diseÑo de una compactadora de papel
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UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
CARRERA DE INGENIERÍA MECÁNICA
TEMA:
“ESTUDIO DE LOS PROCESOS DE RECICLAJE DE PAPEL PARA DISMINUIR LA
CONTAMINACIÓN EN EL MEDIO AMBIENTE PROVOCADO POR LOS
DESECHOS DE PAPEL.”
AUTORES:
ALARCÓN CHRISTIAN. …………………..
CAGUANA MARCO. …………………..
ROSERO DARWIN. …………………..
VILLENA LILIANA. …………………..
VILLENA JOSÉ. ………………….
TUTOR:
ING. JORGE GUAMQUISPE.
AMBATO – ECUADOR
2013.
CAPITULO I
1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1 TEMA DE INVESTIGACIÓN
Estudio de los procesos de reciclaje de papel para disminuir la contaminación en el medio
ambiente provocado por los desechos de papel.
1.2 CONTEXTUALIZACIÓN DEL PROBLEMA
CONTEXTO MACRO.
En la actualidad el de procesos de reciclaje de papel a nivel mundial es un tema de primer orden
ya que se trata de perseverar el medio ambiente.
Dentro de las tendencias actuales, las que se enmarcan dentro del crecimiento sustentable, el
reciclado de papel ha tomado hoy una importancia preponderante y es así como los últimos
proyectos de papel para periódicos, papeles para corrugar e incluso papel para sacos se están
produciendo con materia prima reciclada, logrando valores semejantes a los productos vírgenes.
En cuanto a la idea de que es más redituable económica y ambientalmente reciclar el papel que
utilizar el tradicional, en México se ha dado una respuesta generalizada en este sentido a partir
de una preocupación social por la conservación de los bosques bajo la suposición de que
aprovecharlos es destruirlos.
CONTEXTO MESO.
Ecuador y Chile son dos de los países en la región que más papel utilizan para el mercado
industrial, agrícola y de frutas, con un total de 560 mil toneladas anuales, es decir cerca de 37
kilos per cápita.
2
La materia prima para la elaboración del papel es el reciclaje, aunque con este proceso en el país
se obtienen apenas 203 mil toneladas por año. Esto, a pesar de que el reciclaje es parte de las
políticas del Ministerio del Ambiente, el cual está orientado al adecuado manejo de los residuos
de forma sustentable y amigable con el ambiente.
CONTEXTO MICRO.
En la provincia de Tungurahua recién se está implementando procesos de reciclaje de papel, las
empresas que se dedican a elaborar un sistema de proceso de papel reciclado son muy escazas
por lo que también incide en la no cultura de reciclaje de papel.
1.2.1 ANÁLISIS CRÍTICO
Realizando este estudio de los procesos de reciclaje de papel proponemos disminuir el
porcentaje de contaminación ambiental provocados por los desechos de papel, así construyendo
una máquina que compacte papel reciclado ya que la materia prima la obtenemos día a día y a
cada minuto de la universidad técnica de Ambato.
Con la maquina compactadora de papel podemos obtener bloques de papel reciclado que serán
de utilidad como en aislamiento térmico.
1.2.2 PROGNOSIS.
En la actualidad está maquina sería de gran aporte a la sociedad en lo que se refiere a
implementar estudio de los procesos de reciclaje de papel.
La implementación de esta máquina compactadora de papel reciclado ayuda al desarrollo
económico del país, la población que se dedica a la recolección de papel reciclado mejoraría su
sistema de confortabilidad de vida.
3
1.2.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Qué estudio de procesos de reciclaje de papel es el adecuado para disminuir la contaminación
en el medio ambiente provocado por los desechos de papel de la Universidad Técnica de
Ambato?
1.2.4 PREGUNTAS DEL PROBLEMA.
¿Cuál sería una alternativa más adecuada para disminuir la contaminación en el medio ambiente
provocado por los desechos de papel de la Universidad Técnica de Ambato?
¿El diseño y construcción de una maquina compactadora de papel será conveniente para reducir
este problema?
