FACULTAD DE TECNOLOGIA CARRERA DE INGENERIA MECANICA
CALCULO Y DISEÑO DE UNA MAQUINA CONFORMADORA CONFORMADORA DE PLASTOFORMO PLASTOFORMO ( EPS ) ”
PROYECTO DE GRADO PARA OPTAR EL TÍTULO DE LICENCIADO EN INGENIERIA MECÁNICA
POSTULANTE: MAMANI TOTORA HAROL WLADIMIR WL ADIMIR SUCRE-BOLIVIA 2017
1.1.-INTRODUCCION………………………………...………………………………..………………………3 1.2.-PLANTEAMENTO DEL PROBLEMA………………………………………………………………3 1.3.-JUSTIFICACION……………………………………………………………………………………………4 1.4,-OBJETIVOS………………………………………………………………………………………………….4 1.4.1.-Objetivos Generales……………………………………………………………………………...4 1.4.2.- Objetivos Específicos…………………………………………………………………………...5 1.5.-MARCO TEORICO………………………………………………………………………………………...5 1.6.-CRONOGRAMA…………… RONOGRAMA……………………………………………………… …………………………………………………………………………………………..6 ………………………………………………..6 1.7.-PRESUPUESTO……………………………………… PRESUPUESTO…………………………………………………………………………… ………………………………………………………………..7 …………………………..7 1.8.-BIBLIOGRAFIA……………………… BIBLIOGRAFIA……………………………………………………… …………………………………………………………………… ………………………………………………..7 …………..7
El Poliestireno expandido (EPS), es un plástico que se obtiene de la polimerización del estireno con relativa facilidad, presenta una estructura celular cerrada y rellena de aire. Se trata de un material bastante frágil y muy sensible a prácticamente todos los disolventes;
es de fácil moldeo por lo que
se encuentra presente en gran parte del embalaje de los componentes eléctricos. Los diferentes productos de Poliestireno Expandido son resistentes a la humedad, sales, numerosos tipos de ácidos y a la mayor parte de las grasas.
El EPS es la espuma plástica que se utiliza para empaquetar la comida rápida, en la fabricación de vasos y platos desechables, en la industria de la construcción (como aislante térmico y acústico principalmente). Los productos fabricados con Poliestireno expandido terminan habitualmente en la basura, siendo muy contaminante ya que no se descompone ni se integra a la naturaleza.
El Poliestireno expandido tarda más de 500 años en descomponerse cuando no existe mucha presencia de oxígeno y su utilización es muy común en la sociedad salvadoreña y en los diferentes sectores industriales, comerciales y
domiciliar
como
utensilios
desechables
cafeterías) así como de empaque
(utilizados
comúnmente
en
y embalaje para protección de equipos
electrónicos. Lamentablemente éste suele terminar en botaderos sin tener ningún tratamiento previo o en rellenos sanitarios (que disminuye su vida útil al depositar desechos sin tratamiento).
El desarrollo de alternativas de reciclaje del Poliestireno expandido puede ayudar a contribuir de manera significativa a la disminución de este contaminante y los efectos nocivos que tiene al medio ambiente, especialmente al medio marítimo, al suelo por su lenta degradación y a la contaminación visual.
La definición y análisis de la
mejor alternativa de reciclaje además de su
evaluación de factibilidad económica y técnica a nivel nacional, puede ser de gran valor debido a la posibilidad de
proyectar un sistema de gestión de
tratamiento de EPS disminuyendo así, la contaminación ambiental y proponiendo un beneficio económico del reciclaje de este material.
El problema que da origen a la presente investigación se da por un mejoramiento de costos y proceso en la fabricación de poliestireno expandido EPS ya que en la actualidad en el comercio se encuentra este producto en gran cantidad tanto de en los diversos tipos de trabajos, construcción, insumos, etc. El mismo contribuye al mejoramiento y conservación de los distintos trabajos en cuales se emplea el poliestireno expandido EPS con costos bajos.
