOR.

Es un proceso puramente mecnico y su funcionamiento general es el siguiente:

Al encender el molino triturador por medio del interruptor de ignicin empieza a girar el motor elctrico este movimiento es transmitido al eje porta cuchillas a travs de poleas y correas de transmisin, girando as el eje que contiene las cuchillas mviles de corte.

La materia prima es introducida por la tolva que se encuentra en la parte superior del molino, cuando el material es presionado entre las cuchillas fijas y las cuchillas mviles se produce el corte. El plstico cortado se mantiene en la cmara de molido para seguir siendo arrastrado y cortado hasta alcanzar las dimensiones adecuadas para pasar por el tamiz que puede tener orificios desde 0,4 mm hasta 0,14 mm de dimetro. Esta malla se encuentra en la parte inferior del triturador que es la parte de descarga o fin del proceso.

DISEO, CLCULO Y SELECCIN DE ELEMENTOS.

El molino triturador es una mquina que ser ubicad a en un sitio especfico de trabajo. Razn por la cual, favorece en la utilizacin de un motor elctrico como el sistema principal de accionamiento mecnico, proporcionando ventajas tales como disminucin de ruido, mayor economa en el uso de energa y bajo costo en su mantenimiento.

La utilizacin de correas tipo V para la transmisin de fuerza y movimiento para la mquina es una opcin de gran ventaja en el desarrollo del proyecto, ya que al usar una banda de transmisin se obtiene una mayor eficiencia, disminucin de ruido y un bajo costo econmico; En comparacin con las transmisiones por cadena y piones.

De igual manera para el clculo de ejes se obtendr el material adecuado con su respectiva dureza para la fabricacin del eje rotor.

La eleccin de rodamientos, chumaceras, cuchillas y pernos se fundamentar en el anlisis de fuerzas, y la ayuda de manuales o catlogos.

Para otros elementos que componen el triturador para plstico como son la estructura electrosoldada para el cuerpo y soporte del eje, la tolva de alimentacin, el tamiz de cernimiento, se emplearn los respectivos centros de gravedad, fuerzas, parmetros de funcionamiento y de diseo para su construccin.

CLCULO DEL NMERO DE REVOLUCIONES PARA EL CORTE.

El espesor comnmente utilizado para la fabricacin de los envases de PET es de 3mm, es por ello que la energa necesaria para provocar la fractura y ruptura total del material, definida como energa de impacto de la prueba Izod se requiere una fuerza de 14.89 N. Segn un estudio de polmeros realizado por el Instituto Tecnolgico de Celaya al PET.

Para poder calcular el nmero de revoluciones necesarias para el corte de la botella de PET, es fundamental saber la configuracin geomtrica del eje rotor con sus respectivas dimensiones. Para as poder calcular el peso total y el centro de gravedad de las aletas. En la figura (xx2) se muestra la configuracin geomtrica del eje rotor.

Figura xx2 Configuracin geomtrica del eje rotor.

CLCULO DEL PESO DE LAS ALETAS PARA CORTE.

Las aletas para corte se encuentran formadas por tres cuerpos geomtricos que son: un cuadrante de crculo, un rectngulo y una parbola.

Figura XX3 Geometra de las aletas para corte

Conociendo las dimensiones de altura, ancho y profundidad de cada una de las figuras que forman la aleta, se obtiene el volumen, que multiplicado por la densidad del acero se puede calcular la masa, la misma que por la aceleracin gravitatoria normal se obtiene el peso de cada uno de los cuerpos.

Primero se calcula el volumen total de la figura slida basada en el rea por la longitud, para luego obtener la masa y por ltimo el peso total. Este procedimiento se aplica a los tres cuerpos que forman la aleta.

Clculo del volumen del cuadrante de crculo.

V = A * L

Donde: V = Volumen (m3)A = p * R2 / 4 = rea del cuadrante del crculo (mm2)L = Longitud (mm)

Clculo de la masa del cuadrante de crculo.

m = d * V

Donde:

m = Masa (kg.)d = Densidad del acero 7,850 Kg. / m3

Entonces la masa del cuadrante de crculo es igual a:

Clculo del peso del cuadrante de crculo.

