DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UNA MÁQUINA PARA DESTALONAR EL ALAMBRE DE LAS LLANTAS EN LA INDUSTRIA DEL RECICLAJE

NACIONAL.

SERGIO DAVID MONTAÑA CANIZALES

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA

PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ D.C.

2016

DISEÑO Y SIMULACIÓN DE UNA MÁQUINA PARA DESTALONAR EL ALAMBRE DE LAS LLANTAS EN LA INDUSTRIA DEL RECICLAJE

NACIONAL.

SERGIO DAVID MONTAÑA CANIZALES

TRABAJO DE GRADO PARA OPTAR EL TÍTULO DE INGENIERO MECÁNICO

PRESENTADO A: PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA MECÁNICA

UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD TECNOLÓGICA

PROYECTO CURRICULAR INGENIERÍA MECÁNICA BOGOTÁ D.C.

2016

PÁGINA DE ACEPTACIÓN

Firma del Tutor

Firma del Jurado

19 de abril de 2017

DEDICATORIA Este trabajo esta dedicado a todos aquellos que creyeron en este sueño, a mis padres William Montaña Contreras, A mi madre Neydú Canizales Cruz y a mi hermana Catalina Montaña Canizales, ya que sin ellos todos estos frutos no habrían sido posibles. A mis amigos y todos aquellos que esperaron a que este momento llegara.

AGRADECIMIENTOS

A Dios y a María auxiliadora quien no me deja solo y quien nunca me abandona a pesar de mis fallas. Mi familia por haber creido en mí durante todos estos años, a mi novia Michelle Vargas Rojas por hacer parícipe de todo el proceso que me lleva a la entrega del presente trabajo sin ti esto no habría sido posible. A la Universidad Distrital Francisco José de Caldas y la facultad de Ingeniería Mecánica, aquí he podido disfrutar de todo tipo de momentos y emociones que jamás olvidare en toda mi vida.

1

TABLA DE CONTENIDO

PÁG.

RESUMEN 1

INTRODUCCIÓN 1

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 2

2. ESTADO DEL ARTE 2

3. JUSTIFICACIÓN 5

4. OBJETIVOS 6

4.1. Objetivo general 6

4.2. Objetivos específicos 6

5. MARCO TEÓRICO 7

5.1. ¿Cómo es el funcionamiento de una destalonadora? 7

5.2. ¿Para qué sirve la metodología QFD? 7

5.3. Método de elementos finitos 9

5.4. Diagrama estático en una placa 10

5.5. Esquema dinámico de una placa 12

6. METODOLOGÍA GENERAL 14

7. ESPECIFICACIONES DE LA MÁQUINA 15

7.1 Casa de la calidad 15

7.1.1 Voz del usuario 15

7.1.2 Voz del ingeniero 15

7.1.3 Resultados de la casa de la calidad 16

7.2. Especificaciones técnicas 16

2

8. ESTUDIO Y SELECCIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE DISEÑO 16

8.1 Análisis funcional. 16

8.2. Determinación de los módulos. 17

8.3. Solución de los módulos. 18

8.3.1. Módulo 1: sistema de alimentación de la máquina. 18

8.3.2. Módulo 2: sistema de destalonado 22

8.3.2.1. Selección de alternativa. 22

8.3.3. Módulo 3: sistema de salida 22

8.3.3.1. Salida de alambre. 22

8.3.3.2. Entrega de llanta destalonada. 23

8.3.3.3. Alternativas del módulo 3 23

9. SELECCIÓN DE COMPONENTES 25

9.1. Selección del cilindro hidráulico. 25

9.1.1. Funcionamiento del fluido en el sistema. 25

9.1.2. Cálculo y dimensiones del cilindro 26

9.1.3. Caudal de trabajo. 31

9.1.4. Cálculo de potencia y motor. 31

9.1.5. Cálculo de bomba hidráulica 32

9.1.6. Mangueras hidráulicas 32

9.2. Selección de la placa estática para destalonado y dimensiones. 33

9.2.1. Consideraciones generales 33

9.2.1.1. Geometría 33

9.2.1.2. Material 33

9.2.1.3. Dimensiones 33

3

9.2.1.4. Cálculos de diseño 34

9.3. Diseño de la estructura de soporte. 35

9.3.1. Consideraciones generales 35

9.3.2. Geometría 35

9.3.3. Material 35

9.3.4. Determinación de las cargas actuantes 35

9.4. Diseño del gancho destalonador. 36

9.4.1. Consideraciones generales 36

9.4.1.1. Geometría 36

9.4.1.2. Material 36

9.5. Diseño de la sección: 36

9.5.1. Diseño de un solo soporte 37

9.6. Selección de componentes normalizados. 38

9.6.1. Diseño de la soldadura. 38

9.6.1.2. Perfiles soldados. 38

9.6.2. Pernos y tornillos 38

10. .SIMULACIÓN 39

10.1. Comprobación de esfuerzos. 39

11. ANALISIS COSTOS. 41

11.1. Análisis de costos directo 41

11.1.1. Costos de materia prima 41

11.1.2. Costo de fabricación 42

11.1.3. Sistema hidráulico 42

11.1.4. Costo total directo 43

4

11.2 .Análisis de costo no directo 43

11.3. Costo total 44

12. CONCLUSIONES 45

13. BIBLIOGRAFÍA 46

5

INDICE DE FIGURAS

Figura 1. Funcionamiento máquina destalnadora. 7

Figura 2. Placa plana a flexión. 10

Figura 3. Estado de tensiones de una placa. 11

Figura 4. Esfuerzos de flexión y esfuerzos cortantes y de torsión en una placa. 12

Figura 5. Fuerzas aplicadas sobre un elemento y las fuerzas nodales equivalentes a

la fuerza de conexión. 13

Figura 6. Nivel 0. 17

Figura 7. Nivel 1 17

Figura 8. Nivel 2. 17

Figura 9. Módulos de la máquina. 18

Figura 10. Operario con máquina 18

Figura 11. Pala con movimiento vertical. 19

Figura 12. Pala estática 19

Figura 13. Alternativa a módulo 20

Figura 14. Esquema gancho para destalonar. 22

Figura 15. Alternativa módulo 3 23

Figura 16. Tipos de sujeciones del cilindro. 27

Figura 17. Iteración con la gráfica F vs Lk. 28

Figura 18. Selección de cilindro tras la primera iteración. 28

Figura 19. Parámetro X0 para el cilindro de destalonado. 29

Figura 20. Dimensiones de las rótulas y sujeciones de los cilindros. 30

6

Figura 21. Iteración con la gráfica F vs Lk. 31

Figura 22. Diagrama soportes de la placa de trabajo. 37

Figura 23. Asignación de material soportes y cargas en destalonadora. 39

Figura 24. Malla de simulación estática. 40

Figura 25. Comprobación de esfuerzos en estructura y placa destalonado. 40

7

INDICE DE TABLAS

Tabla 1. Resultados casa de la calidad. 16

Tabla 2. Evaluación de criterios para módulo 1. 20

Tabla 3. Evaluación de las soluciones en la facilidad de alimentación 21

Tabla 4. Evaluación de las soluciones en capacidad. 21

Tabla 5. Evaluación de las soluciones en costo. 21

Tabla 6. Conclusión Módulo 1. 21

Tabla 7. Evaluación de criterios para Módulo 3 24

Tabla 8. Evaluación de las soluciones respecto a la capacidad de extracción de

alambre. 24

Tabla 9. Evaluación de las soluciones respecto a la versatilidad 24

Tabla 10. Evaluación de las soluciones respecto al costo. 25

Tabla 11. Conclusiones del módulo. 25

Tabla 12. Velocidades recomendadas en mangueras hidráulicas. 32

Tabla 13. Diámetros internos de las mangueras. 33

Tabla 14. Costos de materia prima 42

Tabla 15. Costos de fabricación 42

Tabla 16. Costos de sistema hidráulico 43

Tabla 17. Costos total directo 43

Tabla 18. Costo total indirecto 43

Tabla 19. Costo total 44

8

INDICE DE ANEXOS

Anexo 1. Casa de la calidad 47

Anexo 2. Catálogo de cilindros Glual 48

Anexo 3. Tabla de propiedades IPE 120 53

Anexo 4. Catálogo de motores 54

Anexo 5. Catálogo de bombas 55

Anexo 6. Selección de manguera 56

Anexo 7. Algunos esquemas de planos para la fabricación 57

9

RESUMEN A partir de esta propuesta se desea plantear el diseño de una máquina para destalonar (extraer el alambre interno) de las llantas, con la tentativa de su posible construcción a futuro y aplicación en la industria nacional del reciclaje, además de hacer parte fundamente de una línea de pulverizado de llanta reciclada, será una paso para la creación de una línea de pulverizado de diseño propio con la que se desea incursionar en el mercado nacional a mediano plazo.

INTRODUCCION Los procesos para la reutilización de llantas a nivel nacional han sido fundamentales para la mejora del medio ambiente y la reducción de factores contaminantes. Dicho proceso exige un constante mejoramiento de los subprocesos que lo componen y que se practican en la manufactura actual de algunos países. Algunos métodos se vinieron incursionando en el país pero ante la ausencia de normas que regularan el uso que se les daba a estos residuos, por un tiempo estuvo en discusión el uso de técnicas que permitieran aprovechar de nuevo este elastómero una vez termina su vida útil como llanta. No obstante, el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, en su momento, reglamentó el manejo de llantas usadas a través de la Resolución Nacional 14571. El proceso para el aprovechamiento de las llantas usadas está explorando diversas alternativas para mejorar las condiciones de la actividad o reorientarse hacia otras pretensiones del mercado actual, abarcando nuevos métodos que entreguen un material limpio, que dé mayores opciones para su uso y reduzca los factores que impiden su comercialización. Sin embargo a nivel nacional en el momento existen métodos rústicos para el procesamiento del material, que carecen de aspectos como seguridad para el operador y en muchos casos por tratarse de maquinaria sin especificaciones de diseño, constantes fallas. La importancia de identificar los elementos sobre los cuales se pueda obtener maquinaria para realizar una correcta extracción de la materia prima reutilizable en llantas, incrementaría las ganancias económicas de las empresas que están incursionando en este mercado y a su vez de las que fabrican este tipo de maquinaria a nivel nacional, adicionalmente combinar los requerimientos que precisan empresas que están en este mercado, con los lineamientos de calidad que rigen los mercados internacionales en cuanto a este tipo de maquinaria incluiría una mayor participación económica para las empresas colombianas que se encuentran aventurando en este mercado.

