138317139 Proyecto de Una Trituradora de Pet

Universidad Tecnológica Nacional CATEDRA:

Optimización del Diseño Mecánico

MAQUINA TRITUR TRI TURADOR ADORA A PARA RECICLADO DE PLASTICO

Materia: Optimización Materia: Optimización del Diseño Mecánico

Profesores: Ing. Caffaratti Ing. Scilipotti Alumnos: Funes, Carlos Aleandro 'iacoletti 'iacoletti,, Martin Martin (ossa, )duardo Agustin

!eg" ##$%& !eg" #&& #&&&& !eg" $*&+&

FUNES, Carlos Alejandro GIACOLETI, Martin Cátedra O!ti"i#a$i%n del &ise'o Me$áni$o

ROSSA, Eduardo Agustín (ágina ) de *+



INTRODUCCION Y OBJETIVO RECONOCIMIENTO DE LA NECESIDAD Nuestro proyecto surge debido a la necesidad de una empresa de Jujuy “Reciclados del Norte” que se dedica d edica al reciclado reciclad o de Materiales. Como bien se sabe sab e Jujuy Juj uy es una provincia pr ovincia (como la mayoría de las provincias de nuestro país que no tiene una política de reciclado de materiales! ni tampoco una recolecci"n selectiva de los mismos. #a empresa mencionada actualmente se dedica al desmenu$ado y reciclado de papel y cart"n! pero piensa ampliar sus procesos comen$ando a reali$ar primeramente la desmenu$acion o triturado triturad o de pl%stico para par a enviar a centros de Reciclados Reciclado s en otras o tras provincias! pero no descartando la posibilidad de reali$ar todo el proceso de Reciclado en la provincia en un &uturo &utu ro distante. 'no de los inconvenientes a los cuales debe en&rentarse la empresa es el estar alejada de los centros donde se reali$an la compra del material triturado. triturado. ampoco ampoco se cuenta cuenta con empresa empresass privadas o p)blicas que lleven llev en a cabo la tarea de d e acopiar envases pl%sticos para p ara venderlos vend erlos a centros de reciclado como e*isten en otras provincias (+anta ,e! Mendo$a! -ntre Ríos! +an Juan! +an #uis y uenos /ires aunque se encuentran en proyecto el poder reali$arlo. #a empresa mencionada se dedicara al triturado de materiales pl%sticos y el acopio del material ya triturado en conteiners determinados para tal &in. 0e este modo podría ser una de las encargadas de abastecer de materia prima a toda una gama de empresas dedicadas al reciclado del pl%stico que se encuentran encue ntran en la $ona norte de d e nuestro 1aís. -l contacto con lo empresa lo reali$amos a trav2s del 3ng. ,rancisco 4liva! que actualmente actualmente se dedica al reciclado de papel. -l &ue el encargado encargado de reali$ar los tr%mites tr%mites para la investigaci"n investigaci"n de una maquina a desarrollarse en nuestro país! como así tambi2n &ue quien se encargo de llevar a cabo la caracteri$aci"n de los requisitos de la misma. #o que se plantea con esta propuesta es la necesidad de reciclar los envases en desuso constituidos con pl%sticos 1- y darle un nuevo aprovec5amiento a estos residuos! utili$%ndolos como materia prima para la elaboraci"n de nuevos productos. -sta necesidad surge debido a la gran cantidad de residuos 1- que se generan en los centros poblacionales y a la gran contaminaci"n ambiental que esto genera y a los a6os necesarios para su degradaci"n (entre 788 y 7888 a6os que causan un da6o irreparable para nuestro ecosistema. -l 1- es un derivado derivado del petr"leo petr"leo y al reciclar reciclarlo lo reducimo reducimoss el uso de 2ste recurso recurso no renovable pero tambi2n apuntamos a la reducci"n del volumen de los vertederos controlados! ya que que el 1- 1- ocup ocupaa el 98: 98: del del volu volum men de basu basura ra de los los mism mismos os!! y con con esto esto aume aument ntam amos os considerablemente su vida )til.