¿Existe realmente un gran índice de contaminación de desechos de papel en la Universidad
Técnica de Ambato?
1.2.5 DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.2.5.1 De contenido
Diseño de elementos de maquina II.
Gestión de proyectos industriales.
1.2.5.2 Espacial
Este proyecto se realizara en la Universidad Técnica de Ambato perteneciente a la provincia del
Tungurahua.
1.2.5.3 Temporal
La ejecución de este proyecto se realizara en el período lectivo Marzo – Julio del 2013.
1.3 JUSTIFICACIÓN.
El tema de investigación: Estudio de los procesos de reciclaje de papel para disminuir la
contaminación en el medio ambiente provocado por los desechos de papel, se desarrollará por lo
importante que es para disminuir lo antes mencionado que está afectando al medio ambiente.
4
El reciclaje de papel es un método que en la actualidad se ha tomado como ente de reutilización
de la materia desechada para disminuir la contaminación ambiental ya que esta afecta a cosas se
encuentra involucradas en este caso. Por estas y muchas más razones queremos desarrollar este
tema para cuidar nuestro medio ambiente.
El equipo si nos sentimos identificados con este tema ya la contaminación provocada por los
desechos de papel es considerable en los rellenos sanitarios pues propios y extraños hemos
podido observar cómo se acumula el papel desechado en los rellenos así provocando que
nuestro medio ambiente se contamine.
El presente trabajo es una alternativa de solución para este problema, incentivar a los
estudiantes y población en general a que reciclen el papel para volverá reutilizar.
1.4 OBJETIVOS:
Objetivo general:
Realizar un estudio de los procesos de reciclaje de papel para disminuir la
contaminación en el medio ambiente provocado por los desechos de papel.
Objetivo específicos:
Diseñar y construir una maquina compactadora de papel reciclado para disminuir la
contaminación en el medio ambiente provocado por los desechos de papel.
Determinar el consumo de papel en la Universidad Técnica de Ambato.
Comprobar si las autoridades, personal administrativo y estudiantes conocen un
proceso de reciclaje de papel.
Verificar si las autoridades han elaborado un estudio de los procesos de reciclaje de
papel en la Universidad Técnica de Ambato.
Evaluar el porcentaje de papel acumulado en los rellenos sanitarios.
Investigar diferentes estudios de procesos de reciclajes de papel que ayuden a
diseñar y construir la máquina compactadora de papel reciclado.
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CAPITULO II
MARCO TEÓRICO.
2.1 ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS.
Proceso de reciclaje del papel.
El papel se recicla reduciéndolo a pasta de papel y combinándolo con nueva pasta procedente de
la madera. Dado que el proceso de reciclaje provoca la ruptura de las fibras, cada vez que se
recicla papel la calidad del mismo disminuye, lo que quiere decir que se deben añadir un
elevado porcentaje de nuevas fibras, o será sinónimo de productos de menor calidad. Cualquier
escrito o coloración del papel se debe primero retirar mediante decoloración. [1]
Casi cualquier tipo de papel se puede reciclar hoy en día, aunque algunos resultan más difíciles
de tratar que otros. Los papeles cubiertos con plástico o aluminio, y los papeles encerados,
pegados o engomados normalmente no se reciclan por el elevado costo del proceso. Los papeles
de regalo tampoco pueden reciclarse debido a su pobre calidad. [1]
Los procesos que se utilizan para obtener papel reciclado son las siguientes:
Clasificación, preparación y embalaje.
Operación de pulpado: Su objetivo es separar las fibras que contiene el papel usado, sin romperlas.
Eliminación de objetos: la pasta de papel se filtra por tamices de distintos tamaños para separar plásticos, alambres, tierra, etc.
Destintado: se elimina la tinta mediante jabón y proyectando aire a presión. El aire y el jabón forman pompas que suben a la superficie, donde unos potentes aspiradores recogen la mezcla de tintas que tenía el papel usado.