El poliestireno expandido mejor conocido como “plastoformo” es un material ampliamente utilizado, cuya vida útil es muy corta ya que solo se utiliza una vez para servir comida o como material protector de equipos eléctricos entre otros, debido a esto la generación de desechos de este material es muy grande a los cuales no se les da ningún tipo de tratamiento para su disposición final o de reciclaje
Una
ventaja
decisiva
de
plastoformo
es
su
favorable
relación
precio/prestaciones, patente en todos sus campos de aplicación. Por ejemplo, en el sector de la construcción, en el cual plastoformo gracias a sus cualidades termoaislantes, contribuye notablemente a convertir en realidad de forma económica el concepto de la casa de bajo coste energético.
El
Plastoformo,
se
ha
convertido
en
un
sinónimo
de
construcción
ahorrativa desde el punto de vista energético, de embalaje racional y seguro.
Este
producto
y
sus
derivados
han
sido
perfeccionados
permanentemente a lo largo de décadas, actualizándose las técnicas de maquinaria y procesamiento y abriéndose nuevos campos de aplicación.
Los
plásticos
celulares
de
plastoformo
constituyen
materiales
de
construcción ideales para los embalajes. El proceso de moldeo universal posibilita la adaptación exacta al contorno del objeto a embalar y la formación de escotaduras en las zonas no sometidas a esfuerzo o como medida de ahorro de material, siendo libremente seleccionables el espesor de las paredes o los contornos exteriores. Las propiedades específicas del material pueden modificarse asimismo en un amplio margen mediante la variación del grado de esponjado del mismo. Los plásticos celulares de Styropor pertenecen a los materiales de embalaje con el mayor nivel de absorción
de
energía,
con
una
excelente
capacidad
simultánea
de
aislamiento térmico y una elevada resistencia a la compresión.
Su cualidad más destacada es su higiene al no constituir sustrato nutritivo para microorganismos, lo que lo convierte en un material idóneo para la venta
de
productos
frescos.
En
los
supermercados, se
encuentra
fácilmente en forma de bandeja en las secciones de heladería, pescadería, carnicería, frutas y verduras
Diseño y cálculo de una maquina conformadora de plastoformo ( EPS )
Rediseñar la máquina variando la estructura del molde
Diseñar y seleccionar los mecanismos y automatismos para la
obtención de bloques de plastoformo
Simulación y animación de partes de la máquina
¿QUÉ ES EL EPS? Por polimerización del estireno se obtiene poliestireno. En combinación con pequeñas cantidades del agente de expansión pentano se puede polimerizar el estireno en “poliestireno expandible” EPS por sus siglas en Inglés Expanded PolyStyrene.
El pentano, un componente del petróleo, y el estireno, un producto secundario del petróleo, son hidrocarburos puros; se componen exclusivamente de carbono (C) e hidrógeno (H).
El plastoformo se presenta en forma de pequeñas perlas esféricas o de granulado cilíndrico. Las espumas rígidas fabricadas a partir de éstos son espumas de partículas.
El EPS al pre-expandirse da como resultado un material altamente poroso, que contiene hasta el 98 % de aire encapsulado y un 2% de material puro de hidrocarburo, conocido como “corcho blanco” en bastantes países hispanos; en el Ecuador se le conoce como Espuma-flex, Espumafon o
Plumafon, su uso está comprendido en el sector de la construcción y para el envase y embalaje. En la figura 1.1 se puede observar cómo se obtiene el EPS.
Formación del poliestireno expandido El poliestireno expandido (EPS) se define técnicamente como: "Material plástico celular y rígido fabricado a partir del moldeo de perlas pre- expandidas de poliestireno expandible o uno de sus copolímeros, que presenta una estructura celular cerrada y rellena de aire".
1.5.1 Propiedades del EPS Para
utilizar
espumas
rígidas
de
plastoformo
es
necesario
tener
conocimientos sobre sus propiedades para poder aplicarlas de manera óptima.
Se
diferencia
de
los
materiales
convencionales
porque
las
propiedades de éstos son ampliamente conocidas.
Así es sabido, que el acero puede oxidarse, que la madera se puede podrir, que el vidrio se puede romper o que el cartón pierde su estabilidad por la influencia de la humedad. Sobre las propiedades de espuma rígida de plastoformo por lo general no se está tan bien informado.
Se verá las propiedades físicas en la tabla 1.1, que sirve de referencia para el proyecto, se observa que las espumas rígidas de plastoformo mantienen las dimensiones estables a la temperatura hasta los 85 °C.