ROSSA, Eduardo Agustín (ágina + de *+



INTRODUCCION Y OBJETIVO RECONOCIMIENTO DE LA NECESIDAD Nuestro proyecto surge debido a la necesidad de una empresa de Jujuy “Reciclados del Norte” que se dedica d edica al reciclado reciclad o de Materiales. Como bien se sabe sab e Jujuy Juj uy es una provincia pr ovincia (como la mayoría de las provincias de nuestro país que no tiene una política de reciclado de materiales! ni tampoco una recolecci"n selectiva de los mismos. #a empresa mencionada actualmente se dedica al desmenu$ado y reciclado de papel y cart"n! pero piensa ampliar sus procesos comen$ando a reali$ar primeramente la desmenu$acion o triturado triturad o de pl%stico para par a enviar a centros de Reciclados Reciclado s en otras o tras provincias! pero no descartando la posibilidad de reali$ar todo el proceso de Reciclado en la provincia en un &uturo &utu ro distante. 'no de los inconvenientes a los cuales debe en&rentarse la empresa es el estar alejada de los centros donde se reali$an la compra del material triturado. triturado. ampoco ampoco se cuenta cuenta con empresa empresass privadas o p)blicas que lleven llev en a cabo la tarea de d e acopiar envases pl%sticos para p ara venderlos vend erlos a centros de reciclado como e*isten en otras provincias (+anta ,e! Mendo$a! -ntre Ríos! +an Juan! +an #uis y uenos /ires aunque se encuentran en proyecto el poder reali$arlo. #a empresa mencionada se dedicara al triturado de materiales pl%sticos y el acopio del material ya triturado en conteiners determinados para tal &in. 0e este modo podría ser una de las encargadas de abastecer de materia prima a toda una gama de empresas dedicadas al reciclado del pl%stico que se encuentran encue ntran en la $ona norte de d e nuestro 1aís. -l contacto con lo empresa lo reali$amos a trav2s del 3ng. ,rancisco 4liva! que actualmente actualmente se dedica al reciclado de papel. -l &ue el encargado encargado de reali$ar los tr%mites tr%mites para la investigaci"n investigaci"n de una maquina a desarrollarse en nuestro país! como así tambi2n &ue quien se encargo de llevar a cabo la caracteri$aci"n de los requisitos de la misma. #o que se plantea con esta propuesta es la necesidad de reciclar los envases en desuso constituidos con pl%sticos 1- y darle un nuevo aprovec5amiento a estos residuos! utili$%ndolos como materia prima para la elaboraci"n de nuevos productos. -sta necesidad surge debido a la gran cantidad de residuos 1- que se generan en los centros poblacionales y a la gran contaminaci"n ambiental que esto genera y a los a6os necesarios para su degradaci"n (entre 788 y 7888 a6os que causan un da6o irreparable para nuestro ecosistema. -l 1- es un derivado derivado del petr"leo petr"leo y al reciclar reciclarlo lo reducimo reducimoss el uso de 2ste recurso recurso no renovable pero tambi2n apuntamos a la reducci"n del volumen de los vertederos controlados! ya que que el 1- 1- ocup ocupaa el 98: 98: del del volu volum men de basu basura ra de los los mism mismos os!! y con con esto esto aume aument ntam amos os considerablemente su vida )til.


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PLANTEO DE ESPECIFICACIONES Clasificación de las especificaciones Variables de entrada: entra da: • • • •

otellas 1- con tapa! etiqueta (papel o 1-/0. ama6o mínimo de envase; <88 cm=. ama6o m%*imo de envase; =888 cm=. 1osibilidad de recibir botellas aplastadas.

Variables de salida: • •

4btenci"n de 5ojuelas o &la>es de ?” o menor. #as 5ojuelas pueden contener impure$as de otros pl%sticos y papel.

Planteo y Analisis de Datos •

1roducci"n 5oraria; @<8 >gA5r.

• • • • • • • • •

iempo m%*imo de ciclo por botella; = segundos 0imensiones m%*imas 7<88*7<88*B888mm (a*p*5. 4btenci"n de 5ojuelas de ?” o menos. Capacidad de almacenamiento mínimo; de 8 lts. ama6o mínimo de envase; <88 cm=. ama6o m%*imo de envase; =888 cm=. -misi"n sonora m%*ima D8 db. /utolimpiante.

Definición del Proceso -l proceso por el cual! partiendo de envases de 1-! llegamos a obtener 5ojuelas! es el de trituraci"n. 1ara ello planteamos que el dise6o tenga; +istema de carga +istema de trituraci"n. +istema de descarga. +istema de almacenamiento si &uese posible. • • • •


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ANALISIS ECONOMICO 1ar%metros de Comerciali$aci"n -l peso de cada envase descartable es de B< o D< gramos! apro*imadamente! seg)n sea de <88 cm= o B888 cm= respectivamente. #os envases post consumo de 1- se comerciali$an de dos &ormas principalmente; En forma de fardos: cuyas dimensiones ronda los 7<=*7=8*Eg. seg)n la e&iciencia del prensado. •

Falor del 1- en&ardado; G 7!B< >g. Falor por envase; envase de <88 cm= HHH.. G 8!8=7 envase de B888 cm= HH......G 8!8= •

En forma de flakes o escamas: -l precio del material en 2sta presentaci"n es mayor debido a que por su mor&ología! es m%s econ"mica su manipulaci"n y por otro lado! se evita el primer paso de triturado en la planta de reciclaje. -s decir! el material posee cierto “valor agregado”.

