o)

)

e

C

)j)

J

C C

))

o e o

o o o o

t e t

o o o

o

J

C C

J e e e C e o

t

o o e

C CGAPITULOI

ACONDICIONAMIENTO DE LA MAQUINA EXTRUSORA2.1 RESEA

HISTOR|CA....

............................24

2.2 VERIFICACION DE LAS PARTES DEL EXTRUSOR MONOHUSILLO. ..25

C C C C C OI

e

C C O

o

e

2.2.1 Descripcin del equipo. 2.2.1 .1 Tolva2.2.1

.2 Barril o can.

2.2.1.3

Husillo

a) Alabes o o Profundidad del Filete en la Zona de Alimentacin. ................... 29 rProfundidad del Filete en la Zona de Descarga o Dosificacin. . 29 r Relacin de ................................ 29 .........29 b) ........30 c)

Filetes..........

...........................26 ..................26 ............................27 . ... . .. ...28 ............28

Compresin.. Longitud Dimetro

2,3 CARACTERISTICAS DEL ESTRUSOR MONOHUSILLO.................,.......31 2.3.1 Caraclersticas tcnicas ...........................32 2.3-2 Especificaciones tcnicas.......... ..............32 2.3.2.1 Sistema elctrico....... ..................32 2.3.2.2 Sistema de transmisin..................... .................33 2.3.2.3 Sistema de control..... ... .. ..........342.4 FJROCEDIMIENTO PREVIO A LAS MODIFICACIONES HECHAS AL EXTRUSOR... ..................34 2.4.1 Desmontaje, limpieza y engrase del extrusor.... ..............36

2.5 2.6

MODFtCACIONES DEL STSTEMA ELCTRtCO..................................36 2.5.1 Sistema elctrco encontrado. ..................37 2.5.2 Sistema elctrico optimizado. ...................38 PRIMERA PRUEBA

REALIZADA...

........39

.............40 .................41 2.7.2 Diseo y clculos para la fabricacin de los piones...............................43 2.7.3 Sistema mecnico optimizado. .................45

2.7

MECAN|CO. 2.7.'1 Sistema mecnico encontradoMOD|FTCACTONES AL SISTEMA

2.8

MODIFICACIONES DEL DADO Y

PORTADADO

,,.........46

CAPITULO IIIPROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

3.13.1

.1

MATERTALES Reciclado

UT|L|ZADOS. Mecn|co..... 3.1.1.1 Picado 3,1.1.2 Lavado

..................51 ............................52

................53.................53

t t tISecado..................... 3.2 PREPARACTON DE LA MEZCLA........ 3.2.1 Pigmentos utilizados.... 3.2.1.1 Oxido de Hierro. 3.2.1.2 xidos de Metales Mifos............. 3.2.1 .3 Azul de Ultramar..... 3.3 EJECUCTON DE PRUEBAS3.1-'1.3..................53

c c

t t I t t

c

..........................54 ............................56 .........................57 .....................57 ....................57

c c

...................58 3.3.'l Anlisis de las temperaturas ptimas de trabajo para los diferentes materiales ........................58 3.3.2 Comparacin de temperatura de trabajo vs porcentaje de me2cla..........60 3.3.3 Primera prueba realizada para la obtencin de la mezcla a partir de RSU...... .........................62

e o

c c

3.4

PRUEBAS A DIFERENTES VARIABLES DEL PROCESO........,..........64 3.4.1 Temperatura de trabajo:............ ..............64 3.4.2 Velocidades de trabajo ...........................66

CAPITULO IV

ANALISIS DE RESULTADOSANALISIS DE LA EXTRUSION DE LA 4.1.1 Temperatura.

t t C t J t t

J c

...-......... 4.1.2 Velocidades.............-.,. 4.1.3 Mezcla a T1 y V1 . 4.1 .4 Mezcla a T1 y V3. 4.1.5 Mezcla aT2yY1. 4.1.6 Mezcla aTZyV3.4.2.1 Microscopia

4.1

MEZCLA.

