Proyecto de Papelera (Lista)

Universidad de los Andes

Facultad de Ingeniería

Escuela de Ingeniería Mecánica

Mérida-Venezuela.

DISEÑO DE UNA PAPELERA DE RECICLAJE, CENTRADA EN

MEJORAR LA DURACIÓN DEL TIEMPO ÚTIL DE ESTA,

FACILIDAD DE MANTENIMIENTO, REEMPLAZO Y

LIMPIEZA.

Autores:

Leonardo D. Gutiérrez D.

Eduardo J. Rondón G.

Larry Vásquez

Sergio D. Díaz Y.

Mérida, Noviembre de 2012

Diseño de papelera de reciclaje 2012

INDICE GENERAL

CAPITULO I

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CAPITULO I

INTRODUCCIÓN

La producción indiscriminada de desperdicios y desechos sólidos por parte de los seres

humanos se ha convertido en un grave problema a escala mundial que incide en la contaminación

del ambiente afectando de forma irreversible al planeta tierra y consecuentemente, la calidad de

vida de la humanidad. Esto no sólo obedece a las grandes cantidades de desechos sólidos que

diariamente se producen en hogares, establecimientos comerciales, fábricas, industrias y las

prácticas del colectivo que de forma inconsciente por una parte arroja deliberadamente cualquier

tipo de desecho o desperdicio a la calle sin pensar en las repercusiones que a la larga esto

conlleva, y por la otra, carece de conciencia en relación a la importancia del reciclaje. Aunado a

ello, no existen políticas y normas efectivas que permitan la protección del ambiente y los

gobiernos han restado la importancia a las prácticas conservacionistas, de donde se observa que

no se educa a los ciudadanos para que tomen conciencia en esta materia ni tampoco se invierte

en tecnologías que permitan la recolección adecuada de basura y menos aún el reciclaje.

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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

La problemática existente en la actualidad por las grandes cantidades de desechos y

desperdicios que se producen, obligan a pensar en alternativas que ayuden a la recolección y

procesamiento de los mismos de una manera más eficiente. En tal sentido, la ciudad de Mérida

no escapa a esta problemática mundial y en especial los espacios públicos como parques, plazas,

museos, entre otros. Para contribuir con un buen aprovechamiento de los recursos y concientizar

a cada individuo de la importancia que estos presentan se deben utilizar hasta un punto en que

realmente ya no presenten beneficio para la sociedad, es decir, obteniendo de estos el máximo

provecho.

En virtud de ello es necesario, tomar en cuenta la clasificación de los desechos y desperdicios

atendiendo a sus características, antes de ser llevados hacia su destino final, lo que facilita el

reciclaje. El reciclaje, es un proceso físico químico o mecánico que consiste en someter a una

materia o un producto ya utilizado (basura), aun ciclo de tratamiento total o parcial para obtener

una materia prima o un nuevo producto.

Actualmente los espacios públicos de la ciudad Mérida, cuentan con un sistema de

recolección de desechos poco eficiente, dentro del cual se puede destacar los contenedores

(pipotes, cestas de basura), cuyos diseños presentan carencias en cuanto a la formas, tamaño,

color, dimensiones, calidad de los materiales usados, distribución de los compartimientos o falta

de ellos, poca resistencia ante agentes corrosivos y ambientales que perjudican el ciclo de vida de

estos productos.

Tomando en cuenta las consideraciones anteriores, es necesario crear nuevos modelos que

permitan la mejor utilización de los desechos. Por lo tanto, se pretende diseñar una papelera de

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reciclaje, centrada en mejorar la duración del tiempo útil de estas, facilidad de mantenimiento,

reemplazo y limpieza, así como evitar el esparcimiento de su contenido debido al vandalismo.

Siguiendo el mismo orden de ideas, se pretende lograr un diseño innovador, atractivo y

futuristico, que genere una motivación en las personas para que lleven los desperdicios a los

sitios adecuados.

OBJETIVOS

Objetivo General

Diseñar una papelera de reciclaje que permita la disposición adecuada de los desechos

sólidos y desperdicios en los espacios públicos del Estado Mérida, cumpliendo con las normas

internacionales de reciclaje.

Objetivos Específicos

Crear un diseño innovador y futuristico, agradable a la vista.

Diseñar una papelera con cuatro compartimientos para los desechos: cartón y papel,

plásticos y latas, vidrio y por ultimo material orgánico.

Identificar el tipo de desecho con los colores establecidos por las normas internacionales.

Calcular las dimensiones que debe tener cada compartimiento en función del estado de

carga al que estarán sometidos, y del material utilizado para su fabricación.