Falor del 1- en escamas; G =!= >g. Falor por envase; envase de <88 cm= HHH.. G 8!8
,actor -con"mico Como ya mencionamos! el 1- es un material caracteri$ado por su gran ligere$a. 1osee una densidad de 7!=@ gAcm= y las dimensiones de los &ardos en los que usualmente se lo manipula son 7<=*7=8*Eg. -stos datos nos permiten reali$ar un peque6o c%lculo estimativo! donde encontramos que la densidad de un &ardo! considerando el caso de mayor e&iciencia de prensado! sería 8!=< gAcm= . 4bservando 2ste valor! podemos darnos cuenta que manipular el material de esta manera no resulta muy conveniente. •

1- en&ardado G 7!B< >g.


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1- en escamas G =!= >g.

-l valor apro*imado de una botella procesada de B litros es de G8!7D y de una botella de <88 cm = G8.89. -n /rgentina! las plantas de reciclado utili$an el proceso mec%nico de recuperaci"n. -n dic5o proceso! las secuencias de operaciones van de un triturado! pasando por un lavado! 5asta la separaci"n! por &lotaci"n! de las 5ojuelas de 1- del resto de los materiales (papel! 11! 1-/0! etc.. 0ic5o esto y anali$ando las tari&as del material en las distintas presentaciones! concluimos en que la manera m%s rentable de comerciali$ar el 1- es en escamas o &la>es! ya que no solo se economi$a en el transporte! sino que tambi2n se le agrega valor al producto! reali$ando previamente! la primer etapa del proceso de reciclaje en el mismo lugar donde se acopia.

+uponiendo que se procesen en promedio <88 botellas por día (GE< * las <88 botellas! durante un a6o (=9< dias! se obtendría un r2dito de G=7.8B<. -stimando un costo operativo del B=:! equivalente a GD7=

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DISEÑO Y CALCULO DE COMPONENTES PRINCIPALES Como se menciono anteriormente! la &orma en que se va a producir la trituraci"n de las botellas de pl%stico! va a ser por medio del desgarramiento de las mismas! por lo cual se deber% dise6ar una 5erramienta de corte que pueda satis&acer considerablemente la necesidad. Iaciendo consideraci"n de la in&ormaci"n recabada! se procede a detallar algunos par%metros! que nos llevaron a la elecci"n del dise6o de la 5erramienta de corte. Caracteristicas del material a triturar Peso de cada envase: B< o D< gramos (seg)n sea de <88 cm= o B888 cm= Densidad de 7!=@ gAcm= •

0isco triturador o 5erramienta de corte

1ara ser conservativos y prevenir posibles roturas por errores de clasi&icaci"n o descuidos! suponemos las condiciones m%s des&avorables que serían procesar un envase retornable de B litros de capacidad y < gramos de masa. Consideramos la masa del recipiente concentrada en una barra maci$a de manera de tener un cilindro de secci"n uni&orme de 79 mm de di%metro. 'tili$amos el criterio de c%lculo de potencia de &resado cilíndrico en &unci"n del volumen de viruta. N = Ks ⋅ Z Z ; Folumen de material eliminado por unidad de tiempo Z = area ⋅ velocidad

Ks ; ensi"n de desgarramiento. -n el c%lculo la consideramos E8: de la tensi"n de rotura del

material.


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area =

π ⋅ d

B

@

=

[

π ⋅ (79 mm )

Velocidad = C m

B

@ min

= B87!89 mm B = B!8789 × 78−@ m B

] = 8!7< m seg 

+iendo

 = =!87< ×78 − Z = area ⋅ velocidad = B!8789 × 78 − [ m ] ⋅ 8!7<m  seg  @

Ks = 8.E ⋅ << N

mm

B

= @@ N

mm

B

B

= @@ ×789 N

<

m =   seg 

mB

endriamos entonces 9 N = Ks ⋅ Z = @@ ×78 N

=  = 7=B9!9[W ] = 7!=B9[ KW ] ⋅ =!87< ×78 −< m seg   m B

-n el &resado se considera un rendimiento apro*imado del E8: ( K 8.E Na =

N

= 7!9<[ KW ]

η

'na ve$ obtenido los valores de la potencia de &resado! determinamos la &uer$as que intervienen.

C%lculo de ,uer$a ,7 -s la &uer$a principal de corte que es tangente a la tra yectoria que describe la peri&eria del diente de la &resa.

0e donde &inalmente nos quedaría la 5erramienta de la siguiente &orma


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Pc =

K M s ⋅ Sz ⋅ p ⋅LVa 98 ⋅ D< ⋅ 7888 ⋅7.=9

[ KW ]

Va = avance de la mesa en

mm/min Vc ⋅ 7888

Va = S ! " ! n #r$m% = S ! " !