Wcc = m * g

Donde:

Wcc= Peso del cuadrante de circulo (N).g = Aceleracin gravitatoria normal. Entonces el peso del cuadrante de crculo es igual a:

Wcc = 1.65 * 9.8066

Wcc = 16.18NClculo del volumen del rectngulo de la aleta

V = b * h * L

Donde:

V = Volumen (m3)b = base (mm)h = altura (mm)L = Longitud (mm)

Entonces el volumen del rectngulo que forma la aleta es igual a:

V = 22.5 * 37.5 * 190

V = 1.60 * 10-4 m3

Clculo de la masa del rectngulo.

m = d * V

Donde:

m = Masa (kg)d = Densidad del acero 7,850 Kg / m3

Entonces la masa del rectngulo que forma la aleta es igual a:

m = 7,850 Kg / m3 * 1.60 * 10-4 m3

m = 1.26 Kg

Clculo del peso del rectngulo

Wr = m * g

Donde:

Wr = Peso del rectngulo (N)g = Aceleracin gravitatoria normal equivalente a 9.8066

Entonces el peso del rectngulo que forma la aleta es igual a:

Wr = 1.26 * 9.8066

Wr = 12.36 N

Clculo del volumen de la parbola

Donde: V = Volumen (m3)A = a * h / 3 base = rea de la parbola (mm)h = altura (mm)L = Longitud (mm)

Entonces el volumen de la parbola es igual a:

V = (37.5 * 37.5 / 3) * 190

V = 8.90 * 10-5 m3

Clculo de la masa de la parbola.

m = d * V

Donde: m = Masa (kg.)d = Densidad del acero 7,850 Kg. / m3

Entonces la masa de la parbola es igual a: m = 7,850 Kg / m3 * 8.90 * 10-5 m-5

m = 0.70 Kg.

Clculo del peso de la parbola.

Wp = m * g

Donde:

Wp = Peso de la parbola(N)g = Aceleracin gravitatoria normal equivalente a 9.8066

Entonces el peso de la parbola es igual a:

Wp = 0.69 * 9.8066

Wp = 6.77 N

El peso total de las aletas es igual a la suma de los tres cuerpos por el nmero de aletas.

Wt = (Wcc + Wr + Wp) * 2

Wt = (16.18 + 12.36 + 6.77) N * 2

Wt = 70.62 N

CLCULO DE LA POTENCIA DE ACCIONAMIENTO PARA EL CORTE DELA BOTELLA DE PET.

La potencia de accionamiento del motor elctrico, es la fuerza que se transmitir directamente hacia el eje rotor para por medio de las cuchillas de corte para realizar el triturado de la botella de PET. Para el clculo de la potencia de accionamiento de debe conocer la velocidad tangencial del filo de corte, la velocidad de alimentacin del elemento.

CLCULO DE LA VELOCIDAD TANGENCIAL.

Donde: Vt = Velocidad tangencial del filo (m / Seg.) r = Radio (m) = Nmero de revoluciones (RPM)

Reemplazando valores en la ecuacin de la velocidad tangencial se tiene que:

CLCULO DE LA VELOCIDAD DE ALIMENTACIN.

Donde: Vmat = Velocidad de alimentacin (m / Seg). q = Cantidad de produccin (10 Kg / h). = Densidad del PET (1,677.14 Kg/m3) A = rea de alimentacin (0.19 * 0.0925) m. Reemplazando valores en la ecuacin de la velocidad tangencial se tiene que:

CLCULO DE LA VELOCIDAD DE CORTE.

Vc = Vt2 + Vmat2

Donde: Vc = Velocidad de corte (m / Seg.) Vt = Velocidad tangencial del filo (m / Seg.) Vmat = Velocidad de alimentacin (m / Seg.)

La potencia de accionamiento es igual a:

P =F* Vc

Reemplazando el valor de la fuerza requerida para el corte y la velocidad de corte en la ecuacin de la potencia se tiene que la potencia de accionamiento es igual a: P = 1900*1.543 P = 2,743Watt 3.93Hp

La potencia obtenida de 3.93Hp se multiplica por un factor de trabajo de 1.2 para trabajo moderado, se tiene que la potencia de accionamiento para el molino triturador es igual a 4,71Hp. La dificultad de conseguir en el mercado local un motor elctrico de 4.71HP, y 747 RPM; Obliga a seleccionar un motor elctrico de 5HP como potencia de accionamiento a 1,750 RPM para el molino triturador.