Seleccionar el material adecuado que se pretende utilizar en el diseño de la papelera de

reciclaje.

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Seleccionar el proceso de manufactura que mejor se adapte para la elaboración de la

papelera de reciclaje.

JUSTIFICACION

La presente investigación, se realiza en virtud de considerar pertinente el diseño de una

papelera, que permita la clasificación adecuada de los desechos y desperdicios que se producen

en la ciudad, y más específicamente en los lugares públicos. Esta clasificación de los desechos,

da lugar a la mejor utilización de los recursos minimizando los costos, debido a que es más

económico algunas veces reciclar que volver a procesar la materia prima.

Asimismo, se observa en las personas falta de cultura de reciclaje, porque cada día se

encuentran lugares más sucios. A su vez, las autoridades no prestan la atención adecuada a esta

problemática, destinando recursos insuficientes para poder contrarrestar los efectos negativos.

El diseño de la papelera de reciclaje, beneficia tanto a las personas como a los gobernantes,

porque al obtener sitios más limpios eleva la calidad de vida del individuo y al mismo tiempo

crea un ambiente agradable para el disfrute de los lugares públicos.

LIMITACIONES

El estado de carga al cual está sometida la papelera de reciclaje, presenta un reto en el

momento de realizar los cálculos para saber qué cantidad de esfuerzos puede soportar en

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diferentes situaciones sin que afecte el funcionamiento de esta. A su vez, el diseño futuristico

posee una geometría compleja que se hace difícil el cálculo de sus dimensiones. De igual

manera, en el momento de modelar la papelera de reciclaje no se cuente con un software

adecuado.

CAPITULO II

2. MARCO TEORICO

2.1 ANTECEDENTES

En el año 2010 los miembro de ASEMEC ULA, elaboraron una propuesta con la cual se

desea convertir a la escuela de ingeniería mecánica en un ejemplo de conservación y consciencia

ambientalista, esta proyecto incluiría el reciclaje de papel a través de una empresa especializada

en esa área y la construcción de papeleras de reciclaje la cual podrá los objetos que pudiesen ser

reciclados como vidrio, cartón y metal.

Hace 23 años se creó en la Facultad de Ciencias Forestales y Ambientales, a través del

profesor Hernández Gil como director de CEFA-ULA el Centro de Reciclaje de Desechos

Sólidos. Actualmente realizan actividades de reciclaje y reutilización de papel, cartón y

productos peligrosos mediante la utilización de papeleras de reciclaje.

2.2 TERMINOS BASICOS

El diseño de la papelera de reciclaje comprende los siguientes conceptos:

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Papelera: es un recipiente en el que se depositan los papeles y otros desperdicios, se pueden

encontrar en lugares cerrados (oficinas, hogares y lugares de ocio) y en exteriores (plazas,

avenidas y parques).

Recipiente: es un objeto hondo destinado a recibir productos sólidos o granulados, líquidos o

gases.

Reciclaje: es la obtención de materia prima a partir de desechos, introduciéndolos de nuevo en el

ciclo de vida y se producen ante la perspectiva del agotamiento de los recursos naturales y para

eliminar de forma eficaz los desechos que los humanos no necesitamos.

Diseño: es una actividad creativa que tiene por fin proyectar objetos, logotipos, tipografía para

después fabricarlos.

Ciclo de vida: es una herramienta de diseño que investiga y evalúa los impactos ambientales de

un producto o servicio durante todas las etapas de su existencia.

Manufactura: es la ciencia que estudia los procesos de conformado y fabricación de

componentes mecánicos con la adecuada precisión dimensional, así como la maquinaria,

herramientas y demás equipos necesarios para llevar a cabo la realización física de tales

procesos, su automatización, planificación y verificación.

Soldadura: es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales,

(generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado entre la coalescencia (fusión) en la

cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un material de relleno fundido

que al enfriarse se convierte en una unión fija.

Perno: es una pieza metálica larga de sección constante cilíndrica, normalmente hecha de acero

o hierro.

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Fuerza: es todo agente capaz de modificar la cantidad de movimiento o la forma de los cuerpos

materiales.

Serigrafía: es una técnica de impresión empleada en el método de reproducción de documentos e

imágenes sobre cualquier material, y consiste en transferir una tinta a través de una malla tensada

en un marco, el paso de la tinta se bloquea en las áreas donde no abra imagen mediante una

emulsión o barniz, quedando libre la zona donde pasara la tinta.