π ⋅ D

<8mm A min ⋅7888

Va = &!'( mm/d)e ! * d)e ! Pc =

π ⋅ <8mm

=7< Kg A mm B ⋅ =9!
+c = ,-. 0

+o)encia de Accionamien)o1

En el 2resado se concidera 3n rendimien)o a$ro4imado del 5&6 #7 = &!5%

Pa =

Pc

= =!B KW

η


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Consideraremos en el dise6o el corte por medio del desgarramiento! que se lograra mediante la acci"n de un tren de &resas que actuaran girando sobre ejes. +e considerara a su ve$ la acci"n de B trenes de &resas actuando simult%neamente.

endriamos entonces algo similar a lo que se muestra a continuaci"n.

)e rincipal Cada una de las -erramientas de corte o fresas, deerán estar aloada en un ee, de manera /ue se le permita realizar el corte, con respecto a la otra fresa. or lo cual se calculara el ee del mismo, considerando /ue dee transmitir un momento torsor dado 0 /ue además considere el momento flector producido por el peso de las fresas. σ

=

M W P × L

σ ma*

=

M ma* W

=

@ @ π × D =B

= × D

@ × P × L π × D

=

∴ D = =

@ × P × L π × σ adm

B σ adm

=

σ f

n

=

7BEkg A mm 7!=

B

= CE!@9B kg A mm B


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D = =


@ × =CCD kg × <88mm π × CE!@9Bkg A mm

Mf ma* =

=

σ adm

w=

bh 9

q × l B

E Mf ma*

w

B

= BC!<9mm

= c arg a × ⇒w=

B

⇒h=

l E

Mf ma* σ adm

9w

b

=

= =C8kg × =

7=8cm

E 9==D.
7@88kg A cm

9 × @.
B

= 9==D .
= @.
= B.89cm

1aiendo considerado estos elementos, se procedió al diseño del ee, considerando ciertos aspectos Se considero /ue pueda desmontarse fácilmente, para recamio de -erramientas Se considero /ue el posicionamiento de las fresas se realice de forma sencilla 0 simple, por lo cual se prefirió realizar un ee /ue 0a este incluido un sistema /ue no use c-a2etas. Al emplearse fresas indi2iduales consideramos /ue se dee emplear un sistema especial para transmitir el momento torsor. • •

•

Considerando estos aspectos, fue /ue se decidió realizar un ee partido, unido con un manc-on a tra23s de tornillos.


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ara lograr la transmisión de potencia se eligio el empleo de sistema de engranaes, con lo cual se lograa el giro de los trenes de fresas 0 el empleo de un solo motor para el accionamiento de los ees en lugar de un motor por cada uno de los ees de fresas, lográndose asi un sistema sincronizado 0 económico. Ademas de considerar la transmisión de potencia, se considero /ue el r3gimen de giro para efectuar el corte de las otellas de plástico es relati2amente ao 4menor a 567 rpm8 con lo cual se considero el empleo de rodamientos para la transmisión sua2e de los ees.

CALCULO DE RODAMIENTOS Se emplearan rodamientos, pero se calculara primeramente considerando la carga distriuida sore # rodamientos. ara analizar este tema consideraremos la carga producida en las reacciones siendo estas (A 0 (9. :tilizaremos (odamientos S;F


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Solo consideraremos /ue actuara una fuerza (adial. !a carga a
Como consideramos /ue solo e
ara calcular el >alor de C consideraremos

Considerando el caso de un Rodamiento de Rodillos tendr=amos

>amos al manual de S.;.F a la sección de (odamientos de (odillos 0 nos situamos en a/uellos rodamientos /ue cumplan con nuestras caracter=sticas"

D D

30 [mm] 8mmO

? escogemos un rodamiento /ue cumpla con un @C como el calculado. Otenemos el rodamiento B  #7E cu0os 2alores son"


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C Co

0!00["] !3000 ["]

(ealizamos proceso de cálculo de 2erificación de la duración en -oras

Siendo" !n" Durailidad e
!legando a /ue"

)s decir /ue nuestro rodamiento -a0 /ue camiarlo cada &7 años de uso apro
Rodamientos de rodillos cilíndricos, de una hilera

Clasifcación comercial

N8 9&*

Masa [k!

&-..

"elocidad nominal [re#$%min$!

Con :rasa

;&&&

Con Acei)e

''&&&

D [mm!

;&

d [mm!

<&

&ncho [mm!

,<

C [k! capacidad de cara dinámica

*&(&&

C' [k! capacidad de cara

(<&&&

FUNES, Carlos Alejandro GIACOLETI, Martin estática Cátedra O!ti"i#a$i%n del &ise'o Me$áni$o

ROSSA, Eduardo Agustín (ágina )* de *+



Considerando el caso de un Rodamiento Rigido de Bolas tendr=amos

>amos al manual de S.;.F a la sección de (odamientos (igidos de 9olas 0 nos situamos en a/uellos rodamientos /ue cumplan con nuestras caracter=sticas"

D D

30 [mm] 8mmO

? escogemos un rodamiento /ue cumpla con un @C como el calculado. Otenemos el rodamiento E#7E cu0os 2alores son"

C Co

#300["] $300 ["]

(ealizamos proceso de cálculo de 2erificación de la duración en -oras

Siendo" !n" Durailidad e

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!legando a /ue"

)s decir /ue nuestro rodamiento -a0 /ue camiarlo cada 5 años de uso apro
Finalmente los datos del rodamiento serian" Tipo de rodamiento

Rodamientos ríidos de (olas, de una hilera

Clasifcación comercial

*9&*

Masa [k!