1busca otorgar responsabilidades a los actores principales involucrados en la cadena de manejo de “llantas usadas y no conformes”.

10

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El sector del reciclaje se viene posicionando como una alternativa de ingresos económicos en países como Colombia, donde en los últimos años hay un mayor acceso al automóvil. Al elevarse el poder adquisitivo de las clases de ingresos medios, más acceso al crédito, reducción de los precios de venta, más oferta de autos usados, crecimiento de la población, menos habitantes por hogar y escasa aplicación de políticas estructuradas en el transporte urbano”2 se entiende que a su vez se desechan grandes cantidades de residuos generados por automotores al día, es evidente que consigo llegan residuos sólidos como las llantas que terminan su vida útil como llantas para vehículos, pero, como materia prima para otras aplicaciones tienen vigencia. La venta de equipos para triturado y pulverizado de llantas en la industria colombiana ha generado poca competencia ya que existen pocas empresas que construyen estos equipos, en muchos casos se opta por importar maquinaria de países como China. En la actualidad las empresas tienen los mismos diseños de máquinas para destalonar (extraer el alambre de las llantas), sin haber mejoras significativas en aspectos como consumo de energía, protección al operario y facilidad en el mantenimiento. En general lo que se ha hecho en Colombia con este tipo de equipos es copiar los diseños que se importan. Las principales causas que no dejan aumentar las ventas en maquinaria para el triturado de llantas producido por la industria nacional más explícitamente en equipos para destalonar llantas desde el punto de vista del diseño es la falta de innovación en criterios de selección de materiales que reduzcan el peso, el escaso progreso generado en su aspecto físico ya que se ha copiado la apariencia de maquinaria de otros países y la falta de impacto visual generado en los clientes. Es por este motivo que el fin de este proyecto es diseñar una máquina para destalonar el alambre de las llantas que cubra aspectos importantes como la protección al operario, reducción en peso de la máquina, apariencia atractiva para el cliente y facilidad constructiva.

2. ESTADO DEL ARTE

Fue importante el abordar artículos, textos y personas naturales, no solo científicas y de vínculo con la ingeniería que nos lleven a identificar en qué punto ha estado y puede estar para diferentes personas la temática que deseamos abordar sobre la maquinaria para el triturado de llantas, uno de estos texto que tanto nos ha llegado

2 Ian Thomson, Alberto Bull “La congestión del tránsito urbano: causas y consecuencias económicas y sociales” Revista de la Cepal 76 Abril de 2002.

11

a servir es el titulado: “DISEÑO DE UN TRITURADOR DE NEUMÁTICOS USADOS CAPACIDAD 1 Ton/h PARA LA EMPRESA MUNICIPAL DE CUENCA (EMAC) ” de los autores: Christian Mendez Peñaloza y Franklin Solano Arias, es gracias a este que hemos podido visualizar como se establece en dicho trabajo que “El chasis o la estructura de este tipo de maquinaria, la cual presta un servicio muy pesado, representa la columna vertebral estructural del mismo. Su función principal es soportar el peso de los componentes y accesorios como así también la carga útil generada al cumplir su tarea. Cuando la máquina está en operación el mencionado chasis está sujeto a vibraciones inducidas y a la excitación producida por los componentes vibrantes montados sobre el mismo. En la presente simulación computacional, realizamos tres estudios: a) análisis del eje del triturador b) análisis del eje con cuchillas c) análisis de los componentes estructurales. Los tres estudios nos servirán para realizar a futuro un análisis de nuestra propuesta de máquina. Primero realizamos un análisis de tensiones para localizar los puntos críticos de la estructura, el/los cuales pueden ser factores que causen una falla por fatiga en los componentes de la estructura. Este trabajo se realiza sobre un modelo hipotético de estructura dejando sentada las bases para el cálculo a posteriori de nuevos diseños. Para ellos nos valemos del software comercial Autodesk Inventor que utiliza el método de elementos finitos para las diferentes simulaciones” es así como en conclusión se puede afirmar que gran parte de los esfuerzos dinámicos que le llegan a este tipo de maquinaria se transmiten a partir de las vibraciones causadas por la oposición del material de las llantas a romperse. Otro texto por recomendación es “QFD APLICADO: COMPETITIVIDAD E INNOVACIÓN DE CARA AL MERCADO” escrito por: DAVID VIÑAS TUBAU, JOSEP TRESSERRAS PICAS, PAULA GONZALEZ SANTAMARIA. Aquí se explica de manera detallada que “La metodología de QFD, más allá de la concepción matricial de la casa de la calidad, ha demostrado ser una poderosa herramienta que permite a las empresas concentrar sus esfuerzos en aquellas variables que demuestran real interés en su mercado final. Este principio básico –y de sentido común– suele dificultarse por una falta de visión en la toma de decisiones respecto a los atributos que las empresas incorporan a sus productos, normalmente concentrada en las propias capacidades y dominios. QFD soporta unas herramientas tecnológicas de organización y cálculo, que permite a las empresas estructurar su proceso de toma de decisiones a lo largo del desarrollo del producto, y consiste en proyectar las necesidades de consumidores y usuarios para traducirlas a especificaciones de producto, ponderadas según su nivel de importancia. El Centro CID de la Universidad de Girona, ha organizado un ciclo de trabajo con cinco importantes empresas manufactureras catalanas, para la evaluación de algunos de sus productos en relación al valor y ventajas competitivas esperadas, de acuerdo al análisis de su posición en el mercado. De esta experiencia, se presentarán los fundamentos metodológicos del proceso”, se puede afirmar que El QFD es una metodología que hace más fácil conocer lo que el mercado tiene como expectativas importantes frente a un determinado producto, se debe tener claridad para llegar a hacer un contraste real de la oferta específica de cualquier empresa.

12

Es así como la metodología QFD permite ajustes empresariales tanto a los productos actuales como futuros basándose en el análisis que se refleja en los resultados aplicado a nuestro proyecto, al iniciar el diseño de una máquina para destalonar llantas es necesario el QFD para realizar la matriz de calidad, para que el diseño que se realice sea el óptimo para el mercado, ya que lo deseado en el proyecto es cumplir gran parte de las necesidades del cliente y cumpla con los requerimientos de diseño del producto. Otro más de los textos es: “ANÁLISIS DEL SISTEMA DE RECOLECCIÓN SELECTIVA Y GESTIÓN AMBIENTAL DE LAS LLANTAS USADAS DESARROLLADO POR LA ASOCIACIÓN NACIONAL DE EMPRESARIOS DE COLOMBIA (ANDI)” por Ana Milena Muñoz Montaño, donde además de darnos diferentes alternativas en los procesos de reutilización de llantas se menciona que “El sistema de recolección selectiva y gestión ambiental de llantas usadas, es uno de los primeros instrumentos que permite tener control en la generación de este residuo, cambiando la forma de una economía lineal que se basa en la extracción, producción, consumo y disposición final de un producto, a una economía circular en la cual se considera al residuo en un recurso que puede formar nuevamente parte de la cadena de producción“, a partir de ello se da validez para pensar que éste proyecto será un aporte para beneficio de dicha cadena mencionada. Finalmente el uso de QFD como una estrategia que permite un adecuado análisis inicial, da un esquema primario de las gestiones que se deben realizar, y es un tema fundamental para confrontar el diseño final con los requerimientos establecidos por los clientes. En la simulación el simplificar los modelos es una buena forma de llegar a una solución confiable sin incurrir en un error grave, para ello se deben utilizar aproximaciones bidimensionales además de estudiar las condiciones críticas, el análisis tridimensional presentar magnitudes de esfuerzos y deformaciones tenderán a disminuir contrario a aumentar. Para nuestro tema de investigación cada uno de los textos consultados además de la bibliografía nos describen procedimientos que se han propuestos en los objetivos, y dan una tentativa al campo en el que se desea incursionar.

13

3. JUSTIFICACIÓN

Debido al entorno del mercado nacional que se ha generado en el campo del reciclaje y la reutilización de materia prima, con el bum del cuidado al medio ambiente en Colombia se ha incrementado la competitividad en la industria, un sector que viene incrementando su demanda es el de triturado y pulverizado de llanta, por este motivo algunas pequeñas y medianas empresas se han visto en la necesidad de generar nuevos productos, en muchos casos careciendo de estrategias de diseño y de optimización para la construcción de sus máquinas, que conlleven al diseño de un producto que cumpla con las condiciones deseadas por el mercado, utilizando avances tecnológicos para la posterior fabricación cumpliendo así con la necesidades de la industria. Los trabajos en Colombia en el campo del diseño se ven reflejados en la parte universitaria donde se han realizado varios trabajos entorno a la optimización por medios de software CAE, CAD y FEA, pero se ha visto muy poco en la industria ya que muchas de las tecnologías innovadoras de productos o servicios vienen implementadas por industrias de países desarrollados, es así que este proyecto quiere de un proceso de evolución abrir una propuesta que se pueda materializar con los procesos que aplican en la industria nacional y así disminuir la brecha que existe entre la Industria y la academia en el país.

14

4. OBJETIVOS

4.1 OBJETIVO GENERAL Diseñar una máquina para destalonar el alambre de las llantas para la industria del reciclaje nacional. 4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Recolectar información acerca de los diferentes tipos de llantas en el mercado nacional, formas de extracción del alambre interno y seguido de ello aplicar una metodología válida de diseño que permita decidir el diseño a trabajar para la máquina.

Plantear y evaluar las alternativas de diseño según los resultados que aporte el método de diseño a aplicar.

Dimensionar los elementos que constituyen la máquina.