2.3 BASES TEORICAS

El diseño de la papelera de reciclaje está apoyado en diversos conocimientos relacionados a

la ingeniería mecánica como por ejemplo las teorías de fallas, fatiga de materiales, diseño de

elementos de unión roscados, soldadura, entre otros, estas permiten determinar cuanta carga

pueden soportar los elementos que conforman la papelera antes de experimentar una

deformación permanente así como también el ciclo de vida del producto.

En cuanto a la propuesta para la selección del material a escoger para su fabricación se

aconseja utilizar un plástico reciclado obtenido de la recolección seleccionada de la basura

urbana, por consiguiente se propone que el proceso de manufactura a seguir sea el de moldeo por

inyección, el cual consiste en inyectar un polímero, cerámico o un metal en estado fundido en un

molde cerrado a presión y frio a través de un orificio pequeño llamado compuerta. En este molde

el material se solidifica. La pieza final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza

moldeada.

Por otra parte, se recomienda utilizar los colores normalizados a nivel internacional en cada

compartimiento dependiendo del tipo de desecho. Según las normas internacionales del medio

ambiente existen una gran variedad de colores en función de la disposición de los desechos y así

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evitar la confusión entre los diferentes países. Siguiendo esta normativa los cuatro

compartimientos de la papelera llevaran los siguientes colores:

Color azul reciclaje (papel y cartón): En este contenedor de color azul, se deben depositar todo

tipo de papeles y cartones, que podremos encontrar en envases de cartón como cajas o envases

de alimentos. Periódicos, revistas, papeles de envolver o folletos publicitarios entre otros,

también se deben alojar en estos contenedores. Para un uso efectivo de este tipo de contenedores,

es recomendable plegar correctamente las cajas y envases para que permitan almacenar la mayor

cantidad de este tipo de residuo.

Color amarillo reciclaje (plásticos y latas): En éste se deben depositar todo tipo de envases y

productos fabricados con plásticos como botellas, envases de alimentación o bolsas. Las latas de

conservas y de refrescos también tienen que depositarse en estos contenedores.

Color verde reciclaje (vidrio): En este contenedor se depositan envases de vidrio, como las

botellas de bebidas alcohólicas.

Color gris reciclaje (resto de residuos): En los contenedores de color gris, se depositan los

residuos biodegradables o material orgánico.

En cuanto a la identificación que van a llevar los compartimientos se propone utilizar

calcomanías de plástico pvc y papel autoadhesivo.

El pvc utilizado en la fabricación de calcomanías puede ser blanco o transparente, porque es

altamente resistente erosión a la que están expuestos todos los productos utilizados en la

intemperie: sol, lluvias, entre otros. Las impresiones se realizaran por serigrafía y con las

imágenes e identificación que se quieran escoger para cada compartimiento.

Para establecer las dimensiones que debe poseer la papelera de reciclaje, se hizo un estudio

de las dimensiones de las papeleras que se encuentran en distintos sitios de la ciudad donde

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pudiera estar ubicado nuestro producto, de este proceso de observación se establecieron las

dimensiones que pudiera poseer la misma.

CAPITULO III

3. MARCO METODOLOGICO

Existen diversas metodologías para la elaboración de un proyecto. En tal sentido, para el

diseño de la papelera se procede a la utilización de las siguientes metodologías para desarrollo de

productos:

En el año 1938 Alex Faickney Osborn, en su búsqueda de ideas creativas encontró un

proceso interactivo de grupo no estructurado que generaba más y mejores ideas que las que los

individuos podían producir trabajando de forma independiente; dando oportunidad de hacer

sugerencias sobre un determinado asunto y aprovechando la capacidad creativa de los

participantes.

Alex Faickney definió la tormenta de ideas como una herramienta de trabajo grupal que

facilita el surgimiento de nuevas ideas sobre un tema o problema determinado.

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Se procedió a realizar una tormenta de ideas para conocer cuál sería el diseño y el

funcionamiento para la papelera, que estuviera orientado a una mejora y clasificación de los

desechos. De dicha tormenta se tomaron las siguientes ideas, las cuales fueron:

Papelera esférica rotativa que permite clasificar los desechos sólidos atendiendo su

clasificación (vidrio, plástico, papel y cartón, desechos orgánicos).

Papelera cilíndrica que cumpla con las mismas especificaciones de la anterior.

Papelera hexagonal empotrada en un solo extremo, con puerta de bisagra para retirar

bolsas de desechos.

Papelera cónica recubierta con pote cilíndrico, cada una por se parado y de

diferentes colores según su desecho.

Papelera cilíndrica dividida internamente por cuatro compartimientos según su

desecho y con puerta de bisagras en cada sección y para su posterior apertura y

cierre. Asimismo cada sección con drenajes internos que fluyen a la red de aguas

negras.