&-*9

"elocidad nominal [re#$%min$!

Con :rasa

''&&&

Con Acei)e

'5&&&

D [mm!

;&

d [mm!

<&

&ncho [mm!

,<

C [k! capacidad de cara dinámica

9<*&&

C' [k! capacidad de cara estática

,<*&&

1aiendo realizado los cálculos para los 5 tipos de rodamientos posiles a emplearse, se puede notar /ue el rodamiento de rodillos, tiene una meor capacidad de carga 0 su durailidad es superior en similares condiciones al (odamiento rigido de 9olas. or lo cual se 2a a optar por el uso de (odamientos de (odillos.


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1aiendo realizado todas estas consideraciones /uedo el siguiente sistema


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CODIFICACION FABRICADAS

DE

PIEZAS

)l código estará formado por grupos de caracteres siguiendo una estructura de árol en la /ue se distinguen" Conunto principal, suconuntos 0 componentes. De esta manera resulta un código num3rico de digitos.

Modelo de codificación para piezas faricadas"

 !  !  !  !  &

5

$

#

6

Descripción"

& (epresenta la designación del e/uipo. )sta compuesto por un numero 5 Indica el conunto principal de cada parte funcional. )sta compuesto por dos nmeros. $ )ste campo esta compuesto por dos nmeros, /ue indican suconuntos /ue componen cada conunto principal. # !os ltimos dos nmeros son representati2os de cada pieza /ue integra el suconunto.

!as referencias para cada grupo de digitos son las descriptas a continuación"

& Ma/uina trituradora de plástico 5 !a cantidad de conuntos principales depende de la cantidad de partes funcionales /ue posea el e/uipo. Se les asigna una serie progresi2a" 7&, 75, 7$, G. )tc. $ !a cantidad de suconuntos depende de la cantidad de partes funcionales /ue posea el e/uipo. Se les asigna una serie progresi2a" 7&, 75, 7$, G. )tc. # !os ltimos dos digitos" indican la pieza del suconunto, aun/ue solo algunas piezas llegan a usar estos digitos.


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Codifi"a"ion de la Ma#uina trituradora de Plasti"o $% E#ui&o:

&.7  Ma/uina Hrituradora de lastico

'% Con(untos Prin"i&ales:

&.&  )structura rincipal &.75  )nsamlae Hren Completo &.7$  Conunto (eilla &.7#  Conunto lacas &.76  Conunto Hol2a de Carga &.7E  Conunto Hol2a de Descarga

)% Su*"on(untos &.75.75  )nsamlae Derec-o &.75.7$  )nsamlae Iz/uierdo

&.75.75.7$  Hren de Fresas





ANEXOS





INVESTIGACION -l 1-! cuyo nombre t2cnico es Polietileno de %ereftalato! &ue patentado como un polímero para &ibra por J. R. P5in&ield y J. . 0ic>inson en 7@7. Catorce a6os m%s tarde! en 7<< comen$" la producci"n comercial de &ibra de poli2ster. 0esde entonces 5asta 5oy en día! la &abricaci"n del 1- 5a presentado un continuo desarrollo tecnol"gico! logrando un alto nivel de calidad y una diversi&icaci"n en sus empleos. / partir de 7D9 se emplea en la &abricaci"n de envases ligeros! transparentes y resistentes! principalmente para bebidas! los cuales al principio eran botellas gruesas y rígidas! pero 5oy en día! sin perder sus e*celentes propiedades como envase! son muc5o m%s ligeros. -l 1- es un material caracteri$ado por su gran ligere$a y resistencia mec%nica a la compresi"n y a las caídas! alto grado de transparencia y brillo! conserva el sabor y aroma de los alimentos! es una barrera contra los gases! reciclable 788: y con posibilidad de producir envases reutili$ables! lo cual 5a llevado a despla$ar a otros materiales como por ejemplo! el 1FC. 1resenta una demanda creciente en todo el mundo! lo cual se aprecia! por ejemplo! en los @<8 millones de toneladas de 1- empleados anualmente en -uropa! casi =88 toneladas son utili$adas en envases. +u empleo actual es muy diversoQ como envase! qui$%s el uso m%s conocido! se emplea en bebidas carb"nicas! aceite! aguas minerales! $umos! t2s y bebidas isot"nicas! vinos y bebidas alco5"licas! salsas y otros alimentos! detergentes y productos de limpie$a! productos cosm2ticos! productos químicos! lubricantes y productos para tratamientos agrícolas. -n &orma de &ilm! se emplea en contenedores alimentarios! l%minas! audio A video y &otogra&ía! blisters! &ilms Iig5S ec5! embalajes especiales! aplicaciones el2ctricas y electr"nicas. /dem%s! e*iste un amplio sector donde este material se emplea en la construcci"n de diversos elementosQ &ibra te*til! al&ombras! tuberías! per&iles! pie$as inyectadas! construcci"n! automoci"n! etc. -l 1-! en resumen! es un pl%stico de alta calidad que se identi&ica con el n)mero uno! o las siglas 1-! o 1-- en ingl2s! rodeado por tres &lec5as en el &ondo de los envases &abricados con este material! seg)n sistema de identi&icaci"n +13.