Hacer la simulación por el método de elementos finitos de los componentes de la máquina que lo requieran.

Hacer un análisis de costos de la construcción de la máquina.

15

5. MARCO TEÓRICO

5.1 ¿CÓMO ES EL FUNCIONAMIENTO DE UNA DESTALONADORA HIDRÁULICA? La Destalonadora de llanta tiene como función principal proporcionar una eficaz trituración de las llantas, esto lo logra extrayendo el alambre que se encuentra en el interior de las llantas, la retirada del cordón de alambre de acero es de suma importancia antes de la trituración y gracias a ésta tarea se disminuye el costo de mantenimiento de las trituradoras. Generalmente una destalonadora está compuesta por un cilindro hidráulico con su respectiva unidad que tiene conexión a un gancho de alta resistencia, dicho gancho tiene entrada a una placa fija en acero la cual impide el movimiento de la llanta mientras el gancho realiza la tarea de extraer el alambre como se ilustra en la (figura 1).

Figura 1. Funcionamiento máquina destalonadora. 5.2 MÁQUINAS PARA EXTRAER EL TALÓN DE LAS LLANTAS En el mercado nacional hay otro tipo de máquinas que desarrollan la tarea de destalonar llantas, métodos como extracción por medio de discos son usados con la desventaja que se deben realizar cambios con frecuencia en sus herramientas principales ya que los discos de corte sufren rápidamente de deterioro por desgaste, al igual es un método que requiere de mucho tiempo para cumplir su función.

16

Por otro lado hay máquinas que usan el principio de un taladro vertical para cumplir con dicha labor, su fabricación no cumple con estándares de seguridad lo cual no asegura al operario tranquilidad al momento de ejecutar su labor de igual manera el corte de material de esta forma representa pérdida en la materia prima que será recuperda, por lo anterior es un método que no aplica si se habla de una recuperación en masa de material. 5.3 LLANTAS EN EL MERCADO NACIONAL. En el mercado nacional excisten diferentes tipos de llantas, se clasifican en 3 grandes grupos, de acuerdo con su método de construcción:

- Convencionales: Se caracterizan porque sus lonas internas de nylon son instaladas de manera cruzada formando un ángulo entre 25 y 40 grados con respecto a la dirección de rodamiento, se les incluyen cinturones de refuerzo.

- Radiales y sellomatic: su carcasa está formada por dos lonas superpuestas en línea recta de aro a aro formando un ángulo de 90 grados con la dirección de rodamiento.llevan cuatro cinturones A las radiales de acero, además de las bandas de nylon, se les instalan una o dos bandas de acero trenzado. Las de camión son construidas en líneas generales de la misma manera que las de automóvil. Se diferencian en el labrado y según su uso. Para la industria del reciclaje hay cavidad para este tipo de llantas.

Existe llantas con o sin cámara por ejemplo las TT (tubetype) tienen una cámara que puede ser llenada con aire, agua, espuma ó una mezcla su uso es para aplicaciones especiales como en la industria agrícola, aero naves, vehículos. Entre otros. Los neumáticos TL (Tubeless) no tienen cámara, impiden que salga el aire gracias a su cierre hermético entre neumático y el aro o rin, dicho cierre es producido por la parte llamada talón que contiene aros de acero en su interior. Casi todos vehículo en la actualidad usa esta tecnología 5.4 ¿PARA QUÉ SIRVE LA METODOLOGÍA DEL QFD? La metodología del QFD es una estrategia de diseño para implementar la función de calidad QFD, por las siglas inglesas de (Quality Función Deployment) o despliegue de la función de calidad en la cual por medio de métodos se observa y se escucha lo que el mercado solicita, es escuchar la voz del cliente para así mismo cumplir en gran parte las expectativas que tiene esté acerca del producto, en este proceso de diseño se desea establecer una serie de demandas establecidas por el cliente para posteriormente jerarquizarlas mediante el grado de importancia, para aplicar los mayores recursos en las demandas y expectativas de mayor valor pero a la vez no descuidar los demás aspectos o requerimientos que se solicita.

17

Para establecer una metodología práctica se utiliza una matriz de calidad también llamada la “la casa de la calidad” para plantear y relacionar los requerimientos del cliente, los parámetros de diseño, la competencia o el “bench marking”, el valor agregado y llegar a una serie de diseños conceptuales que me puedan generar una serie de posibilidades a la solución del problema Esta técnica del QFD nació en Japón en la década de 1960 y sus metologias se fueron expandiendo hasta el día de hoy. Desde sus inicios fue considerada parte fundamental en la gestión total de la calidad, conocida en aquel país como Total Quality Control (TQC), y fue diseñada específicamente para la creación de nuevas aplicaciones y productos. En esta época se empezó a valorar la importancia de la calidad del diseño, y esta sirvió como una palanca motivadora para la creación del QFD. Otro elemento de incentivo fue que, en el tiempo previo a la etapa de producción, no existían gráficas de control de calidad de los procesos; en palabras de Akao, uno de los creadores del concepto del QFD: "En el momento en que se determina la calidad del diseño, deberían existir los puntos críticos de aseguramiento de la calidad necesarios para asegurar ciertas cualidades. Me pregunté entonces por qué no podíamos destacar estos puntos críticos en la gráfica de control de calidad del proceso como puntos predeterminados de control o puntos de verificación para la actividad de manufactura, antes de comenzar con la producción." La gran importancia y ventajas del QFD es que integra en la matriz de calidad los aspectos más importantes al empezar un diseño de un producto, ya que es un gráfico que reúne tanto los requerimientos del cliente, menciona las características técnicas para satisfacerlos y da la posibilidad de evaluar el producto a diseñar con productos que ya se hayan fabricado, pero la ventaja de esta metodología no solo se basa en un gráfico, sino que ayuda a establecer una idea en general para brindar una mayor información a todos los integrantes del proyecto para así lograr una mayor calidad ya que cada elemento del proyecto va enfocado hacia el mismo objetivo ya que este va estar más claro y de esta forma, se comprende mejor la importancia de los datos, se facilita el diálogo, se asignan prioridades, y se establecen métricas todo ello sin perder el contacto con el cliente y con los productos de los competidores Como no lo menciona el artículo Enrique Yacussi y Fernando Martin es su artículo acerca del QFD 5 “Más allá de estos enfoques cuantitativos—cuya relevancia en las etapas iniciales de un programa de calidad comentamos—el QFD se caracteriza por su carácter cualitativo. En las últimas décadas viene haciéndose notoria una tendencia de trabajo que, sin descuidar el análisis estadístico en las aplicaciones del marketing, presta especial atención a los elementos cualitativos, que permiten conocer mejor al cliente y contribuir a un tiempo al control de los costos: el QFD se inscribe en esta tendencia”

18

Es así que gracias a QFD se puede llegar a excelentes conclusiones como las que le han arrojado a compañías que han utilizado esta metodología por años como compañías japonesas como TOYOTA o compañías norteamericanas como la FORD que muestra las grandes ventajas entorno a la competitividad en el sector industrial.

5.5. MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS

MEF en castellano o FEM en inglés) es un método numérico mediante el cual por matrices y ecuaciones diferenciales se pueden obtener aproximaciones de análisis a soluciones de problemas de ingeniería y física, donde inicialmente se utilizaba para solucionar problemas de geometría complicadas de estructuras mecánicas pero al paso de los años se fue adoptando para múltiples propósitos, como análisis de fluidos, transferencia de calor y optimización entre otros.

El MEF permite obtener soluciones numéricas acertadas sobre un cuerpo, estructura o dominio, al cual se le aplican una serie de condiciones que pueden ser simuladas a través de funciones matemáticas, al interior de cada elemento es analizado por medio de la división de este en puntos significativos también denominados Nodos, el conjunto de nodos crea una malla que representa una idealización del elemento lo que permite el análisis de todo el conjunto, el conjunto de elementos presentes en un análisis por FEM forma una interacción del dominio también denominada discretización, que ayuda a construir un algoritmo de proyección sencilla, logrando conjuntamente que la solución por el método de elementos finitos sea generalmente exacta en un conjunto de puntos. La solución de algoritmos por elementos finitos conlleva a una serie etapas que inicia con la reformulación del problemas en forma variacional, el dominio de variables independientes deben dividirse mediante subdominios llamados elementos finitos asociados a espacios vectoriales, permitiendo la solución aproximada numérica a través de una combinación lineal en dicho espacio vectorial, posteriormente se obtiene la proyección del problema variacional sobre el elemento finito, y dando lugar a un número de ecuaciones finitas de las cuales las incógnitas presentes serán iguales los espacios vectoriales de elementos finitos, por último la etapa de la realización del cálculo numérico para dar solución al problema. La teoría de la optimización está constituida por una serie de resultados, relacionados con métodos numéricos enfatizados en buscar la mejor elección en un conjunto de alternativas, sin tener necesariamente que evaluar todas las alternativas , los diferentes tipos de optimización dependen de las variables de diseño utilizadas, que por lo general para evaluar proyecto del área ingenieril se basan en cuatro ítems, el primero `por lo general se plantea como un ítem fijo y corresponde a material de trabajo, los otros parámetros son las propiedades de la sección, la geometría y la topología de la estructura.

19

5.6. DIAGRAMA ESTÁTICO EN UNA PLACA Las placas poseen estructuras continuas, y donde su espesor es constante o variable y mucho menor que las dimensiones transversales de elemento, la teoría expresada por Kirchhoff en 1850, donde menciona que las secciones rectas que se encuentran perpendiculares al plano medio de la placa permanezcan rectas y perpendiculares al plano, y en consecuencia el giro que sufre una sección recta perpendicular al plano medio de la placa es igual a la pendiente de dicho plano ver figura , implican despreciar la deformación cortante existente transversalmente.

Figura 2. Placa plana a flexión.

EL estado de tensiones en la placa tiene cinco componentes ver figura, para simplificar el análisis, estas tensiones se agrupan en dos vectores diferentes, dado que los esfuerzos en el eje z son iguales a cero, solo existen las tres deformaciones unitarias situadas en el plano XY, la relación entre la tensión y las deformaciones unitarias es.