Papelera cilíndrica con cuatros compartimientos para la clasificación de desechos.

Su diseño es moderno en forma de palmera en la parte superior lo cual es atractivo

al usuario y la forma de cada recipiente permite asegurar el completo drenaje,

evitando cualquier tipo de acumulación de materias de los mismos o cualquier fluido

que pueda causar deterioro. De igual manera cada compartimiento se acopla

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perfectamente uno con el otro siguiendo la guía de un riel en forma doble T y del eje

central lo cual evita cualquier movimiento de vaivén.

Continuando el mismo orden de ideas, se utilizo igualmente la metodología de Ishikawa, esta

consiste en el diagrama causa y efecto que es una representación grafica que muestra la relación

cualitativa e hipotética de los diversos factores que pueden contribuir a un efecto o fenómeno

determinado, este diagrama, es una forma de organizar y representar las diferentes teorías

propuestas sobre la causa de un problema.

Realizando un diagrama de Ishikawa o causa y efecto, se puede obtener el por qué no se

clasifica los desechos sólidos en el Estado Mérida el cual se aprecia en la figura 1.

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Fig 1. Diagrama de Ishikawa

3.1 NIVEL DE INVESTIGACION

El nivel de investigación que siguió el diseño de la papelera se fundamento en una

investigación de tipo Descriptiva.

Según TAMAYO, la investigación descriptiva “comprende la descripción, registro, análisis e

interpretación de la naturaleza actual y la composición o procesos de los fenómenos”.

Por otra parte SABINO, Carlos la investigación descriptiva “es aquella donde nuestra

preocupación se centra en determinar los orígenes o las causas de un determinado conjunto de

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fenómenos, donde el objetivo es conocer por que suceden ciertos hechos, a través de limitación

de las relaciones causales existentes o al menos de las condiciones en que ellos se producen”.

La investigación descriptiva se puede dividir en dos tipos de investigación, una de tipo

cualitativo y otra de tipo cuantitativo.

De esta manera, para realizar el diseño se estudiaron las cualidades presentes en distintos

modelos de papelera, como por ejemplo sus colores, formas, acabado superficial, altura, entre

otros.

En cuanto a la investigación descriptiva de tipo cuantitativo se tomaron medidas de las

dimensiones que deben poseer las papeleras para ser instaladas en espacios públicos,

posteriormente se realizaron cálculos para determinar peso, volumen ocupado, capacidad

volumétrica de cada recipiente, esfuerzos, deflexiones, entre otros, haciendo uso de algunos

paquetes computacionales (CAD) para simplificar el modelado de la papelera y los mencionados

cálculos.

De la figura 2 se puede ver que la papelera tendra un altura total que no supera 1.2 m lo que

la covierte en un modelo que permite el facil alcance para cualquier tipo de persona ya sea un

niño, un adulto o un adulto mayor, haciendo facil la tarea de depositar los desechos y contribuir

con el reciclaje. Ademas de esto posee un diseño innovador y eficiente.

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Fig 2. Dimensiones de la papelera (cm)

Los cuatro recipientes que conforman la papelera, unidos forman un un cilindro que posee un

diametro de 50 cm, aproximandose a las papeleras estandar que se usan en la recoleccion de

desechos en espacios publicos. En la figura 3 se puede ver este diametro y la base que sostendra

los 4 recipientes. Esta base esta formada por 4 barras rigidas, cortadas de manera tal que formen

un riel por donde se pueda desplazar cada recipiente en el momento en que se deba vaciar el

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mismo en el camion de recoleccion de desechos. Estas barras deben tener unas dimensiones

iniciales de 3,8 cm x 6 cm antes de que sea formado el riel.

Fig 3. Base de la papelera. Vista Inferior

La base que permitirá tener la tener la papelera fija al suelo tendrá forma cuadrada de 20cm x

20 cm con un espesor de 5 cm.

Para conocer el volumen aproximado que ocupan los cuatro recipientes unidos, se hace un

simple cálculo el cual será:

V = π. (r) ^2. H sustituyendo un radio de 0.25m y una altura de 0.45 m (ver figura 1)

V = π. (0.25m)^2 .0,45m = 0.088 m^3

Para conocer la cantidad de desecho que puede contener cada recipiente, se divide el

volumen total entre 4.

V rec = 0,088m^3 / 4 = 0,021 m^3

Para saber que cantidad de material se necesitara para darle la forma cilíndrica a la papelera

en todo su alrededor se realizan los siguientes cálculos.