Lavados y espesados sucesivos: consiste en ir reduciendo la cantidad de agua que tiene la pasta de papel.
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Máquina de papel: el papel es secado por completo y se obtiene la lámina de papel consistente.
Ventajas del papel reciclado del papel.
Beneficios ambientales:
Se salva más masa forestal de ser talada.
Se reduce la necesidad de plantar monocultivos de coníferas y eucaliptos.
Reducimos en un 85% el consumo de agua y un 65% el de energía.
Disminuyen los efluentes contaminantes en un 35%.
Evitamos su utilización en incineradores el espacio de los vertedores.
Beneficios económicos:
Reducción de la inversión de la industria del sector.
Ahorro en el gasto de los recursos energéticos y agua.
Es una materia prima barata. [2]
Máquinas compactadoras de papel.
Un ejemplo de una máquina compactadora de papel, residuos y desperdicios cuya protección se
preconiza, esta constituida por un cuerpo general (1) de forma prismática abierta por su parte
superior, en cuyo interior va soldado un soporte en forma de caja (2) dentro del que va montado
un motor eléctrico (3) al que sirve de protección.[3]
Este motor (3) acciona una bomba hidráulica (4), la cual a través de unas mangueras,
distribuidores y válvulas, accionados cilindros (5) dispuestos en cruz
La base de la carcasa de los cilindros lleva soldada una oreja orificada (6) que es atravesada por
un eje o bulón (7) apoyado en una horquilla (8) soldada al cuerpo de la prensa. Esta disposición
es igual en ambos cilindros. [3]
Los extremos de los vástagos de los cilindros (5) llevan soldadas otras orejas (9) orificadas para
paso de los ejes (10) que van apoyados en las horquillas (11) soldadas a su vez al pistón
compactador (12). [3]
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Este pistón (12) es un cuerpo móvil hueco formado por chapas de acero soldadas y reforzadas
interiormente con cartelas y perles estructurales de arriostramiento, que forman un conjunto
extraordinariamente robusto, capaz de soportar las presiones de compactación.
El pistón se desliza longitudinalmente sobre unas guías (13) y otras inferiores (14) (Figura 3).
En la boca de carga ha sido prevista una tapa deslizante (15) que tiene por misión proteger el
interior de la cámara en la que van situados los cilindros hidráulicos (5) (Figura 1) impidiendo
que entre basura en dicha cámara. La tapa (15) se desliza sobre unas guías laterales (16) y es
accionada por un tope (17) que la empuja hacia atrás y adelante para abrir y cerrar la boca de
carga en forma totalmente automática. [3]
La prensa forma un solo cuerpo con el contenedor (18) (indicado en línea de puntos por estar
excluido de la presente reivindicación) al ir soldada la primera a este último.
Dentro del cuerpo (1) va soldada una pared de contención (19) destinada a retener la basura
obligándola a entrar en la cámara de compactación para recibir el empuje al del pistón que la
conduce dentro del contenedor. [3]
Una vez descrito y representado el objeto industrial de este modelo de utilidad con amplitud y
claridad suficientes para permitir su puesta en explotación, se declara como nuevo y de propia
invención, haciéndose la salvedad de que sus detalles accidentales, tanto como forma, tamaño,
materiales y procedimientos de fabricación. Ver Fig. 2.1.
Fig. 2.1 Diseño de una maquina compactadora de papel.
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2.2 FUNDAMENTACIÓN FILOSÓFICA.
En el proyecto se ha realizado la propuesta de realizar una máquina compactadora de papel que
permita compactar papel reciclado y así disminuir los índices de contaminación provocados por
desechos de papel.
Debido al costo económico que representa elaborar una máquina compactadora de papel
reciclado el grupo que presenta este proyecto como una máquina compactadora de papel
manual, para el diseño se ha relacionado diferentes fuentes así obteniendo una maquina
económica y de fácil construcción.