20

Figura 3. Estado de tensiones en una placa

Siendo D la matriz elástica y 0 ε el vector de deformaciones unitarias iniciales. Cuando está originado por una variación de temperatura T este vector tiene el valor siguiente: Las tensiones cortantes verticales son proporcionales a las deformaciones unitarias correspondientes y que según la hipótesis de deformación efectuada son ambas nulas

Las tensiones cortantes verticales son proporcionales a las deformaciones unitarias correspondientes y que según la hipótesis de deformación efectuada son ambas nulas Los esfuerzos internos correspondientes a tensiones se dividen en momentos flectores que son el momento estático de las tensiones respecto al plano medio de la placa, por unidad de anchura de la misma, el momento torsor que indica el momento estático de las tensiones cortantes situadas en el plano de la placa, respecto al plano medio de la misma, y por unidad de anchura y por ultimo Esfuerzos cortantes. Son la resultante de las tensiones cortantes transversales a la placa

21

Figura 4. Esfuerzos de flexión y esfuerzos cortantes y de torsión en una placa 5.7. ESQUEMA DINÁMICO DE UNA PLACA El análisis de una estructura sometida a fuerzas exteriores que son variables con el tiempo y por lo cual sus deformaciones y tensiones también varían con el tiempo, dando lugar a un análisis de tipo dinámico, en el que además de los elementos presentes en el sistema como son, hay que tener en cuenta también sus características de inercia que en general serán fuerzas de volumen, fuerzas de superficie, y fuerzas puntuales. Utilizando el principio de D’Alembert, se aplican sobre el sólido las fuerzas de inercia producidas por las aceleraciones, las cuales tienen la consideración de fuerzas distribuidas sobre todo el volumen del sólido y cuyo valor es:

La ecuación de equilibrio del sólido se puede obtener de la misma forma que para el caso estático, sin más que incluir entre las fuerzas de volumen a las fuerzas de inercia.

El aplicarse sobre el sólido una variación virtual al campo de deformaciones δu, el trabajo virtual producido por las fuerzas de volumen y de superficie es:

22

El trabajo virtual producido por las fuerzas de inercia es:

Según el principio de Hamilton equivalente en régimen dinámico al principio de la mínima energía potencial, se define la función lagrangiana L=T-U-V, con lo que el principio puede enunciarse diciendo que: de todas las posibles configuraciones que una estructura puede adoptar a lo largo de un intervalo de tiempo [t1, t2], aquélla que satisface el equilibrio es la que hace estacionaria la integral de la lagrangiana L durante dicho intervalo de tiempo. Si se considera un elemento cualquiera, sobre él actúan las siguientes fuerzas: las fuerzas exteriores de volumen, las fuerzas exteriores de superficie aplicadas en el contorno libre del elemento, y las fuerzas interiores de superficie aplicadas en el contorno de unión del elemento con los elementos vecinos, que son desconocidas. Se consideran asimismo fuerzas puntuales aplicadas sobre sus nudos como se indica en la figura

Figura 5. Fuerzas aplicadas sobre un elemento y las fuerzas nodales equivalentes a la fuerzas de conexión. Aplicando el principio del trabajo virtual, se obtiene la ecuación de equilibrio dinámico del elemento:

Comparando con la ecuación obtenida en el caso estático, se identifican en ella los mismos términos que en dicho caso estático, y un único término nuevo, que

23

corresponde a las fuerzas de inercia, el nuevo término, se identifica la matriz de inercia del elemento:

Esta matriz representa la distribución de masas en el interior del elemento y en consecuencia define las fuerzas de inercia que aparecen en sus grados de libertad, al aplicarse unas aceleraciones unitarias a dichos grados de libertad.

6. METODOLOGÍA GENERAL

Realizar un estudio preliminar de la composición de las llantas y sus propiedades mecánicas.

Desarrollar el análisis de la necesidad y contexto actual de las máquinas para

destalonar llanta.

Definir requerimientos del cliente Definir requerimientos de diseño Realizar un bench marking Realizar la matriz de calidad

Analizar el comportamiento mecánico estructural de una máquina para destalonar existente en el mercado.

Simplificar el modelo 3D existente en un programa CAD Simular el diseño actual con cargas estáticas a la que se va a estar

sometido Simular el diseño actual en cargas dinámicas a la que va estar sometido

Plantear geometrías simplificadas para el diseño modificado que se desea plantear y calcular unidad hidráulica.

Parametrizar las principales variables del diseño Generar tres diseños conceptuales a partir de los principales parámetros. Definir el diseño conceptual más óptimo.

Realizar la validación y refinamiento de la solución seleccionada Realizar el diseño en Software CAD

Realizar análisis estático por medio de un software FEA Análisis dinámico por medio de un software FEA Realizar diseño final

Buscar los materiales óptimos para la aplicación del diseño realizado Realizar una investigación sobre materiales existentes en el mercado . que cumplan con los requerimientos de diseño.

Hacer un análisis aproximado de costo de la construcción de la máquina.

24

7. ESPECIFICACIONES DE LA MÁQUINA Como diseñadores es importante aplicar la calidad para ejecutar el desarrollo, de lo anterior es importante trabajar en el diseño para la calidad, es necesario cumplir unos parámetros o requisitos del cliente o el mercado en general para cada proceso que involucre el diseño y la fabricación de un producto. En el presente proyecto, se busca llegar al aseguramiento de la calidad en el proceso de diseño y posterior simulación, en primer lugar se buscan las especificaciones técnicas de la máquina a partir de lo que el mercado desea y el criterio del diseñar adapta al respecto. Para ello se realiza la casa de la calidad3. 7.1 CASA DE LA CALIDAD Se utilizó el QFD que permitió entender la prioridad de las necesidades según clientes de éste tipo de máquinas y a partir de ello se encuentra la prioridad de las necesidades de los clientes, para proponer una respuesta innovadora a esas necesidades, a través de la mejora continua de los productos y servicios.

7.1.1 Voz del usuario

A partir de las sugerencias de las empresas: mecanizados Santamaría, promaquiplast Ltda y Grupo Gercons S.A, la máquina debe cumplir con las siguientes características: Debe de ser de bajo costo, funcionar para varios tamaños de llantas, debe ser compacta, bajo costo en su mantenimiento, trabajar con un gancho.

7.1.2 Voz del ingeniero

Al obtener los requerimientos del usuario se procede a traducirlos a especificaciones técnicas. Costo máquina, versátil, volumen de máquina, calidad de materiales, herramienta fija (gancho). A partir de estos criterios se construye la casa de calidad presentada en el ANEXO 1.

3 Riva C. (2002), Diseño concurrente, Editorial UPC, primera edición Barcelona, pgs 117-

184

25

7.1.3 Resultados de la casa de la calidad

Luego de realizar la casa de la calidad, se muestran los resultados obtenidos en las tablas 1 y 2 en las cuales se ordena según su importancia las necesidades y deseos en la industria y el criterio del diseñador respectivamente.

PUESTO CRITERIO PONDERACIÓN

2 BAJAR CALIBRES DE MATERIAL 7,428571429

4 ADAPTABLE A DIVERSOS TAMAÑOS DE LLANTAS 3,612244898

1 DISMINUIR TAMAÑO DE MÁQUINA 13,55102041

3 MATERIALES DE CALIDAD 6,857142857

5 HERRAMIENTA SUJETA A CILINDRO HIDRAULICO 1

Tabla 1. Resultados casa de la calidad. Elaboración propia. 7.2 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS Para las especificaciones se van a considerar factores ambientales, realidad de productos, materia prima, máquina en el mercado local, costos entre otros. Inicialmente se marcarán las funciones que deberá realizar la máquina: Función: la máquina debe destalonar la mayor cantidad de tamaños de llantas que se encuentren en el mercado. Materiales: la máquina debe tener un gancho para la extracción del alambre Fuerza: La máquina tendrá la capacidad de romper el caucho y mantener el alambre del talón para extraer intacto. Seguridad y ergonomía: la máquina arrojará el alambre a un costado y mantendrá los residuos de la llanta en otro.

8. ESTUDIO Y SELECCIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE DISEÑO 8.1 ANÁLISIS FUNCIONAL A continuación se desglosan las funciones de la máquina para llegar a su objetivo final, dicho objetivo se convierte en la función general, cuenta con entradas y salidas. La función principal de la máquina es extraer alambre del talón de la llanta, este será el nivel 0 ver (figura 6). De aquí se desarrollan las funciones a realizar de la máquina

26

Figura 6. Nivel 0. Elaboración propia En el siguiente nivel las entradas y salidas del nivel 0 se mantienen, las funciones que se van a mostrar servirán para cumplir las especificaciones. En el Nivel 1 ver (figura 7) se aprecian funciones más generales con sus entradas y salidas ya se convierten en operaciones, que a su vez necesitan de otro nivel para ser solucionadas.

Figura 7. Nivel 1. Elaboración propia Ya en el Nivel 2 ver (figura 8) que se convierte en el último nivel, es completamente detallada cada función que debe cumplir la máquina con sus entradas, salidas y empalmes.

Figura 8. Nivel 2. Elaboración propia 8.2. DETERMINACIÓN DE LOS MÓDULOS. Ya se entienden las funciones que cumple la máquina de manera detallada, es necesario agruparlas en módulos que van a cumplir de manera separada las funciones, de esta forma se puede usar cada módulo en forma independiente para otras máquinas.

27

Corresponde como diseñador agrupar las funciones para generar una solución sencilla que cumpla con las especificaciones. Los módulos propuestos para la destalonadora se muestran a continuación en la (figura 9).

Figura 9. Módulos de la máquina. Elaboración propia 8.3. SOLUCIÓN DE LOS MÓDULOS De acuerdo con lo establecido cada módulo necesita un desarrollo o solución, de esta forma se procede a dar solución a cada uno: sistema de alimentación, sistema de destalonado y sistema de salida respectivamente.