1.5.2 Propiedades biológicas
El poliestireno expandido no constituye substrato nutritivo alguno para los microorganismos. Es imputrescible, no enmohece y no se descompone. No obstante, en presencia de mucha suciedad el EPS puede hacer de portador de microorganismos, sin participar en el proceso biológico. Tampoco se ve atacado por las bacterias del suelo. Los productos de EPS cumplen con las exigencias sanitarias y de seguridad e higiene establecidas, con lo que pueden utilizarse con total seguridad en la fabricación de artículos de embalaje destinados al contacto alimenticio.
Datos físicos de espumas rígidas de plastoformo
El EPS no tiene ninguna influencia medioambiental perjudicial y no es peligroso para las aguas. Se puede adjuntar a los residuos domésticos o bien ser incinerado. No se ha detectado nunca efectos nocivos para la salud humana. No se produce descomposición ni formación de gases nocivos.
1.5.3. Estructura química Plastoformo es un poliestireno expandible que contiene agente expansivo. Se obtiene mediante un procedimiento de polimerización del monoestireno con adición de pentano. Los plásticos celulares fabricados a base de plastoformo poseen una estructura formada por millones de finas células rellenas de aire.
Los plásticos celulares fabricados en plastoformo se comportan como el poliestireno frente a las sustancias químicas. El EPS es insensible a los efectos del agua, de la mayoría de los ácidos y de las lejías.
1.5.4. Reciclado de EPS El principal método para reciclar el poliestireno se ha usado desde hace décadas
y
consiste
en
despedazar
mecánicamente
el
material
para
posteriormente mezclarlo con material nuevo y así formar bloques de EPS que pueden contener un alto porcentaje de material reciclado. Existen actualmente otras tecnologías para reciclaje como la densificación mecánica que consiste en aplicar energía mecánica y térmica a los espumados para convertirlos
en
partículas
compactas
que
pueden
transportarse
más
fácilmente. También se estudian métodos para disolver los espumados en disolventes especiales y así facilitar su transporte y reprocesamiento
El poliestireno expandido es reutilizable casi al 100% para formar bloques del mismo material y también es reciclable para fabricar materias primas para otra clase de productos. Además, ya que tiene un alto poder
calorífico y no contiene gases del grupo de los CFCs, puede ser incinerado de manera segura en plantas de recuperación energética.
Los
desechos
plásticos
celulares
pueden
ser
incinerados
en
ntrales
combinadas para la generación de energía eléctrica y calefacción mediante las incineraciones de desechos, urbanos o comunales, a las temperaturas usuales
de
aprox.
1000
°C
y
con
alimentación
suficiente
de
aire,
especialmente los desechos triturados de forma rudimentaria, mezclados con otras basuras. El alto contenido energético de los plásticos celulares (1 kg ≈ 1,2 a 1,4 l de aceite combustible) puede contribuir de forma notable al ahorro de combustible auxiliar.
1.5.5.
Procesamiento
para
la
obtención
de
poliestirenos
y
poliestirenos expansibles Los plásticos celulares de plastoformo son termoplásticos que pueden ser transformados nuevamente en la compacta sustancia original, poliestireno, mediante sencillos procesos de sinterizado o fundido, para los cuales son especialmente adecuadas las extrusionadoras de rodillos, de discos y de husillo. Mediante pasos adicionales de procesamiento se puede obtener nuevamente poliestireno expandible.
En los procesos de reciclado para la obtención de materias primas pueden procesarse plásticos celulares de poliestireno expandido conjuntamente con otros tipos de plástico. Mediante diferentes procesos pueden reciclarse mezclas aglomeradas de plásticos para la obtención de gases y aceites, o bien ser empleados como agente reductor en la fabricación del acero.
1.5.6. métodos para la producción de bloques de eps La
fabricación
del
material
se
realiza
partiendo
de
compuestos
de
poliestireno en forma de perlitas que contienen un agente expansor, como el
pentano. Después de una pre-expansión, las perlitas se mantienen en silos grandes de reposo intermedio y posteriormente son conducidas hacia máquinas de moldeo. Dentro de dichas máquinas se aplica vapor de agua (energía térmica) para que el agente expansor que contienen las perlitas se caliente y éstas aumenten su volumen, a la vez que el polímero se plastifica. Durante dicho proceso, el material se adapta a la forma de los moldes que lo contienen
En construcción lo habitual es comercializarlo en planchas de distintos grosores y densidades. También es habitual el uso de bovedillas o casetones de poliestireno mayor
grado
de
expandido para la realización de forjados con
aislamiento
transformación del EPS.
térmico.