.........67 .............................67 .........-.................68 ....68 ...........68 ...........68 ...........69

?

..

4.2

ptica. 4.2.1.1 Equipo utilizado.......... 4,2.1.2 Parle experimental. a) Materales ensayados...... b) Preparacin de la muestra.. 4.2.1.3 Anlisis de la mezcla. 4.2.1.4 Anlisis de resultados 4.2.2 Ensayo de traccin. 4.2.2.1 Resumen del ensayo de traccin. 4.2.2.2 Materiales y Equipo..

ENSAYOS EFECTUADOS

A

LA MEZCLAOBTENIDA...........,...........70.........70 ................71 ....................72 .-...........................72 .,........................72 .................73 .. .. ...... .. 75 ........76 ........... ..........76 ..,...............77

t t t t

c c c

c c

c c

o

t tI

o o

o

t

J I

SIMBOLOGIA

PE

: Polietileno

PEAD : Polietileno de alta densidad PEBD : Polietileno de baja densidad PEBDL: Polietileno de baja densidad lineal

PET PVC

:Polietilentereftalato: Polivinilcloruro: Poliestireno

PS PP Tg TtRSU RPM

: Polipropileno: :

Temperatura de transicin vtrea Temperatura de kabajo

: Residuos slidos urbanos : Revoluciones por minuto : Libras por pulgada cuadrada : Mega Pascales

PSIMPa

KN V A AC Hz HPATD

: Kilo Newton:

Volteos

:Amperios: Corriente alterna

: Hertz

: Horse Power: :

Anlisis Trmico Diferencial Temperatura 1(Zona 1:210'C, Zona2..215"C,Zona 3: 230"C)

T1 T2 V1 V2 V3

: Temperatura

2(Zona 1:230'C, Zona2..220.C,Zona 3: 200"C)

:Velocidad 1 (17.6 RPM):Velocidad 2 (29.9 RPM) :Velocidad 1 (53.9 RPM)

cAPtTUt_O ll ACONDICIONAMIENTO DE LA MAQUINA EXTRUSORA

2.1 RESEA HISTORICA.La Escuela Profesional de lngenieria de Materiales cuenta con unextrusor de plsticos monohusillo, el cual se encuentra inoperativo debido a

diversas deficiencias que presenta, no cuenta con un adecuado sistemaelctrico, ya que se encuentra unido el sistema de calefactores (resistencias, pirmetros, termocuplas, etc.) con el sistema de fuerza, (motores, poleas,

fajas, etc.) esto es incoherente debido a que el extrusor necesita estar en calefaccin antes que se ponga en funcionamiento el sistema de fuerza,adems no cuenta con un sistema que garantice la seguridad mientras esrg en operacin.La optimizacin del extrusor es necesaria para poder procesar nuestra

mezcla, porque corregir dichas deficiencias, adems ayudara a conocer el proceso de exirusin a los alumnos de pre grado, puesto que dicho proceso

es ampliamente usado en la industria del plstico y servir para futurasinvestigaciones en el laboratorio de polimeros.

21

r)

)

2.2 VERIFICACION DE LAS PARTES DEL EXTRUSORMONOHUSILLO.)

Dentro del proceso de extrusin, varias partes deben ideniificarse)

con el fln de aprender sus funciones principales, saber sus caractersticas en

)

)

el caso de elegir un equipo y detectar en donde se puede generar unproblema en el momento de la operacin.

I

La extrusin, por su versatilidad y amplia aplicacin, suele dividirseen varios tipos, dependiendo de la forma del dado y del producto extrudo.