Con un servicio diario de trabajo 8 horas y un nmero de arranques 1 por da.

DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE LA CMARA DE MOLIENDA. La cmara de molienda es el lugar donde se aloja la mayora de elementos que forman el molino triturador para plstico, tales como: El eje rotor. Los rodamientos. Las cuchillas mviles. Apoyos para cuchillas mviles. La tolva para el ingreso del material plstico. El tamiz de sernimiento. La tolva de descarga. Principalmente es donde se produce la accin del corte del plstico entre el cruce de las cuchillas fijas del rotor con las cuchillas mviles de la cmara. Los rodamientos cumplen la funcin primordial de mantener el giro continuo en la cmara de molienda por accin del motor elctrico, mantener al eje rotor fijo en la cmara y el alineado del eje rotor. Para el respectivo dimensionamiento se considera el dimetro exterior del eje rotor, el acople de los rodamientos, el radio de giro y el largo del eje rotor. En la parte frontal y posterior de la cmara se ubican los apoyos para las cuchillas mviles, poseen tres orificios para el alojamiento de las mismas, se anclan por medio de soldadura por arco elctrico, no se encuentran sometidos a esfuerzos de traccin pero si de compresin por la accin de corte. En la parte superior de la cmara se inserta la tolva de alimentacin que est fijada a travs de una bisagra por la parte posterior, y en la parte frontal un sistema de seguridad para que durante el funcionamiento del molino no se abra. Mientras tanto que en la parte inferior de la cmara se ubica el tamiz de sernimiento y la cmara de descarga que permite el desalojo o la evacuacin del material cortado, estn sujetos por medio de pernos. Las dimensiones y partes de la cmara de molienda son: Dos placas laterales en acero ASTM A 36 de 10 mm de espesor por 310 mm de largo y 230 mm de alto. Se elige el espesor de 10 mm de las placas frontales y laterales para la sujecin de los rodamientos ya que son del tipo abridados de pared. La unin entre piezas se efecta con soldadura por arco elctrico. Figura xx4 Cmara de molienda.

CALCULO DE LA CAPACIDAD DE LA CAMARACap. Cmara = L * h * aDonde:L = largo 2,5 mh = altura 2,5 ma = ancho 1,25 mCap. Cmara = 2,5 m * 2,5 m * 1,25 mCap. Cmara = 7,81 m3

Calculo de la capacidad tericaCap. Terica = Donde:F = flujo (Alimentacin) Kg/hrst = tiempo = densidad del PET

Sobre diseo del molino

LAVADORA

DIAGRAMA DE LA LAVADORA DE PLSTICO RECICLADO.

FIGURA xx5. V ISTA FRONTAL DELA ALTERNATIVA SELECCIONADA

FIGURA xx6. VISTA LATERAL DELA ALTERNATIVA SELECCIONADA

El lavado del plstico, segn este sistema, se basa en un sistema de aletas rotatorias, similar a una lavadora de ropa pero con eje horizontal, en el cual el lavado se basa en el movimiento del plstico provocado por aletas sujetadas en eje soportado en un semitambor horizontal (Crisanto y Miranda, 2000; Guamn y Cedillo, 1994)El agua ingresa a la mquina (Figs. Xx5 y xx6) por su parte superior a travs de una flauta. La mquina posee tres sistemas principales: Sistema motor, que incluye el motor, bandas cadenas, poleas, piones, y rodamientos. Sistema de lavado, que incluye un eje (elemento crtico), flauta de ingreso del agua, paletas de lavado, canastilla y rodamientos. Carcasa y estructura.Se presenta un esquema de la concepcin de la mquina. Para realizar el diseo del eje se consideran las siguientes cargas: plstico, agua y peso de las paletas.Para cumplir con la capacidad de lavado impuesta en los parmetros funcionales la carga que se considera en el diseo es 6.5 kg. De plstico sucio.Se estima la carga de agua mediante una prueba donde se arma cubos de plstico sucio, se mide sus aristas, se sumerge en agua y tambin se estima este volumen de agua. Por ltimo se multiplica por un factor, pues el agua no permanece como una constante, sino que circula.