Como algunos de los aspectos positivos que encontramos para el uso de este material! principalmente empleado en envases de productos destinados a la venta! podemos destacar;


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•

/ct)a como barrera para los gases! como el C4B ! la 5umedad y el 4B

•

-s transparente y cristalino! aunque admite algunos colorantes

•

-s 3rrompible

•

-s #iviana

•

-s 3mpermeable

•

No es t"*ica! cualidad necesaria para este tipo de productos que est%n al alcance del p)blico en general (/probado para su uso en productos que deban estar en contacto con productos alimentarios

•

3nerte (al contenido

•

Resistencia es&uer$os permanentes y al desgaste! ya que presenta alta rigide$ y dure$a

•

/lta resistencia química y buenas propiedades t2rmicas! posee una gran inde&ormabilidad al calor

•

otalmente reciclable

•

+uper&icie barni$able

•

-stabilidad a la intemperie

•

/lta resistencia al plegado y baja absorci"n de 5umedad que lo 5acen muy adecuado para la &abricaci"n de &ibras

&abricación del PE%

#a &abricaci"n de estos envases se consigue en un proceso de inyecci"nSestiradoSsoplado que parte de la resina de 1-. -l 1- se &abrica a partir de dos materias primas derivadas del petr"leo; etileno y para*ileno. #os derivados respectivos de cada compuesto son los siguientes; •

•

/cido tere&t%lico; +e elabora a partir del para*ileno. Monoetil2nglicol; -s el reactivo limitante en la reacci"n de esteri&icaci"n para la producci"n de poli2ster! que se obtiene a partir del "*ido de etileno.

#os derivados de estos compuestos son puestos a reaccionar a temperatura y presi"n elevadas para obtener la resina 1- en estado amor&o.


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#a resina se cristali$a y polimeri$a para incrementar su peso molecular y su viscosidad. -l resultado es la resina que se usa para &abricar envases. +u apariencia es la de peque6os cilindritos de color blanqui$co llamados c5ips. 'na ve$ seca! se almacena en silos " supersacos para despu2s ser procesada -stos peque6os cilindros o c5ips una ve$ secos se &unden e inyectan a presi"n en m%quinas de cavidades m)ltiples de las que salen las pre&ormas! recipientes similares a tubos de ensayo pero con rosca para un tap"n. -stas son sometidas a un proceso de calentamiento controlado y gradual y a un moldeado donde son estirados por medio de una varilla 5asta el tama6o de&initivo del envase. 1or )ltimo son soplados in&lados con aire a presi"n limpio 5asta que toman la &orma del molde.

Tracias a este proceso! las mol2culas se acomodan en &orma de red! orient%ndose en dos direccionesQ longitudinal y paralela al eje del envase! propiedad denominada biorientaci"n la cual aporta la elevada resistencia mec%nica del envase.


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-n t2rminos químicos! el camino m%s simple para la obtenci"n del 1- es la reacci"n directa (esteri&icaci"n del %cido tere&t%lico con el etilenglicol &ormando un “mon"mero” (bisSS 5idro*ietil tere&talato el cual se somete a una poli condensaci"n para obtener un polímero de cadena larga que contiene cerca de 788 unidades repetidas. Mientras que la reacci"n de esteri&icaci"n tiene lugar! con la eliminaci"n del agua como subproducto! la &ase de poli condensaci"n que se e&ect)a en condiciones de alto vacío! libera una mol2cula de glicol cada ve$ que la cadena se alarga por unidad repetida. Con&orme la cadena va alarg%ndose! e*iste un aumento en el peso molecular! el cual va acompa6ado por un aumento en la viscosidad de la masa y otras ventajas asociadas proporcionando así una mayor resistencia mec%nica.