))

)) )

As la extrusin puede ser:De tubo y perfil

))) ) .t )

De pelcula tubular De lmina y pelcula plana Recubrimiento de cable De monofilamento Para pelletizacin y fabricacin de compuestos (compounding)

):r

)

lndependientemente del tipo de extrusin que se quiera anarizar, todos guardan similitud hasta llegar al dado extrusor. Bsicamente, una extrusora consta de un eje metlico central con alabes helicoidales llamado husillo o tornillo, instalado dentro de un cilindro metlico revestido con una camisa de resistencias elctricas.En un extremo der cirindro se encuentra un orificio de entrada para ra materia prima, donde se instala una torva de alimentacin, generalmente de

)

))

)1

l

forma cnica; en ese mismo extremo se encuentra

el

sistema de

25

accionamiento

del husillo, compuesto por

un

motor

y un sistema

de

reduccin de velocidad.

En la punta del tornillo, se ubica la salida del material extruido Y el dado que forma finalmente al plstico.

2.2.'l

Descripcin del equiPo.

2.2.1.1 olva: La tolva es el depsito de materia prima en donde se colocan los pellets de material plstco para la alimentacin continua del extrusor. Debe tener dimensiones adecuadas para ser completamente funcional: los diseos mal planeados, principalmente en los ngulos de bajada de material'pueden provocar estancamientos de material y paros en la produccln. En materiales que se compactan fcilmente, una tolva con sistema

vibratorio puede resolver el problema, rompiendo los puentes de materialformados permitiendo la cada del material a la garganta de alimentacin.

Si el material a procesar es problemtico aun con la tolva envibracin, la tolva tipo cramer es la nica que puede forzar el material a fluir, empleando un tornllo para lograr la alimentacin.

En sistemas de extrusin con mayor grado de automatizacin, secuenta con sistemas de transporte de material desde contenedores hasta la tolva, por medios neumticos o mecnicos.Otros equipos auxiliares son los dosificadores de aditivos a la tolva y

los imanes o magnetos para la obstruccin del paso de materiales ferrosos,que puedan daar el husillo y otras partes internas del extrusor.

26

C

)

l 2.2.1.2 Barril o can.))

Es un cilindro metlico que aloja al husillo y constituye el cuerpo principal de una mquina de extrusin. El barril debe tener unacompatibilidad y resistencia al material que est procesando, es decir, ser deun metal con la dureza necesaria para reducir al mnimo cualquier desgaste.

I I e e e C I e

C

e e

)')

La dureza del can se consigue utilizando aceros de diferentes

)

),

tipos

y

C C C

cuando

es

necesario

se

aplican mtodos

de

endurecimiento estn

superficialequipo.))

de las paredes internas del can, que son las que

lf

expuestas a los efectos de la abrasin y la corrosin durante la operacin del

e e

)

))

e e e C e e e e e

)Figura

2.1

Barril de la maquina enrusora EPIMAT

\

tEl can cuenta con resistencias elctricas que proporcionan una

).\

parte de la energa trmica que el material requiere para ser fundido.El sistema de resistencias, en algunos casos va complementado con

e C e e e e e e e-

'))

un sistema de enfriamiento que puede ser por flujo de lquidoventiladores de aire.

o

por

at

e

CTodo el sistema de calentamiento es controlado desde un tablero, donde las temperaturas de proceso se establecen en funcin del tipo de

e

_)

material y del producto deseado.

e e27

C;

J

2.2.1.3 Husillo.Gracias a los intensos estudios sobre el comportamiento del flujo de

los polmeros, el husillo ha evolucionado ampliamente desde el auge de la industria plstica hasia el grado de convertirse en la parte que contiene lamayor tecnologa dentro de una mquina de extrusin.

Por esto, es la peza que en alto grado determina el xito de una operacin de extrusin.

Figura

2.2

Husillo de la extrusora EPIMAT

Se describen a continuacin las dimensiones fundamentales para un hLrsillo y que en los diferentes diseos, varan en funcin de las propiedades

de flujo del polmero fundido que se desee procesar o de ra productividadque se espera de la exirusora.

a)

A/abes o Filetes-

Los alabes o filetes, que recorren el husillo de un extremo al otro, son los verdaderos impursores der materiar a travs del extrusor. Lasdimensiones y formas que estos tengan, determinar er tipo de materiar que se pueda procesar y la calidad de mezclado de la masa al salir del equipo.