8.3.1. Modulo 1: Sistema de alimentación de la máquina

Traslado de la llanta a la máquina: El transporte de la llanta a la pala o soporte donde se posa para iniciar el proceso es algo de detalle y automatizar dicho proceso incrementaría costos además lleva a temas que no abarca el objetivo principal de la máquina (extraer el alambre del talón de la llanta). Es una tarea que corresponde al operario de la máquina ver (figura 10).

Figura 10. Operario con llanta Fuente: Propia.

28

Ingreso de materia prima al sistema de destalonado: Se propone una pala con movimiento vertical ver (figura 11) para soportar la llanta a la cual se le ha de extraer el alambre, al usar una pala con movimiento es necesario entrar a evaluar el costo de darle movimiento a la misma por medio de un sistema hidráulico, por potencia humana o simplemente por motor, además del sistema de transmisión de potencia.

Figura 11. Pala con movimiento vertical fuente: Propia.

Por otro lado se propone una pala estática ver (figura 12) que puede ir soldada, y que hará las veces de repisa para recibir la llanta.

Figura 12. Pala estática Fuente: Propia.

29

A continuación en la (figura 13) se presentan las alternativas para el desarrollo del módulo 1 donde interviene lo anteriormente propuesto.

Figura 13. Alternativa a módulo 1 Fuente: Propia.

Se emplea el método ordinal corregido de criterios ponderados (Riba, 2002), en este caso los criterios de valoración son:

El qué tan fácil ingresa el material al siguiente sistema, capacidad, menor costo ver (tabla 2).

Tabla 2. Evaluación de criterios para Módulo 1. Elaboración propia

30

Con la ponderación de criterios, se evalúa cada solución con cada criterio de allí salen las (tablas 3 y 4) ubicando en orden de cumplimiento a las soluciones.

facilidad de alimentación solución 1 solución 2 ∑+1 ponderado

solución 1 0,5 1,5 0,5

solución 2 0,5 1,5 0,5

suma 3 1

Solución 1=solución 2 Tabla 3. Evaluación de las soluciones en la facilidad de alimentación. Elaboración

propia

Capacidad solución 1 solución 2 ∑+1 ponderado

solución 1 0,5 1,5 0,5

solución 2 0,5 1,5 0,5

suma 3 1

Solución 1=solución 2 Tabla 4. Evaluación de las soluciones en capacidad. Elaboración propia

Costo solución 1 solución 2 ∑+1 ponderado

solución 1 0,15 1,15 0,15

solución 2 0,85 1,85 0,85

suma 3 1

Solución 2>solución 2 Tabla 5. Evaluación de las soluciones en costo. Elaboración propia

Al realizar las evaluaciones de los criterios (tabla 5), frente a las alternativas, se procede a la muestra de conclusiones del proceso realizado. Las conclusiones se presentan en la (tabla 6).

31

Conclusions facilidad de alimentación capacidad costo ∑ prioridad

solución 1 0,5 0,5 0,15 1,15 2

solución 2 0,5 0,5 0,85 1,85 1

Tabla 6. Conclusión Módulo 1. Elaboración propia

Se puede concluir que la solución 2 es la que más se ajusta a los criterios de selección, en este caso se usa la solución 2, una persona llevará las llantas a una base soldada (pala estática). 8.3.2. Modulo 2: Sistema de destalonado

Se sigue el mismo procedimiento del módulo anterior teniendo presente que la única función que se evalúa en éste módulo es la de destalonar la llanta. 8.3.2.1. Selección de alternativa.

El destalonado corresponde al procedimiento mediante el cual se extrae de la llanta la mayor cantidad de alambre de sus costados (talón), este procedimiento puede realizarse de tres formas: rotación de la llanta con el corte de una herramienta, rotación de una herramienta con la llanta estática ó por medio de un gancho destalonador.

Para éste caso gracias a los resultados de la casa de la calidad se tiene la condición de usar un gancho fijo ver (figura 14).

Figura 14. Esquema gancho para destalonar Fuente: Propia.

8.3.3. Modulo 3: Sistema de salida

Módulo sistema de salida se compone de dos funciones específicas salida de alambre (talón) y entrega de la llanta destalonada.

32

8.3.3.1. Salida de alambre.

Al terminar el proceso de destalonado, el alambre sale de la placa de destalonado y queda en circulación libre, razón por la cual se plantean dos métodos para una salida efectiva de material. Una salida directa es el método más económico y más útil, el alambre que sale tiene otras utilidades las cuales no serán tratadas, pero, agruparlo trae beneficios. La única desventaja de agruparlo es que al llegar a una gran cantidad de alambre agrupado se requiere de personal para la circulación del mismo. Si se usa una banda transportadora, aunque la evacuación de alambre es veloz el incremento de costos es de evaluar.

8.3.3.2. Entrega de llanta destalonada.

La llanta destalonada en general no tiene movimiento más que el que le produce el gancho, la entrega puede automatizarse por medio de cilindros hidráulicos ó por banda transportadora, ambos procesos demandan costos y pueden ser reemplazdos por el mismo personal.

8.3.3.3. Alternativas del módulo 3.

Para poder establecer distintas alternativas que brinden solución al módulo, se realiza una combinación de cada solución como se muestra en la (figura 15).

Figura 15. Alternativas módulo 3: Elaboración propia.

Se ejecuta nuevamente el procedimiento de diseño concurrente y se

33

determinan los criterios de valoración determinantes del módulo tres: Extracción del alambre: que se trata de la capacidad de extraer el talón sin afectar o disminuir el tamaño del caucho a recuperar. Versatilidad: que se refiere a que se pueda adaptar al mayor tamaño de llantas. Costo del sistema: que se considera importante por la limitación económica del mercado nacional. La ponderación de los criterios se presenta a continuación en la (tabla 7), sus respectivas evaluaciones de posibles soluciones se muestran en las (tablas 8, 9 y 10).

CRITERIO extraccion de alambre

versatilidad costo del sistema

∑+1 ponderado

extraccion de alambre 0.5 1 2.50 0.42

Versatilidad 0.5 1 2.50 0.42

costo del sistema 0 0 1.00 0.17

suma 6.00 1.00

extracción de alambre=Versatilidad>costo del sistema

Tabla 7. Evaluación de criterios para Módulo 3. Elaboración propia

extraccion de alambre

solución 1

solucion 2

solución 3

solución 4

∑+1 ponderado

solución 1 1 0 0 2 0.2

solucion 2 0 0 0 1 0.1

solución 3 1 1 1 4 0.4

solución 4 1 1 0 3 0.3

suma 10 1.0

solución 3 > solución 4 > solución 1 > solución 2

Tabla 8. Evaluación de las soluciones respecto a la capacidad de extracción de alambre. Elaboración propia

34

Versatilidad solución 1

solucion 2

solución 3

solución 4

∑+1 ponderado

solución 1 1 0 0 2 0.2

solucion 2 0 0 0 1 0.1

solución 3 1 1 1 4 0.4

solución 4 1 1 0 3 0.3

suma 10 1.0

solución 3 > solución 4 > solución 1 > solución 2

Tabla 9. Evaluación de las soluciones respecto a la versatilidad. Elaboración propi

Costo del sistema solución 1

solucion 2

solución 3

solución 4

∑+1 ponderado

solución 1 0.5 1 1 2.5 0.33

solucion 2 0.5 1 1 2.5 0.33

solución 3 0 0 0.5 1.0 0.13

solución 4 0 0 0.5 1.5 0.2

suma 7.5 1.0

solución 1 = solución 2 > solución 4 > solución 3

Tabla 10. Evaluación de las soluciones respecto al costo. Elaboración propia Al realizar la evaluación de cada uno de los criterios versus las alternativas de solución se muestran las conclusiones en la (tabla 11).

Costo del sistema solución 1

solucion 2

solución 3

∑+1 ponderado

solución 1 0.08 0.08 0.06 0.22 3

solucion 2 0.04 0.04 0.06 0.14 4

solución 3 0.17 0.17 0.02 0.36 1

solución 4 0.13 0.13 0.03 0.28 2

Tabla 11. Conclusiones del módulo. Elaboración propia

En la (tabla 11) se concluye que la solución más acorde a los criterios de evaluación planteados es la solución número 2: La salida de alambre es por una tolva direccionada y la entrega de la llanta al siguiente proceso es por medio del personal operativo.

9. SELECCIÓN DE COMPONENTES

9.1SELECCIÓN DEL CILINDRO HIDRAULICO 9.1.1 Funcionamiento del fluido en el sistema El fluido inicia su recorrido desde la unidad hidráulica donde se encuentra

35

almacenado, hay un filtro de succión que retiene partículas que pueden dañar el sistema causando la descalibración. El fluido es transportado por la bomba que a su vez es impulsada por un motor eléctrico con un acoplamiento para la transmisión mecánica hacia la válvula check evitando cualquier posibilidad de retorno del fluido, de allí se dirige a la válvula reguladora de presión que se encuentra calibrada a una medida de presión un tanto mayor a la presión máxima de trabajo esto para evitar cualquier inconveniente por sobrepresión. La válvula reguladora de presión depende del material a trabajar en la aplicación deseada se busca una fuerza de corte para el caucho de la llanta que a su vez no supere la fuerza necesaria para cortar el alambre del talón, dicha válvula entrega la presión requerida y dirije el fluido a la válvula direccional, la cual es accionada mediante un pulso eléctrico, inicia la entrada del fluido al cilindro y éste inicia su carreta de avance. La válvula reguladora de presión tiene calibrado el peso constante de las placas. 9.1.2 Cáculo y dimensiones del cilíndro Se utiliza la fórmula para calcular presión.

𝑃 =𝐹

𝐴

(1) Despejando A

𝐴 =𝐹

𝑃

(2)

La fuerza aproximada para llegar a la rotura del caucho utilizado en la construcción de llantas es de unos (35585,773 N)4, para los fabricantes consultados en la construcción de la casa de calidad, una referencia que no falla en cuanto a la presión a usar en este tipo de maquinaria es de 4000 Psi.