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#a calidad &inal de un polímero sint2tico depende en gran parte de la calidad de su mon"mero y dado que no es pr%ctico puri&icar el mon"mero de tere&talato! la pure$a química de su inmediato precursor es de gran importancia. -n este conte*to! el etilenglicol no presenta problema! pero el %cido tere&t%lico! al ser un s"lido! limita la elecci"n de la tecnología de puri&icaci"n. No obstante! una ve$ resuelto este problema! ya que el %cido tere&t%lico de gran pure$a se convierte en un producto comercial! la necesidad inicial de utili$ar dimetiltere&talato puede evitarse! por lo que las &ases del proceso quedan simpli&icadas. 'na ve$ que la longitud de cadena es su&icientemente larga! el 1- se e*truye a trav2s de un dado de ori&icios m)ltiples para obtener un espagueti que se en&ría en agua y una ve$ semis"lido es cortado en peleti$ador obteniendo así el granulado que presenta las siguientes características; •

-s amor&o.

•

1osee un alto contenido de acetalde5ído.

•

1resenta un bajo peso molecular.

-stas características limitan el uso del 1- en la &abricaci"n de botellas! por lo que se 5ace necesario pasar el granulado por otro proceso conocido como polimeri$aci"n en &ase s"lida. 0urante este proceso! el granulado se calienta en una atm"s&era inerte permitiendo que se mejoren estas tres propiedades simult%neamente! lo cual permite una mayor &acilidad y e&iciencia del secado y moldeado de la pre&orma o bien durante la producci"n y la calidad de la botella misma.


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Considerando todo lo antes e*puesto se puede a&irmar que el 1- es un material que acepta per&ectamente su reciclado. Iace apenas die$ o quince a6os! e*istían muy pocos recuperadores de 1-! obteniendo una producci"n muy peque6a! pero 5oy en dia! con las políticas de medio ambiente que se est%n adoptando en todo el mundo! es necesario el reciclado de todos los materiales que puedan cumplir ese ciclo.

Clasificación de los pl'sticos

#os pl%sticos se clasi&ican seg)n sea su comportamiento con la variaci"n de la temperatura y los disolventes. /sí se clasi&ican en -RM4-+/#-+ y -RM41#/+3C4+ %ermoestables: +on los pl%sticos que no reblandecen ni &luyen por muc5o que se aumente la temperatura! por tanto su&ren modi&icaciones irreversibles por el calor y no pueden &undirse de nuevo. +on duros y &r%giles. %ermopl'sticos +on pl%sticos que cuando son sometidos a calor se reblandecen y &luyen por tanto son moldeables por el calor cuantas veces se quiera sin que su&ran alteraci"n química irreversible. /l en&riarse vuelve a ser s"lido. ienen estructuras lineales o poco rami&icadas. +on &le*ibles y resistentes. +on m%s &%ciles de reciclar. •

•

/ continuaci"n se muestra como se clasi&ican los termopl%sticos (que son los que nos interesa y la simbología con que se los puede encontrar seg)n el sistema internacional


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%ipos de (eciclado

-l recicla)e es la trans&ormaci"n de las &ormas y presentaciones 5abituales de los objetos de cart"n! papel! lata! vidrio! algunos pl%sticos y residuos org%nicos! en materias primas que la industria de manu&actura puede utili$ar de nuevo. #a intenci"n del reciclado en este proyecto se re&iere a la reutili$aci"n de partes de artículos que en su conjunto 5an llegado al t2rmino de su vida )til! pero que admiten un uso adicional para alguno de sus componentes o elementos! en nuestro caso al uso del 1l%stico! m%s especí&icamente al 1-.


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-l Ciclo de vida del 1- se muestra en el siguiente diagrama

Iabiendo abordado el tema del ciclo de vida del 1-! podemos comen$ar a 5ablar del proceso de reciclado de los envases de 1-. -ste procedimiento se consigue por dos m2todosQ el *+,mico y el mec'nico! a los que 5ay que sumar la posibilidad de su recuperaci"n energ2tica.

•

El reciclado mec'nico; del 1- se divide en dos &ases. -n la primera se procede a la

identi&icaci"n y clasi&icaci"n de botellas! lavado y separaci"n de etiquetas! triturado! separaci"n de partículas pesadas de otros materiales como polipropileno! polietileno de alta densidad! etc! lavado &inal! secado mec%nico y almacenaje de la escama. -n la segunda &ase! esta escama de gran pure$a se graneaQ se seca! se incrementa su viscosidad y se cristali$a! quedando apta para su trans&ormaci"n en nuevos elementos de 1-.


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•

El reciclado *+,mico: Consiste en separar los componentes químicos o mon"meros

que &orman el pl%stico. +e trata! por tanto! de invertir las etapas que se siguieron para crearlo o Udespolimeri$arV las mol2culas de pl%stico. -ntre los di&erentes m2todos que se utili$an est%n la metanólisis! la pirólisis! la -idro.enación o la aplicación de disolventes. +e llevan a cabo a escala industrial. %sicamente! en ambos! tras procesos mec%nicos de limpie$a y lavado! el 1- se des5ace o despolimeri$aQ se separan las mol2culas que lo componen para! posteriormente! ser empleadas de nuevo en la &abricaci"n de 1-.