28

I

+

Profundidad del Filete en la Zona de Alimentacin (8 mm).Es la distancia entre el exfremo del fileie y la parle central o raz del

husillo. En esta parte, los filetes son muy pronunciados con el objeto detransportar una gran cantldad de material al interior del extrusor, aceptando

el material sin fundir y aire que est atrapado entre el material slido.

r

Profundidad del Filete en la Zona de Descarga o Dosiiicacin (3.4 mm). En la mayora de los casos, es mucho menor a la profundidad de

filete en la alimentacin. Ello tiene como consecuencia la reduccin del volumen en que el material es transportado, ejerciendo una compresinsobre el material plstico. Esta compresin es til para mejorar el mezclado del material y para la expulsin del aire que entra junto con la materia primaalimentada.

I I I it I I I I I I ! I ! I I I I I I

I

a,1, 1, J J f

el

r

Relacin de Gompresin.

Como las profundidades de los alabes no son constantes, lasdiferencias se disean dependiendo del tipo de material a procesar, ya que

eJ JJ J] ]

los plsticos tienen comportamientos distintos al fluir,

La relacin entre la profundidad del filete en la alimentacin y la profundidad del filete en la descarga, se denomina relacin de compresin. El resultado de este cociente es siemp,e mayor a uno y puede llegar inclusohasta 4.5, de nuestro tornillo es de 2.1.

e

b)

Longitud (900mm).Tiene una importancia especial; influye en el desempeo productivo

tj ,

de la mquina y en el costo de sta.

J f; ] )

u

Funcionalmente,@nsecuentemente

al

aumentar

la

longitudaumenta

del

husillo y

la del extrusor, tambin

la

capacidad de

s29

ef

plastificacin y la productividad de la mquina. Esto significa que operando

dos extrusores en las mismas condiciones de RPM y temperatura que slo

se distingan en longitud, es posible que el extrusor de menor longitud notenga capacidad de fundir o plastificar el material despus de recorrer todo el

extrusor, mientras que el extrusor de mayor longitud ocupar

la

longitud material

adicional para continuar

la

plastificacin

y

dosificar

el

perfectamente fundido, en condiciones de fluir por el dado.

Otro aspecto que se mejora al incrementar la longitud es la calidad

de mezclado y homogenizacin del material. De esta forma, en un extrusorpequeo la longitud es suficiente para fundir el material al llegar al final delmismo y el plstico se dosifica mal mezclado.

En las mismas condiciones, un extrusor mayor fundir el materialantes de llegar al final y en el espacio sobrante seguir mezclando hasta entregarlo homogneo. Esto es importante cuando se procesan materiales pigmentados o con lotes maestros (master batch), de cargas o aditivos querequieran incorporarse perfectamente en el producto.

c)

Dimetro (15 mn).

Es la dimensin que influye directamente en la capacidad

de

produccin de la mquina, generalmente crece en proporcin con la longitud

del equipo. A dimetros mayores, la capacidad en kg/hr es presumiblemente superior.

Al incrementar esta dimensin debe hacerlo tambin la longitud dehusillo, ya que el aumento de productividad debe ser apoyada por una mejor capacidad de plastficacin.

Como consecuencia de la importancia que tienen la longitud y el dimetro del equipo, y con base en la estrecha relacin que guardan entre

30

e

c

e

cs, se acosiumbra especificar las dimensiones principales del husillo comouna relacin longitud/dimetro (L/D).

e

c c

C

c2.3 CARACTERISTICAS DEL ESTRUSOR MONOHUSILLO.El montaje del extrusor consiste en una bomba del tornillo equipada

con un motor y un dado, con la instrumentacin para su control y medir latemperatura. El extrusor es de un solo tornillo, dimetro de 45 mm con un

cociente de UD de 20. Es conducida por un motor AC de bHp 220 V. trifsico. El motor tiene un tren de reduccin compuesto por dos reducciones de correa en V y un reductor mecnico.