El principio consta de un 1 tornillo sin fin y planchas de metal en forma de puente para sostener
y 4 ejes, primero se cogen las planchas y se sueldan para que queden en forma de rectangular
dejando destapada la parte delantera. A la plancha en forma de puente se le hace una abertura y
se instala el tornillo sin fin y abajo se instala el platoncito de manera que quede fácil para girar
todo se asegura para una maquina única. Con el fin de que el tornillo gire y baje tanto para que
el papel sea aplastado. [4] Como se ve en la Fig. 2.2.1.
Fig. 2.2.1 Compactadora de papel. [4]
9
Para el diseño del recipiente de la pasta de papel se ha tomado del ejemplo, Ver [5]. Este
recipiente cumple la función de recibir la pasta que se deja en remojo por 24 horas, una vez
que básicamente se haya transformado en una masa, hay que tomarla y colocarla dentro del
compresor o recipiente para después girar el tornillo sin fin de metal hacia abajo. La presión
hará que el agua se escurra completamente así obteniendo los bloques de papel. Ver Fig.
2.2.2
Fig. 2.2.2 Recipiente para la masa de papel reciclado. [4]
2.3 MARCO CONCEPTUAL.
Tornillo sin fín: En ingeniería mecánica se denomina tornillo sin fin a una disposición que
transmite el movimiento entre ejes que están en ángulo recto. Cada vez que el tornillo sin fin da
una vuelta completa, el engranaje avanza un diente.
Vástago: En ING. Barra unida rígidamente a un elemento de una máquina y que participa de su
movimiento.
Horquilla: Pieza en forma de horca que sirve para sujetar a otra.
2.4 HIPÓTESIS.
El estudio de los procesos de reciclaje de papel si ayudara a disminuir los índices de
contaminación del ambiente provocados por los desechos de papel.
2.5 SEÑALAMIENTO DE VARIALBLES.
Variable Independiente: Estudio de los procesos de reciclaje de papel.
Variable Dependiente: Contaminación en el medio ambiente por los desechos de papel.
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CAPÍTULO III
MÉTODO INVESTIGATIVO.
3.1 NIVEL Y TIPO DE INVESTIGACION.
Explicativa: Ya que mediante esta investigación que realizamos para desarrollar este proyecto
utilizamos innovación tecnológica así como también la fomentamos.
De campo: Porque nuestro problema lo estamos tratando específicamente en la Universidad
Técnica de Ambato donde a simple vista podemos observar la acumulación de papel desechado.
Bibliográfica: Se obtiene suficiente información para elaborar la maquina compactadora de
papel para que su diseño y construcción cooperen con solucionar el problema.
3.2 POBLACIÓN Y MUESTRA.
La población en estudio se encuentra ubicada en Universidad Técnica de Ambato, esta
localizado en el Ecuador, provincia de Tungurahua. En el cantón Ambato.
3.2.1 MUESTRA.
La muestra de Universidad Técnica de Ambato es demasiada grande de tal manera que se ha
tomado como dato a la carrera de Ingeniería Civil y Mecánica.
Tomando los siguientes parámetros:
Determinar el tamaño adecuado de la muestra, para lo cual se tomará un nivel de confiabilidad
del 95%, con un error de muestreo del 5%, por tanto:
11
n= N
E2 ( N−1 )+1
Dónde:
N= población
n= tamaño de la muestra
E= margen de error
Por consiguiente:
N= 650
E= 0,05
n= N
E2 ( N−1 )+1= 650
0,052 (650−1 )+1=248
3.2.2 RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN.
La información que se recolecta será de utilidad de para el diseño de la maquina es decir todo lo
que se refiere a condiciones propiedades etc.
Además esta información permitirá escoger los materiales adecuados permitiendo así que la
maquina sea económica.
A la vez que esta información es de utilidad para obtener los bloques de papel reciclado de
mejor calidad.
3.2.3 PROCESAMIENTO Y ANÁLISIS.
La información que se obtuvo de la investigación se analizara detenidamente y se utilizara el
desarrollo del proyecto.