A= 8000 lbf/ 4000 lb/in2

A= 2 𝑖𝑛2 Es necesario calcular el área del pistón en el cual será aplicada la fuerza de

8000 lbf, cuando se considera una presión de trabajo de 4000 lb/in2. Para el diámetro del pistón se utiliza la siguiente expresión:

𝐴 =𝜋𝑑2

4 (3)

𝑑 = √4𝐴/𝜋

4 Grover Mikell P.(2007) Fundamentos de manufactura moderna, Editorial Mc Graw-Hill, tercera edición, Pgs 543 a 566.

36

𝑑 =√4(2)

𝜋

d= 1,59 in

A partir del anexo de los cilindros hidráulicos (ANEXO 2) se busca un cilindro cuyo diámetro de pistón sea de 1,59 in, debido a temas de estandarización dicho diámetro no está en existencia, razón por la cual se toma el diámetro aproximadamente superior, de lo anterior se cuenta con un cilindro de 40,38 mm se toma el diámetro siguiente que haya en existencia 50 mm ver (figura 18). El cilíndro es de 8000 lbf La presión máxima de 4000 psi equivalen aproximadamente a 276 bar. En este caso se propone una carrera que oscile entre los 1.5m y los 2m Estos requisitos son suficientes para comenzar la búsqueda de un cilindro que se ajuste a las necesidades. Antes, será necesario también determinar el tipo de apoyo que tendrá dentro de la destalonadora ya que éste dato será crucial a la hora de dimensionar el elemento de pandeo. Para dichas indicaciones se sigue el anexo del fabricante ver (figura 16).

Figura 16. Tipos de sujeciones del cilindro. Fuente: Catálogo del fabricante

Se encuentra la fijación tipo biarticulado para conseguir que el pistón trabaje únicamente a traccnión y compresión así se reducen al máximo los esfuerzos a flexión. Así Lk =L, L corresponde a la longitud del cilíndro recogido además de la carrera del vástago. Con el proceso de selección del catálogo se tiene:

Lk=L=1.5 x 2=3 m= 3000 mm

37

El área requerida son 2 𝑖𝑛2 que en 𝑐𝑚2 son A1 req = 12,90 𝑐𝑚2. Con los datos obtenidos se realiza la búqueda en la tabla F vs Lk ver (figura 17).

Figura 17. Iteración con la gráfica F vs Lk. Fuente: Catálogo del fabricante

Con una fuerza de 35585,773 N.

Figura 18. Selección de cilindro tras la primera iteración. Fuente: Catálogo del

fabricante

Con un vástago de 70 mm se tiene un área A1 de 78,54 𝑐𝑚2 con el área de

la sección del vástago ya calculada que es de 12,9 𝑐𝑚2 se aproxima a la

siguiente área mayor próxima que es de 15,9 𝑐𝑚2 ver (figura 18), dónde se cumple la condición de que A1>A1req. El diámertro del pistón será de 100

38

mm. Se procede a calcular la longitud de pandeo, que será la distancia entre rótulas ver (figura 19).

Lk = X0 + carrera + carrera + CH (4)

Figura 19. Parámetro X0 para el cilindro de destalonado. Fuente: Catálogo del fabricante.

39

A continuación se observa en la tabla de rótulas las dimensiones de éstas ver (figura 20).

Figura 20. Dimensiones de las rótulas y sujeciones de los cilindros. Fuente:

Catálogo del fabricante.

Se encuentra que la dimensión X0= 300 mm y la rosca del vástago será M48 X 2, con el parámetro CH = 140 mm, se calcula la longitud real de pandeo.

Lk = X0 + carrera + carrera + CH (5)

Lk=300mm + 1500mm + 1500mm + 140mm = 3440mm

40

Figura 21. Iteración con la gráfica F vs Lk. Fuente: Catálogo del fabricante

Al acudir nuevamente a la gráfica de pandeo (figura 21) el cilindro cumple con las especificaciones propuestas por tanto será la elección final. 9.1.3 Caudal de trabajo Es necesario el cálculo del caudal para la selección del motor y la bomba:

Q= A*v (6) Q= Caudal de la bomba A= Area interna del cilindro hidráulico = 78,54 cm^2 v= Velocidad de desplazamiento del fluido = 2 cm/s Q= 78,54 cm * 2 cm/s = 157,08 cm^3/s= 0,15708 L/s 9.1.4 Cálculo de potencia y motor Si se define la potencia como la fuerza ejercida por unidad de tiempo entonces:

(7)

P= 35585,773 N x 0,02 m/s = 711,7154 W = 0,9544 Hp Con la potencia de aproximadamente 1 Hp se selecciona por catálogo un motor trifásico con jaula de ardilla HSFO 539 de 1,5 (HP) de 1800 rev/min las

41

especificaciones se muestran en el ANEXO 4. 9.1.5 Cálculo de bomba hidráulica. Para seleccionar la bomba es necesario el conocimiento de su desplazamiento, la cantidad de caudal que maneja por revolución del motor así:

Desplazamiento= Q/rpm = 157,08 CMDesplazamiento= Q/rpm = 9424,8 (cm^3/min)/1800 rpm.

= 5,236 cm^3/rev Con este dato se selecciona una bomba de engranajes marca Bezares con número de serie BR 8 5014006 con las especificaciones técticas indicadas en el ANEXO 5. 9.1.6 Mangueras hidráulicas Es necesario para la conducción del fluido el uso de mangueras flexibles ya que para distacias cortas son recomendadas, se evita el uso de accesorios galvanizados dado que el zinc puede reaccionar con aditivos que formen parte del fluido hidráulico. Es necesario revisar las velocidades del fluido dentro de las mangueras, las velocidades recomendadas se muestran en el (ANEXO 6). Las velocidades recomendadas en mangueras hidraúlicas se muentran a continuación en la (tabla 12).

Tabla 12. Velocidades recomendadas en mangueras hidráulicas. Catálogo

Convarrobias e Hijo LTDA.

Con las velocidades recomendadas y el caudal calculado de 0,15708 L/s se puede llegar al diàmetro interior de las manqueras con sus respectivas velocidades como se indica en la (tabla 13).

42

Tabla 13. Diàmetros internos de las mangueras. Elaborada por los autores

9.1.7 Fluido hidrulico Es la base principal del sistema, por medio de éste se transmite la fuerza deseada, tranmite presión, disipa el calor que es producto de la transformación de energía y protege a los elementos de la corrosión. Los mas utilizados son los aceites minerales que poseen propiedades como: características antiespumantes y buena resistencia a la occidación además de las características ya mencionadas, por tales motivos se usará un aceite mineral para el diseño.

La presión del fluido hidráulico será de 281 Kg/𝑐𝑚2 y por experiencia se tiene que la temperatura de trabajo se encuentra en un rango entre los 70 y 85 ˚C. Con los datos especificados se escoge un aceite ISO 150 cuyas características se muestran en el ANEXO 7 9.1.8 Unidad de depósito del fluido Comunmente se utiliza un tanque presurizado porque en sus características se ve que es completamente sellado lo cual evita la suciedad y la humedad en el fluido, también se evitan las fugas en el fluido. En depósito de fluido a su vez separa el aire del fluido, también sirve como elemento disipador de calor, a través de las paredes del tanque se refrigera el fluido. El depósito cuenta con: tapa de llenado, válvula de alivio, rejilla de llenado, tubo de llenado, deflectores, tuberías de suministro y retorno y drenaje. En la figura (figura 22) se muestra un tanque de almacenamiento de fluido con todas sus partes

43

Figura 22 tanque presurizado fuente: http://industrial-

automatica.blogspot.com/2011/06deposito-hidraulicos.html

9.1.9 Válvulas a utilizar Las válvulas cumplen la función de controlar el funcionamiento de los actuadores ya que regulan presión, caudal, guían el camino del aceite y envía señales. Para la destalonadora se van autilizar dos válvulas: Válvula modular accionada por solenoide: estas válvulas están diseñadas para realizar varias funciones según el diseño deseado, se escoge según recomendación de los fabricantes la VEF-15160-D las especificaciones técnicas se muestran en el ANEXO 8. La vávula cuenta con dos accesorios una válvula de alivio y una válvula antiretorno. Válvula de control direccional: Controla que el fluido siga por la dirección correcta por recomendación se utiliza la válvula RPC3-TN2-43 ver ANEXO 9. 9.1.10 Sistema de control Es el encargado de dar la señal para realizar el destalonado por medio de los pulsadores a continuación en la (figura 23) se muestra el esquema de funcionamiento del sistema de control.

44

Figura 23 Esquema del sistema de control fuente: propia.

Donde:

1. Fluido hidráulico. 2. Depósito del fluido. 3. Motor eléctrico. 4. Bomba hidráulica. 5. Mangueras hidráulicas. 6. Válvula de control direccional 7. Válvula modular accionada por solenoide. 8. Cilindro hidráulico. 9. Pulsadores.

9.2 SELECCIÓN DE LA PLACA ESTÁTICA PARA DESTALONADO Y DIMENSIONES La placa para destalonado debe tener para su diseño consideraciones generales, las cargas que actúan en la misma se deben estimar.

9.2.1. Consideraciones generales

Entre sus funciones se encuentra la de impedir el paso de la parte constituida por caucho de la llanta y la de permitir el paso del alambre al igual que la de permitir el paso libre del gancho destalonador, las consideraciones que se evalúan serán geometría, material y dimensiones.

45

9.2.1.1. Geometría.

La placa será rectángular para su fácil fabricación, tendrá en su altura media una geometría extraida para el fácil acceso del gancho destalonador, se deben eliminar los filos y puntas para seguridad del operario, tendrá unión por soldadura a la estructura para asegurar su soporte axial. 9.2.1.2. Material. Por las condiciones de funcionamiento de la destalonadora, se precisa de un material con alta tenacidad, de fácil consecución y maquinabilidad, por ello se ha escogido un acero ASTM A-36, el cual tiene un Sy = 36 Ksi = 250 Mpa y cumple con las condiciones de uso especificadas5. 9.2.1.3. Dimensiones. Dependerán de la geometría y del análisis por elementos finitos, debe contar con un espesor mínimo de sección que se determina a partir de la suposición de una carga máxima equivalente a la ejercida por el cilindro.