En
la
figura
se
observa
la
1.5.7 Equipos existentes en el proceso de fabricación de EPS Se ha desarrollado e implementado el sistema, en su planta industrial con maquinaría de tecnología italiana.
Parte del proceso del sistema, son la elaboración de los paneles de EPS que se detalla a continuación.
1.5.8 Descripción del proceso productivo de paneles EPS El sistema integral de paneles modulares cuya función estructural es garantizada por dos mallas de acero galvanizado electro-soldadas, unidas entre sí a través de conectores de acero también galvanizado formando una estructura espacial, que encierra en su interior una placa de poli-estireno (EPS) expandido moldeado y perfilado.
El proceso productivo de paneles de EPS consta de 7 líneas de producción que son:
1.5.9. Línea de generación.- La función de esta línea es de proporcionar el vapor de agua, aire comprimido y energía eléctrica para la transformación del polímero expandible.
Línea de generación de aire y vapor
1.5.10. Línea de poliestireno expandible.- La función es transformar el polímero expandible en perlas de densidad aparente de 14 a 16 kg/m3, para luego reposar en los silos y posteriormente expandirse en la bloquera.
Línea de poliestireno expandible
1.5.11. Línea de reciclado.- El material residuo del pantógrafo se reutiliza, mediante un triturador y un separador de polvo para luego reintegrarle en el proceso de expansión del material.
Línea de reciclado
1.5.12. Línea de mallado.- Esta línea elabora mallas de acero galvanizado que son electro soldadas de acuerdo a las especificaciones del diseño.
Línea de mallado
1.5.13 Línea de perfilado.- Su rol es perfilar los bloques en planchas de diferentes espesores en función del diseño establecido por el cliente.
Línea de perfilado
1.5.14 Línea de paneles.- En esta línea se forma el panel mediante la unión por soldadura entre la plancha de EPS y las mallas de acero.
: Línea de paneles 1.5.15 Línea de accesorios.- La función es suministrar los complementos necesarios para el montaje de la infraestructura como son los refuerzos, perfiles, etc.
Línea de accesorios
1.5.16. Equipos de la línea de producción EPS Los productos de la serie CHF 16 se pueden transforman en material expandido hasta en 3 fases que es pre expansión, reposo del material en los silos y expansión.
La fuente de energía más importante en la transformación de plastoformo en materiales expandidos es el vapor de agua. El estado en que se encuentra este vapor de agua es de gran importancia
para
plastoformo y para la calidad de los materiales expandidos fabricados.
la
transformación
del
Ciclo de transformación del material expandible plastoformo
1.5.17. Equipo pre-expansor.- La densidad mínima que se puede conseguir depende del tipo y modo de funcionamiento del equipo de pre-expansión. Para la posterior transformación de plastoformo CHF 16 a bloques o piezas moldeadas a densidades habituales, se requiere de pre-expansores continuos técnicamente en buenas condiciones. Su ciclo de funcionamiento básicamente es:
Pre-calentamiento de la cámara de expansión sin material.
Carga de la materia prima a la tolva del dosificador.
Dosificación del material a la a cámara de expansión.
Vaporización y expansión del material hasta alcanzar el nivel del sensor
Descompresión de la cámara a presión atmosférica.
Inmisión de aire para la estabilización del material.
Descarga del material expandido.
Secado y desgrumado del material expandido.
Transporte del material a silos de reposo.
Equipo pre-expansor
1.5.18. Sistema silos.- A mas de reposar el material expandible, este sistema
evita
la acumulación de polvo, aire contaminado,
cargas
electroestáticas., protege al material expandido de la humedad, protege de la irradiación solar directa, protege de los efectos del calor por lo que se mantienen los recipientes cerrados herméticamente en todo el sistema.
Luego del reposo del material este se traslada al silo del material virgen para la
mezcla
con
el
material
reciclado
en
una
proporción
de
90/10
respectivamente. Luego es trasladado por el motor ventilador a la máquina de expansión de bloque.