12
CAPITULO IV
MARCO ADMINISTRATIVO
4.1 RECURSOS
Tabla 4.1 Insumos:
Insumo Cantidad Precio
Unitario
Precio total Proveedor
Plancha de 10
mm
25.74 kg 1.72$ 44.27$ DIPAC
(Productos de
acero)
Eje VRL 24.5mm 22.20 kg/6m 36$ 36$ DIPAC
(Productos de
acero)
Pernos 10 0.22$ 2.2$ DIPAC
(Productos de
acero)
Tornillo de
presión
1 30$ 30$ Mega pernos.
Plancha ¼” 5.2 kg 0.80$ 4.16$ DIPAC
13
(Productos de
acero)
Electrodos 6011
1/8”
2 kilos 2.040$ 4.08$ AGA
Total 120.71 $
Tabla 4.2 Máquinas y Herramientas:
Maquinaria
Herramienta
Cantidad Precio
Unitario
Precio total Proveedor
Cierra 5 1$ 5$ Kywi
Arcos de cierra 2 5$ 10$ Kywi
Soldadura 1 250$ 250$ Kywi
Taladro 1 250$ 250$ Kywi
Lima 1 7$ 7$ Prometal
Amoladora 1 60 60 Kywi
Flexómetro 1 2 2 Kywi
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Tabla 4.3 Talento humano:
Puesto de trabajo Número de puesto Remuneración Total
Ingeniero 1 700$ 700$
Contador 1 318$ 318$
Cortadores 2 318$ 613$
Soldador 1 400$ 400$
Tabla 4.4 Cotización final de la máquina
Cotización final de la máquina
120.71 $ materiales + gastos extra= 220$ dólares americanos.
Tabla 4.5 Recursos económicos
15
Recursos económicos
De padres a hijos.
4.2 CRONOGRAMA.
Cronograma de actividades
Actividad Duración
Marzo Abril Mayo Junio Julio
Presentación
del tema.
Cálculos.
Presentación
de planos.
Elaboración
del proyecto.
Presentación
del proyecto.
16
Informe final
del proyecto.
4.3 BIBLIOGRAFIA.
[1] http://es.wikipedia.org/wiki/Reciclaje_de_papel
[2] http://www.juntadeandalucia.es/educacion/webportal/ishare-servlet/content/38af62c8-
9e88-44dc-8a47-c70e36086e8b
[3]http://www.espatentes.com/pdf/1020459_u.pdf
[4]http://monkeyzen.com/2011/06/una-herramienta-para-hacer-nuestros-propios-ladrillos-
de-papel.
4.4 ANEXOS.
Planos de la máquina compactadora de papel.
17
CAPITULO V
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES.
Hemos concluido que:
La máquina compactadora de papel reciclado si ayuda a disminuir la contaminación
ambiental provocada por los desechos de papel en la Universidad Técnica de
Ambato.
Además se puede concluir que con la máquina compactadora de papel reciclado se
puede obtener bloques de papel que se puede utilizar para aislamiento térmico.
Se concluye que de la masa que se coloca en el recipiente es decir de su densidad que
posee dicha masa dependerá la fuerza que se aplique al tornillo al momento de
descender para compactar al papel.
Se comprobó que la masa de papel mientras más diluida se encuentre hay que poner
un aglutinante ya que se vuelve frágil.
Se verifico un gran índice de papel desechado en los cursos lo cual nos permite con
facilidad obtener la materia prima para la elaboración de los bloques de papel.
Se verifico que los materiales seleccionados para la construcción de la máquina son
los adecuados ya que resisten a la fuerza aplicada al compactar el papel y no sufren
daños.
Con este tipo de máquinas se logra obtener bloques de papel reciclado mayor peso de
material reciclado en volumen óptimo para su traslado en una procesadora de papel
reciclado.
18
5.2. RECOMENDACIONES.
Dejar el papel reciclado en remojo por alrededor de 24 horas, si es posible licuarlo
para obtener una pasta perfecta para los bloques de papel.
Colocar agujeros suficientes en la base de la máquina, que está en contacto con el
recipiente para que el agua que se expulsa del recipiente de la pasta de papel no se
disipe al obrero.