Comparando ambos reciclados! el reciclado mec%nico es menos costoso! pero obtiene un producto &inal de menor calidad para un mercado m%s reducido con un mayor volumen de rec5a$os. -ste reciclado se &acilita con el empleo de envases de 1- transparente! ya que sin pigmentos tiene mayor valor y mayor variedad de usos en el mercado! evitando los envases multicapa! así como los recubrimientos de otros materiales! que reducen la reciclabilidad del 1-! aumentando el empleo de tapones de polipropileno o polietileno de alta densidad y evitando los de aluminio o 1FC que pueden contaminar grandes cantidades de 1-! así como la inclusi"n de etiquetas &%cilmente desprendibles en el proceso de lavado del reciclador! evitando sistemas de impresi"n serigr%&ica que provocan que el 1- reciclado y granulado tenga color! disminuyendo sus posibilidades de uso! mercados y precio! así como las etiquetas metali$adas o con pigmentos de metales pesados que contaminan el producto &inal.

/ modo de nota de aporte se agrega a continuaci"n el proceso de recuperaci"n energ2tica que se menciono anteriormente. Muc5os pl%sticos pueden arder y servir de combustible. -l pl%stico usado se lleva a una incineradora para ser quemado! obteni2ndose energía calorí&ica que puede utili$arse en los 5ogares o en la industria! o bien para obtener electricidad. / modo de ejemplo; 7 >g de polipropileno aporta en su combusti"n casi tres veces m%s energía calorí&ica que 7 >g de madera de le6aQ 7 >g de 1- aporta igual energía que 7 >g de carb"nQ o 7 >g de polietileno genera igual energía que 7 >g de gas"leo. 1ero! al tratarse de un proceso de combusti"n! se genera C4B que es e*pulsado a la atm"s&era y contribuye al e&ecto invernadero! así como otros compuestos gaseosos que pueden resultar t"*icos. 1or ello! este proceso debe ir acompa6ado de controles y medidas de seguridad que eviten estos e&ectos da6inos.





(e*+isitos y consideraciones previas al trit+rado

Nosotros consideramos en este proyecto al Reciclado Mec%nico como mejor opci"n! debido a su bajo costo. -l primer paso y uno de los pasos &undamentales es el /copio del material a triturar. 1ara ello es conveniente reali$ar un sistema de acopio o respetar algunas de las siguientes premisas en cuanto a las partes del envase; a/ a tapa1 el arillo de se.+ridad y s+ empa*+e 2liner o sello/:

+e recomienda que el arillo de seguridad se desprenda del cuello del envase y el empaque de la tapa (liner se quede en la tapa a la 5ora de abrir el envase. ambi2n es mejor si la tapa! el arillo de seguridad y el liner sean de; •

1olipropileno (11

•

1olietileno de alta densidad (I01-

-stos materiales son pre&eribles al aluminio y a otros materiales. -l 1FC no es recomendable porque una peque6a cantidad de 1FC puede contaminar grandes cantidades de 1- dispuesto para su reciclado por su di&erente temperatura de &usi"n o ablandamiento.

b/ as eti*+etas:

-s pre&erible usar etiquetas de alguno de los siguientes materiales; •

1olipropileno (11

•

1olietileno orientado (411


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Optimización del Diseño Mecánico •

1olietileno de alta! media o baja densidad (I01-! M01-! #01-

•

1apel

#as etiquetas metali$adas di&icultan el reciclado de cualquier pl%stico! pues al contener metales lo contaminan. #as etiquetas deben poder desprenderse en el proceso de lavado del reciclador! por lo que es importante seleccionar un ad5esivo conveniente y evaluar las etiquetas termoajustables o a presi"n. #os sistemas de impresi"n serigr%&ica provocan que el 1- reciclado y granulado tenga color! disminuyendo sus posibilidades de uso! mercados y precio. +e recomienda evitar pigmentos de metales pesados.

c/ El color:

#a botella de 1- transparente sin pigmentos tiene mejor valor y mayor variedad de usosQ sin embargo! con una separaci"n adecuada! el 1- pigmentado tendr% ciertos usos. #as multicapas o recubrimientos; #as capas que no son de 1- en los envases multicapa! así como los recubrimientos de otros materiales! reducen la reciclabilidad del 1-. -s necesario separar esta clase de envases de los de 1- simple.

d/ as bandas de se.+ridad 2man.as/ y sellos:

-stos son generalmente incluidos en el dise6o del producto envasado en 1-! cuando se consideran necesarios! pero contaminan el 1- para reciclar si no son removidos del


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138317139 Proyecto de Una Trituradora de Pet

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