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Perímetro = 2. . 0.25 m = 1.57 m

Una vez obtenido el perímetro de la circunferencia, se estira todo el contorno y se observar la

siguiente figura 4, que muestra el área que se forma al estirar el perímetro con una altura de

0.45m que es la que da el volumen máximo que puede contener cada recipiente.

Fig 4. Base de recipiente estirada (medidas en cm)

En cuanto a las medidas de seguridad que se recomiendan, es una llave en forma de mariposa

la cual calza perfectamente en cada compartimiento de la papelera, y se observa en las figuras

5,6 y 7.

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Fig 5. Mariposa para asegurar los recipientes vista superior y

frontal

Figura 6. Bases y riel para los recipientesVista frontal y superior

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Figura 7.Ensamble de las piezas

En la figura 8, se puede observar el ensamble de todos los elementos que la conforman.

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Figura 8. Ensamble de los componentes (CAD)

Para hacer el diseño lo más eficiente y seguro posible se llego a la conclusión de utilizar

soldadura y elementos de unión roscados. Se utilizara una soldadura de filete para unir la placa

metálica con el tubo que funciona como eje principal de la papelera; además de esto se hará una

unión soldada en los cuatro brazos que sostienen el peso de cada recipiente con el eje central.

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Los elementos de unión roscados se utilizaran para mantener fija la papelera al suelo, por

medio de la placa metálica y pernos.

Se tomo en cuenta que los factores de seguridad para los pernos debían ser mayores a 3. En

tal sentido se escogió cuatro pernos que cumplieran con este criterio y a su vez que minimizaran

al máximo los costos.

Asimismo, se observa en la figura 8 la designación de cada reciente con su respectiva

calcomanía (transparente) en función del color que este tenga.

En la figura 9, se observa como es desplazado cada compartimiento para retirar los desechos

por separado. El techo de cada compartimiento tiene una forma que no permite que cuando

llueva los desechos se mojen y produzcan olores desagradables, y también facilita el desagüe.

La papelera tiene un diseño futurístico y agradable, lo que permite que las personas se sientan

motivadas con la idea de reciclar y a su vez mantener limpios los espacios públicos.

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Fig 9.

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CONCLUSIONES

De la investigación se extraen las siguientes conclusiones:

El reciclado es una técnica muy importante en la obtención de materias primas a partir de

los desechos y desperdicios que producen los seres humanos, por tanto se hace necesario

adoptar esta técnica lo más pronto posible en la ciudad de Mérida.

En la actualidad no existe una cultura de reciclaje en el estado Mérida, debido a que no se

le ha prestado la suficiente atención por parte de los habitantes y entes gubernamentales

que hacen vida en el.

El diseño de una papelera moderna, eficiente y de calidad presenta una alternativa en la

búsqueda de soluciones al problema de los desechos sólidos que cada día aumentan mas

en el estado Mérida, así como en la búsqueda de un mejor aprovechamiento de estos

desperdicios para formar materias primas a partir de ellos sin tener que incurrir en la

explotación descontrolada de las materias primas vírgenes.

Para lograr un diseño funcional y de alta calidad es imprescindible hacer uso de

metodologías enfocadas en el desarrollo de productos desde su fase inicial hasta la

culminación de los mismos, ayudando a los diseñadores a tener un proceso controlado,

con una planificación en cada una de sus etapas, logrando el mínimo desperdicio de

materiales, máximo aprovechamiento del tiempo, control de calidad y como consecuencia

de esto minimizar costos y aumentar la producción en el momento en el que alguna

empresa quiera iniciar la construcción de la papelera.

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Resulta de gran utilidad hacer uso de paquetes computacionales para realizar un diseño,

puesto que con ellos se pueden obtener modelos con alta precisión tanto en sus

dimensiones como en cálculos que definirán la funcionalidad y duración de los mismos,

ayudando también en la reducción del tiempo en el proceso de diseño.

RECOMENDACIONES

Con la finalidad de que el diseño de la papelera tenga el mayor éxito posible y pueda

contribuir en la solución del problema de los desechos públicos se recomienda:

Tomar en cuenta este proyecto por parte de los entes gubernamentales del Estado Mérida.

De manera que se pueda construir el diseño lo más pronto posible.

Realizar de manera paralela a la construcción de la papelera, un plan de concientización

que provea de conocimientos a todas las organizaciones, instituciones públicas, y de igual

forma en todos los niveles de educación, con el fin de crear una cultura de reciclaje.

Realizar Campañas Publicitarias que incentiven el uso de las papeleras y a contribuir con

el reciclaje.

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Anexos

En las imágenes siguientes se muestra el ensamblaje de la papelera así como los colores de cada depósito (Sin la base.)

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