Colocar la máquina en un lugar donde se pueda sujetar bien para evitar que la
maquina se mueva y permita realizar bien la compactación.
Dejar que se seque los bloques de papel por alrededor de 8 horas esto a temperatura
ambiente.
Limpiar los orificios que presenta el recipiente que aloja la pasta de papel reciclado
para evitar que se tapen impidiendo el paso del agua hacia el exterior.
Seleccionar los materiales adecuados para la esta máquina y además las juntas
soldadas deben ser casi perfectas.
19
CAPÍTULO VI
LA PROPUESTA.
6.1 TEMA:
“Diseño y construcción de una máquina compactadora de papel que permita elaborar bloques
de papel reciclado y su incidencia en disminuir la contaminación en el medio ambiente
provocado por este material.”
6.2 CALCULOS.
Cálculo de la fuerza que se ejerce en la palanca.
Figura 6.2. Palanca de la plancha de presión.
L=0,05m
τ=0,05 F
M=21,815 F
SY=282,695 X 106 Pa
SY=σ=32M
π d3
20
32 (21,815 F )π 0,006353
=282,695 X 106 Pa
F= 0,326 N
τ=0,05 (0,326 N )=O ,0163 Nm
EC: 8-5 De libro de diseño de máquinas de shigley optaba edición.
α ANGULO DEROSCADO
f=COEFICIENTEDE FRICION
dm=DIAMETRO MEDIO
p=PASO
2α=60 ; f =0,075SECα=1,155 p=0.00635
2α=60 ; f =0,075SECα=1,155 p=0.00635
τ R=F dm
2 ( l+πf dm senα
π dm+ flsenα )l=np
l=P
τ R=F (0.00635 )
2 ( 0.00635+π (0,075 ) (0,00635 ) 1,155π (0.00635 )+(0,075 ) (0,00635 ) 1,155 )τ R∗1,01 X10−3=F
F=(1,01 X 103 ) (O ,0163 )
F=16.463 N
21
Contenido
22
CAPITULO I..................................................................................................................................2
1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN...................................................................................2
1.2 CONTEXTUALIZACIÓN DEL PROBLEMA...................................................................2
Contexto macro......................................................................................................................2
Contexto meso........................................................................................................................2
Contexto micro.......................................................................................................................3
1.2.1 ANÁLISIS Crítico........................................................................................................3
1.2.2 PROGNOSIS................................................................................................................3
1.2.3 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA..........................................................................4
1.2.4 PREGUNTAS DEL PROBLEMA................................................................................4
1.3 JUSTIFICACIÓN...........................................................................................................4
1.4 OBJETIVOS:..................................................................................................................5
CAPITULO II................................................................................................................................6
2.1 ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS............................................................................6
2.2 FUNDAMENTACIÓN FILOSÓFICA................................................................................9
2.3 MARCO CONCEPTUAL..................................................................................................10
2.4 HIPÓTESIS........................................................................................................................10
2.5 SEÑALAMIENTO DE VARIALBLES............................................................................10
CAPíTULO III.............................................................................................................................11
23
3.1 NIVEL Y TIPO DE INVESTIGACION...........................................................................11
3.2 Población y muestra...........................................................................................................11
3.2.1 Muestra........................................................................................................................11
3.2.2 Recolección de información........................................................................................12
3.2.3 Procesamiento y análisis.............................................................................................12
CAPITULO IV.............................................................................................................................13
4.1 RECURSOS.......................................................................................................................13
4.2 CRONOGRAMA...............................................................................................................16
4.3 BIBLIOGRAFIA...............................................................................................................17
4.4 ANEXOS...........................................................................................................................17
CAPITULO V..............................................................................................................................18
5.1 CONCLUSIONES.............................................................................................................18
5.2. RECOMENDACIONES...................................................................................................19
CAPíTULO VI.............................................................................................................................20
6.1 TEMA:...............................................................................................................................20
6.2 CALCULOS.......................................................................................................................20
24