Pc= 35585,773 N. 9.2.1.4. Cálculos de diseño. A continuación se esquematiza la placa de destalonado con los apoyos seleccionados ver (figura 24) y el diagrama de cuerpo libre (figura 25)

Figura 24. Diagrama de la placa para destalonado fuente: Propia.

5 Robert L. Mott, Diseño de elementos de máquinas, Editorial Pearson, Cuarta edición, pgs 32-77.

46

figura 25. Diagrama de cuerpo libre de la placa de destalonado .

La carga total actuará sobre 5 apoyos estructurales dentro de un chasís que se promon, se utiliza la siguiente ecuación:

(8) Donde: σc= Esfuerzo de compresión AT = Área transversal de la placa en contacto con estructura

F.S. = Factor de seguridad 2 Sy= Esfuerzo máximo de fluecia = 250 Mpa σ= Esfuerzo admisible del material = 125 Mpa De la ecuación se obtiene:

AT = 0,03138 𝑚2 El área transversal se define a partir de:

(9)

Donde:

47

e= Espersor de la sección d= distancia asumida de trabajo= 500 mm = 0,5 m De la ecuación se obtiene: e= 0,0627 m = 62 mm Se considera la esbeltez mediante:

(10) λ= Esbeltez L= Longitud total del elemento = 310 mm (Valor asumido) rmin= e/2= 62/2 = 31 mm e> 10mm En conclusión la placa se podría construir en platina de 12 mm o de ½”, para soportar la carga producida por el cilíndro hidráulico sin afectar el factor de seguridad..

9.3. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA DE SOPORTE Para el diseño de la estructura se deben tener en cuenta consideraciones importantes, las cargas presentes relizando los cálculos necesarios.

9.3.1. Consideraciones generales La estructura debe soportar los pesos de cilíndro hidráulico, unidad hidráulica, soporte de la unidad y del cilindro, motor, tolva de entrega de alambre. Inicialmente se supone un diseño a compresión, se debe considerar flexión en elementos verticales. 9.3.2. Geometría La estructura se propone en perfil IPE 120 de norma DIN, ya que según los fabricantes nacionales es un perfil adecuado para las cargas a soportar y dicho perfil es utilizado en la estructura de otras destalonadortas del mercado.

9.3.3. Material

48

El material en que viene estandarizado el perfil IPE120 es acero estructural A36 por las propiedades anteriormente mencionadas, las mismas que dan una orientación al material como el adecuado para el bastidor. 9.3.4. Determinación de las cargas actuantes Para la simulación se van a considerar cargas sobredimensionadas en cuanto a los pesos de unidad hidráulica, motor, cilíndro, la fuerza Pc continúa siendo la carga principal.

9.4. DISEÑO DEL GANCHO DESTALONADOR Para el diseño del gancho se debe tener en cuenta la consideración de que es en él en quien actúa la fuerza y es él quien extraerá el alambre.

9.4.1. Consideraciones generales El gancho debe extraer el alambre sin hacer daño significativo al caucho ya que el objetivo es reciclar la mayor cantidad de caucho de cada llanta. 9.4.1.1. Geometría. La geometría se obtiene del levantamiento en industria del gancho mas eficiente entre las empresas visitadas, el resultado de eficiencia fue el producto de no solamente extraer el alambre sino disminuir al máximo el deterioro de la llanta. 9.4.1.2. Material.

El material para la herrmienta de corte (gancho) es un material que debe contar con tres propiedades importantes: tenacidad, duereza en caliente y resistencia al desgaste. Según Fundamentos de manufactura moderna un material que cumple con las 3 condiciones es el llamado acero simple al carbono con una dureza de 60 HRC y una resistencia a la ruptura transversal de unos 5200 Mpa.

9.5. DISEÑO DE LA SECCIÓN Se hace una verificación del diseño propuesto para la sección donde se realiza el trabajo (destalonado), con 5 soportes ver (figura 24).

49

Figura 26. Diagrama soportes de la placa de trabajo. Fuente: elaboración propia.

9.5.1. Diseño de un solo soporte Despues de seleccionar el perfil se calcula la relación de esbeltez crítica por medio de la siguiente expresión:

(11) K= Factor de longitud efectiva=1 L= Longitud del soporte. r= radio de giro de deflexión del soporte E= módulo de elasticidad del material σy= límite de fluencia del material acero ASTM A36= 36 ksi. El valor de longitud efectiva k es 1 debido a las recomendaciones de diseño6.

Se supone un largo de 1524 mm se tiene un radio de giro por medio del anexo

6 Robert L. Mott, Diseño de elementos de máquinas, Editorial Pearson, Cuarta edición.

50

de r=1,23 cm. Se encuentra la relación de esbeltez de:

𝐿

r=

1524𝑚𝑚

12.3mm=123,9

El resultado es menor que la esbeltez crítica, entonces la longitud es válida. La tención permisible se obtiene de la expresión:

(12)

=1

2[1 −

(123,9)^2

2(123,9)^2]= 0,25

σper = 0,25 x σy = 0,25 x 36ksi = 9 ksi = 632,75 𝐾𝑔/𝑐𝑚2

El área por sección transversal del perfil seleccionado es de 14,2 𝑐𝑚2 entonces la carga permisible es:

Pper= σper x A = 632,75 x 14,2 = 8985,05 Kg

Con la longitud de 152,4 cm el montante soporta 8985,05 Kg carga superior a la que debe soportar que es de unos 3558 Kg por tal razón las condiciones de diseño se aceptan.

9.6. SELECCIÓN DE COMPONENTES NORMALIZADOS

9.6.1. Diseño de la soldadura La soldaura que se desea calcular es la de las uniones en general del bastidor y la intermitente que se usa entre la placa base y los perfiles. 9.6.1.2. Perfiles soldados. Se habla de una soldadura en perfiles a tope la norma NBE EA-95 específica que las soldaduras a tope ralizadas correctamente no requieren cálculo alguno. El proceso de soldadura recomendado por experiencia es FCAW con bisel a tope, electrodo AWS= E6013 con una resistencia a la tracción que oscila entre los 63000 y 74000 psi, la resistencia a tracción de los componentes es de 58015 psi y con un límite de fluencia de 52000. 9.6.2. Pernos y tornillos Según los fabricantes no existen cargas considerables que afecten a

51

subsistemas fuera del proceso de destalonado, sin embargo se necesita que algunos soportes vayan fijados al bastidor, para ello se proponen pernos y tornillos de fijación. Las dimensiones dependen de los criterios de tamaño y de forma junto con el criterio conocido que indica que una máquina funciona mejor mientras el ajuste de sus componentes es mayor. Los pernos y tornillos escogidos son presentados en los planos generales presentados en el ANEXO 7.

10 SIMULACIÓN

10.1 COMPROBACIÓN DE ESFUERZOS Se realiza una comprobación de esfuerzos mediante la ayuda del software Autodesk Inventor, para verificar que resiste los 35585,773 N especificados en el diseño. El proceso a seguir para la comprobación de esfuerzos es el siguiente:

1. Dar las especificaciones del material con el cual esta diseñada la estructura y la placa base, en este caso acero ASTM A-36

2. Se fijan los soportes de la mesa y se asigna la carga a trabajar ver (figura 25).

Figura 27. Asiganación de material soportes y cargas en destalonadora. Fuente:

propia.

3. Con los datos asignados se procede a generar la malla para finalmente optener la simulación estática de la destalonadora ver (figura 26).

52

Figura 28. Malla de simulación estática. Fuente: propia.

4. Finalmente se obtienen los resultados ver (figura 27).

Figura 29. Comprobación de esfuerzos en estructura y placa destalonada. Fuente: propia

Como se aprecia en la (figura 27) ninguna de las regiones involucradas supera los 245 Mpa del límite de fluencia de Von Mises que se involucra en las propiedades del acero AISI A 36, al efectuar la operación para el cálculo del factor de seguridad se obtiene.

245 Mpa/102,3 Mpa = 2,39 FS

53

Los cálculos realizados arrojan un factor de seguridad de 2 lo cual indica trazabilidad y coherencia en la simulación por elementos finitos realizada.

11. ANALISIS DE COSTOS Esta sección involucra los costos del proyecto, se van a dividir los gastos en dos grupos: costos directos y costos indirectos. Se analiza cada grupo y al final se obtendrá el costo del proyecto, la base del modelo sobre la cual se efectúan los costos se aprecia en la (figura 28).

Figura 30 Modelo final sobre el cual se hace cotización. Fuente: propia 11.1 ANÁLISIS DE COSTOS DIRECTOS Los costos directos se dividen en subgrupos los cuales son, para mayor claridad sobre cada uno de los procesos y justificación de los mismos se sugiere remitirse a los planos generales ANEXO 8:

o Materia prima o Costo de fabricación o Costo del sistema hidráulico o Costo de sistemas de control.

11.1.1 Costo de materia prima Estos costos son los que se generan para obtener los materiales que son necesarios para la fabricación de la destalonadora con base en la lista general ANEXO 8. Se describen en detalle en la tabla 14.

54

Tabla 14.Costos de materia prima. Fuente: elaboración propia.

11.1.2 Costo de fabricación Estos costos son generados a partir de los procesos involucrados en la fabricación de la máquina, para los procesos de corte se cotiza para ser realizados por medio de pantógrafo y oxicorte son unificados en un item, demás procesos según la indicación, en ese orden se resume la mano de obra directa que interviene en el proceso en la tabla 15.

PROCESO TIEMPO (h)

NÚMERO DE TRABAJADORES

COSTO HORA

COSTO TOTAL

CORTE 6 1 65.000 390.000

PROCESO DE SOLDADURA Fcaw

20 1 140.000 2.800.000

TALADRO 6 1 35.000 210.000

FRESADO 6 1 80.000 480.000

PULIDO 8 1 15.000 120.000

PINTURA 4 1 15.000 60.000

ESMERILADO 2 1 15.000 30.000

ENSAMBLE 4 3 70.000 840.000

COSTO TOTAL 4.930.000

Tabla 15.Costos de fabricación. Fuente: elaboración propia.