Sistema silos
1.5.19. Equipo expansor.-
Los productos de la serie Styropor CHF 16 se
transforman en material expandido en los moldes para bloques o en las moldeadoras correspondiendo a la tercera fase.
Piezas
moldeadas
pueden
fabricarse
con
temperaturas
del
molde
relativamente altas, tiempos de ciclo cortos y consumo de vapor específico reducido. También en el caso de moldes complicados se puede conseguir. Mediante el traslado del material reposado y mezclado al silo de almacenamiento de material se elabora bloques de EPS, con el ingreso de vapor y aire.
Está compuesto este sistema por: el cuerpo o molde del bloque, por un panel de control, por el sistema de vapor, sistema neumático, sistema hidráulico, sistema eléctrico de potencia, sistema de control, sistema mecánico, un silo de almacenamiento, motor ventilador de la bloquera, motor ventilador para el secado, y un motor hidráulico.
Equipo expansor
ACTIVIDADES/SEMANAS REVISION BIBLIOGRAFICA Y RECAUDACION DE INFORMACION TRANSCRICCION DEL PROYECTO MARCO TEORICO TRANSCRICCION DEL PROYECTO MARCO TEORICO DISEÑO Y CALCULO DE ELEMENTOS MECANICOS DISEÑO Y CALCULO DE ELEMENTOS MECANICOS DISEÑO Y CALCULO DE ELEMENTOS MECANICOS DISEÑO Y CALCULO DE ELEMENTOS MECANICOS PLANOS DE LA MAQUINA PLANOS DE LA MAQUINA PLANOS DE LA MAQUINA PREPARACION DEL PROYECTO PREPARACION DEL PROYECTO PRESENTACION DEL PROYECTO
01
31 1 21 22 30 1 10 20 31 1 12 20 21
180 150 64 200 60 500 8000
1. MANUAL DEL INGENIERO / Hütte/Editorial GUSTAVO GILI S.A. Barcelona/ tomo I 2. MANUAL DEL INGENIERO / Hütte/ Editorial GUSTAVO GILI S.A. Barcelona/ tomo II 3. MANUAL DEL INGENIERO / Hütte/ Editorial GUSTAVO GILI S.A. Barcelona/ tomo III 4. CERAMICA / A. I Avgustinik/ Editorial REVERTE 5. CERAMICA INDUSTRIAL / Félix Singer – Sonja S. Singer/tomos 9-10-11(vol. l-II-III)/ Urmo, S.A. de Ediciones 6. LA OBRA DE FABRICA DE LADRILLO / S. Smith / editorial BLUME 7. TECNICA DE LA CONSTRUCCION CON LADRILLO / Franco Moreno G./ 8. DISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINA / Joseph Edward Shigley/ Editorial McGRAW-HILL/ 5º edición 9. DISEÑO EN INGENIERIA DE ELEMENTOS DE MAQUINA / R. Mott/ Editorial PRENTICE HALL HISPANOAMERICANA, S.A 10. DISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS / Ing. Fortunato Alva Dávila/tomo I/ Editorial Grupo Universitario SAC 11. DISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS / Ing. Fortunato Alva Dávila/tomo II/ Editorial Grupo Universitario SAC 12. DISEÑO DE MAQUINARIA INDUSTRIAL / V. S. Shubin C. Pedre / Editorial La Habana 13. http://www.cnpml.org/html/archivos/Ponencias/Ponencias-ID58.pdf 14. http://www.etsimo.uniovi.es/usr/fblanco/Tema11.CONFORMADO.EXTR USION.pdf
15. APUNTES DE MAQUINAS DE ELEVACION Y TRANSPORTE/ Ing. Fernando Tórrez Gallardo/ 2006 16. CATALOGO MOTORES TRIFASICOS TECNICO MERCADO LATINOAMERICANO 17. http://laslomas.com.bo/Default.htm 18. OPERACIONES BASICAS DE LA INGENIERIA QUIMICA / George Granger Brown/Editorial MARIN 19. TRATADO TEORICO PRACTICO DE ELEMENTOS DE MAQUINASCálculo, diseño y construcción/ Ing. Nieman/ Editorial LABOR S.A. 20. CATALOGO DUNLOP, cálculos y recomendaciones para correas multi-V3-T 21. CATALOGO REDUCTOR DE VELOCIDADES RAISA