De lo anterior se tiene un volumen de agua de 125000 cm3 es decir, un peso por carga de agua PH2O = 31 kg

Las paletas de lavado son otro elemento que influye en la carga de diseo del eje. Este peso, es una fuerza que so-lamente acta a flexin. Laspaletas estn montadas con un ngulo de hlice de 7.El material necesario para esta aplicacin, es un acero resistente la abrasin ya que este elemento va a estar en movimiento y en contacto directo con el plstico sucio, es decir, en contacto directo con desechos orgnicos y part-culas de tierra. El acero ms recomendado para esta aplicacin es uno con alto contenido de manganeso (sobre el 8%).El peso de las paletas est dado por las dimensiones bsicas de la misma. Tambin se aade un peso adicional debido al sistema de sujecin de las paletas con eleje, por lo que elpeso de las dospaletas que se concibe en el diseo es: P 2 paleta = 34 kgSistema motor.Basndose en recomendaciones la velocidad adecuada para este tipo de aplicaciones est en el rango de 200 a 250rpm. Se escogi el valor de 225 rpm. (Pareto, 1976) Previo a laseleccin del motor se calcula la potencia necesaria de la mquina propiamente dicha, P3, de lo que se obtiene un valor de 5.72 HP, por lo que la potencia necesaria en el motor es: P1 = 7 HP.

Diseo del eje.

Figura xx7. Ejes (diagrama de cuerpo libre)

El diseo del eje se lo hace mediante tres mtodos: Clculo del eje mediante anlisis por fatiga (Juvinal, 1993; Shigley y Meschke, 1995), mediante una frmula experimental y anlisis por medio del paquete SAP 2000 amanera de comprobacin.La frmula experimental hallada propuesta, que facilita un punto de partida en el diseo, se basa en el Momento torsor que acta en el eje, las revoluciones a la que gira y la potencia requerida por el eje en ese punto, de lo que resulta un eje de 50.63 mm.Para iniciar el clculo de eje mediante un anlisis porfatiga, se realiza lassiguientes consideraciones: Material del eje. Fuerza que tiene que vencer. La potencia de trabajo. El nmero de revoluciones. Concentracin de tensiones que provocan las paletas.Toda la carga del plstico, enel momento crtico, se encuentra solamente en una aleta. La carga del plstico estsituada en el centro geomtrico de laaleta. La carga se dirige en forma perpendicular a la aleta. El ngulo de inclinacin de la aletaes de 7 respecto a lahorizontal. Existe una fuerza generada porla cadena, al momento de transmitirla potencia.

Ahora bien, las fuerzas queactan sobre el eje, son: Fuerza generada por la cadena altransmitir la potencia. Fuerza de la carga del plstico. Reacciones en los apoyos del eje. Peso de la segunda aleta.

Diseo del conducto de ingreso del agua.En la seleccin del dimetro de la tubera se toma en cuenta las prdidas de carga en las tuberas y accesorios. Adems se han realizado mediciones del volumen y tiempo en la red de distribucin, para poder determinar el caudal (Guamn-Cedillo, 1994).Pensando en la facilidad de construccin, este elemento se concibe de la siguiente manera: El flujo de agua ingresa por la mitad de elemento, es decir, a 625 mm, por lo que el anlisis se realiza sola-mente en la una partedel elemento, ya que es simtrico. Es de tubera galvanizada de 19.05mm (3/4 ") mslos accesorios necesarios.

Diseo de la canastilla.La canastilla es un elemento que permite la salida del agua de lavado, de desechos orgnicos y partculas de tierra. Por esta razn la canastilla es de un material resistente a la abrasin, es decir, con un alto contenido de manganeso.La canastilla cubre la parte inferior de la mquina, la lmina con la que es fabricada se perfora para facilitar la descarga de los residuos delavado. Adems se concibe con un arco de r=0.785 m

Figura xx8. Corte transversal de la canastilla.