ELEMENTO MATERIAL DIMENSIONES CANT PRECIO UNITARIO (PESOS)

IVA COSTO TOTAL

ESTRUCTURAL DIN 1025 - IPE 120-1500 6.000mm 5 420.000.00 79.800 1.999.200

PLACA DESTALONADORA

LAMINA ACERO ASTM A 36

1.000mm x 1.500mm x 1/2" 1 260.000.00 49.400 309.400

GANCHO DESTALONADOR

ACERO SIMPLE AL CARBON BOHLER

250mm x 100mm x 50mm 1 350.000.00 66.500 416.500

SOPORTE CILINDRO LAMINA ACERO ASTM A 36

400mm x 250mm x 1" 1 150.000.00 28.500 178.500

PLACAS SOPORTE CILINDRO Y OTROS

LAMINA ACERO ASTM A 36

1220mm x 1000mm x 3/4" 1 320.000.00 60.800 380.800

PERNOS, TUERCAS Y ARANDELAS ESTÁNDAR 1” X 3” largo 8 53.400.00 10.146 63.546

costo total (pesos) 3.347.946

55

11.1.3 Sistema hidráulico Estos costos corresponden al sistema hidráulico con los accesorios sujeridos por el fabricante y los calculados en la sección 9.

ELEMENTO REFERENCIA CANTIDAD COSTO

CILINDRO HIDRAULICO CHKD B120 10 1 1.500.000

MOTOR TRIFASICO SIEMENS HSH2219 1 750.000

FLUIDO HIDRAULICO ASTM215 1 320.000

TANQUE PARA FLUIDO WM35-WD 1 650.000

FILTRO DE AIRE N-N 1 80.000

VALVULA DE CONTROL RPC3-TN2-43 1 150.000

BOMBA DE ENGRANAJES

BR85014006 1 800.000

VALVULA MODULAR VEF-15160-D 1 135.000

COSTO TOTAL 4.385.000

Tabla 16.Costos sistema hidráulico. Fuente: elaboración propia. 11.1.4 Costo total directo Este valor corresponde a la suma de todos los costos anteriores tabla 17

REFERENCIA COSTO (PESOS)

COSTO MATERIA PRIMA 3.347.946

COSTOS FABRICACIÓN 4.930.000

COSTOS SISTEMA HIDRAULICO 4.385.000

COSTOS ELÉCTRICOS Y CONEXIONES 100.000

COSTO TOTAL 12.762.946

Tabla 17. Costo total directo. Fuente: elaboración propia. 11.2 ANÁLISIS DE COSTOS NO DIRECTOS Estos costos no intervienen directamente en la construcción de la máquina como tal sin embargo tienen mucha importancia, de no ser por estos costos la realización de la misma, el desarrollo del producto y la organización constructiva.

REFERENCIA COSTO POR HORA

NÚMERO DE HORAS

COSTO TOTAL

DISEÑO 30000 220 6.600.000

SUMINISTROS VARIOS N/A 320.000

COSTO TOTAL INDIRECTOS 6.920.000

Tabla 18. Costo total indirecto. Fuente: elaboración propia.

56

11.3 COSTO TOTAL Al sumar todos los costos directos y los no directos se obtiene el total, se sujiere el incremento de un 5% que equivale a imprevistos.

REFERENCIA COSTO TOTAL

COSTOS DIRECTOS 12.762.946

COSTOS NO DIRECTOS 6.920.000

SUBTOTAL 19.682.946

5% 984.147

TOTAL 20.667.093

Tabla 19. Costo total. El costo total del proyecto es de 20.667.093 (veinte millones seiscientos sesenta y ciete mil noventa y tres pesos M/C). Dicho precio se obtiene del análisis de elementos que se encuentran en el mercado de la ciudad y son precios comunes si cualquier persona desea realizar esta máquina.

57

12 CONCLUSIONES

Trabajar el QFD en las especificaciones de la máquina nos da como resultado priorizar en cuanto a bajar calibres a la máquina, disminuir tamaños, darle calidad a materiales en este caso a la herramienta y finalmente definir como fuente de movimiento un cilindro hidráulico.

El realizar el análisis funcional abrió la puerta a los subgrupos o módulos que conforman el desarrollo de la máquina: módulo de alimentación, módulo de destalonado y módulo de salida.

El uso de los criterios ponderados arroja como opciones complementarias en el proyecto el uso de una pala estática para soporte de las llantas y una tolva direccionada para recibir el alambre de desecho.

Con la información de entrada fue posible seleccionar un cilindro hidráulico de vástago 70mm de diámetro un pistón de 100mm de diámetro con carrera de 1500mm de 8000 Lbf.

Al realizarse el cálculo de cargas por sección en el perfil seleccionado para estructura DIN IPE 120, se evidencia una carga permisible de 8985 Kg carga muy superior a la que debe soportar que es de unos 3558 Kg lo cual hace válida la alternativa de del uso de este perfil.

Al simular el conjunto de estructura y placa de soporte de la destalonadora se ratifica el factor de seguridad de 2 que en realidad por método de elementos finitos arrojó un factor final de seguridad de 2,39 lo cual hace coherentes los cálculos anteriores a la simulación.

Al revisar el mercado nacional se encuentran precios desde los 35 a 40 millones de pesos en la venta de màquinas para èste propósito, con una utilidad del 12% esta màquina teóricamente se puede comercializar en unos 24.000.000 de pesos M/C

58

13. BIBLIOGRAFÍA Christian Mendez Peñaloza y Franklin Solano Arias “DISEÑO DE UN TRITURADOR DE NEUMÁTICOS USADOS CAPACIDAD 1 Ton/h PARA LA EMPRESA MUNICIPAL DE CUENCA (EMAC) ” Universidad politécnica salesiana 2010. Ana Milena Muñoz Montaño “ANÁLISIS DEL SISTEMA DE RECOLECCIÓN SELECTIVA Y GESTIÓN AMBIENTAL DE LAS LLANTAS USADAS DESARROLLADO POR LA ASOCIACIÓN NACIONAL DE EMPRESARIOS DE COLOMBIA (ANDI)” Universidad Militar Nueva Granada 2015. ANSYS Theory Reference, Design Optimization, Swanson Analysis System, 1999 Oscar Mauricio Vargas Bayona “Evaluación de Caucho Recuperado de Llantas Usadas” Universidad Nacional de Colombia 2013.

Akao (1997) ubica el nacimiento del concepto en 1966, al concluir un período (1960-1965) de transición del control estadístico de la calidad al control total de la calidad

Fernando Rubiera Morollón y Elizabeth Aponte Jaramillo“Retos para el crecimiento equilibrado de la ciudadBogotá. El declive del centro y el desamparo de la periferia meridional”Investigaciones Regionalesedición 16 sección artículos, 22 de julio de 2009. Christian Marcelo Torres Risaralda, Gonzalo Daniel Nicolalde González “diseño, simulación y automatización de un sistema multiplicador de aparcamiento de automóviles y elaboración de su modelo a escala” Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE, Ecuador. The Goodyear Tire and Ruder company, (1990) “Engineering data for multiple V-betts” Ed. GoodYear, USA. Elias Xaver (2009) “Reciclaje de residuos industrials”, Ed. Diaz de Santos, 2da Edición, España. Riva C. (2002), Diseño concurrente, Editorial UPC, primera edición Barcelona, pgs

117-184

Ian Thomson, Alberto Bull “La congestión del tránsito urbano: causas y

consecuencias económicas y sociales” Revista de la Cepal 76 Abril de 2002

Robert L. Mott, Diseño de elementos de máquinas, Editorial Pearson, Cuarta

edición.

59

ANEXO 1. CASA DE LA CALIDAD

1,375 1,25 2 2 1

◌ ◦ ○ ○ ▫

VOZ DEL USUARIO (QUÉ´S) PO

ND

ER

AC

IÓN

QU

É´S

VO

Z D

EL I

NG

EN

IER

O

BA

JAR

CA

LIB

RE

S D

E M

AT

ER

IAL

PR

EN

SA

AD

AP

TA

BLE

A D

IVE

RS

OS

TA

MA

ÑO

S D

E L

LA

NT

AS

DIS

MIN

UIR

TA

MA

ÑO

DE

MÁ

QU

INA

MA

TE

RIA

LE

S D

E C

ALID

AD

HE

RR

AM

IEN

TA

SU

JET

A A

CIL

IND

RO

HID

RA

ULIC

O

NIV

EL D

E R

UID

O

EM

PR

ES

A P

RO

PIA

ME

CA

NIZ

AD

OS

SA

NT

AM

AR

ÍA

GR

UP

O G

ER

CO

NS

PR

OM

AQ

UIP

LA

ST

BAJO COSTO ● ● ◌ ○ ◌ ◌ ● ● ◦

FUNCIÓN VARIOS TAMAÑOS DE LLANTAS ● ▫ ● ○ ▫ ▫ ○ ◦ ○

COMPACTA ○ ◌ ▫ ● ▫ ▫ ○ ○ ◦

BAJO COSTO MANTENIMIENTO ◦ ◌ ▫ ▫ ● ◦ ◦ ◦ ●

TRABAJAR CON UN GANCHO ◌ ▫ ▫ ▫ ◦ ● ◦ ● ○

PONDERACIÓN ABSOLUTA 1092 531 1992 1008 147

PONDERACIÓN RELATIVA 7,42857 3,61224 13,551 6,85714 1 10 ●

8 ○

PRIORIDAD 2 4 1 3 5 6 ◌

3 ◦

1 ▫

PONDERACIONES

60

ANEXO 2. CATÀLOGO CILÌNDROS GLUAL

61

62

63

64

65

ANEXO 3. TABLA DE PROPIEDADES IPE 120

66

ANEXO 4. CATÀLOGO MOTORES

67

ANEXO 5. CATÀLOGO BOMBAS.

68

ANEXO 6. SELECCIÓN DE MANGUERA

69

ANEXO 7. ESPECIFICACIONES ACEITE ISO

70

71

72

ANEXO 8. VÁLVULAS

73

74

75

ANEXO 9. PLANOS DE FABRICACIÓN