C

c

e

La tolva alimenta los pellets en el extrusor; en el extrusor no se diferencian zonas de trabajo debido a que es de perfil constantementecreciente.La temperatura y la presin del material en el extrusor son censadas

c

C

C

por tres termocuplas situadas a lo largo del cilindro del extrusor_

c

C C

c

C

c

C

C

c

C

c

C

eFigura

C

2.3

Extrusor monohusillo EpIMAT

C

a

a

C31

C

C

f

2.3.1

Caractersticas tcnicas.Dimeko del tornilloLongitud del tornillo Proporcin larguera / Dimetro dsi tornillo Dimensin de la boca de alimentacin 45 mm. 900 mm1t20 79 "52 nrm.J

Zonas de calentamiento del cilindi-oAbsorcin total en watts del cilind;o Gamma de regulacin de la temperatura Precisin de regulacin de la temperatura

4050 watts Hasta 350 "C 11 "C3

Velocidad del tornilloCapacidad de la tolva Potencia del motor. Peso Aprox. del equipo.

Velocidades.

34 Kg.5HP

500 Kg.

2.3.2

Especificaciones tcncas.

2.3.2.1 Sistema Elctrico.

. .o

Tensin de alimentacin. Frecuencia. Potencia del motor.

3x220v 60 Hz. 3.7 kW.

32

( t (

a a a

a a

a

a

Potencia de las resistencias. Potencia instalada.

4.5 kW.8.2 kW.

( ( ( ( (

2.3.2.2 Sistema de transmisin,

e

.

t1750 RPM Nl = 24.8 RPMN2 = 42.6 RPM

Velocidad del motor. Velocidad a la primera marcha. Velocidad a la segunda marcha.

e

e a

c)

t( (

)

e

Velocidad a la tercera marcha.

N3 = 70.4 RPM

I I

.

e

Reductor mecnico de tres velocidades y reversa:5:1

e

Primera seccin de transmisin.)

)

I)

)

l)

. . . . .

Faja.

4602 1750 350

t t

a

Numero de fajas. RPM inicial. RPM final.

C

e

t t

) )))

Transmisin por correas en V

Segunda seccin de bansmisin.

t t4.7:1

e a

))

)) )

. Faja. A 62 . Numero de fajas. 2 . RPM inicial. Variable de acuerdo al reductor..RPM

t

t t t t

c

final

24.8,42.6,70.4 RpM.

a

)

c

t(33

C.)

! I

c

2.3.2.3 Sistema de control.Control de temperatura tres zonas de calentamiento

. . .

3 sensores de temperatura Tipo J (Fe-CuNi)1 controlador de temperatura digital; Proporcional/ON-OFF

2 controladores analgicos de Temp. Proporcional/ON-OFF

Sistema de proteccin elctrico

o

Un contactor general de 26A de

. Tres contactores secundarios para cada zonacalentamiento de 9A cada uno.

.

Panel de control Dos botoneras de encendido y apagado Diales de regulacin de los controladores

o

Display de la temperatura de salida de la zona de dosificacin

2.4 PROCEDIMIENTO PREVIO A LASHECHAS AL EXTRUSOR.

MODIFICACIONES

Para las modificaciones hechas al extrusor se sigui el siguienteflujograma el cual detalla los pasos seguidos durante la puesta en marcha del extrusor.

)+

C

a

e,

I I, tDesmontaje del extrusor

a

t t t

inacin de suciedad y residuosE lim

Limpieza y engrase

c

a a

tCambio del sistema elctrico

t

C

C

C

cMontaje del extrusor

C

( {Cambio de poleas por piones

e

C

e

( (

e

tModificaciones del dado y portadado

t( ( ( (

t

C

EJECUCION DE PRUEBAS Y OBTENCION DE MEZCLA POLIMERICA

t t

C

t(

C

Figura 2.4 Flujograma de los pasos seguidos durante la puesta en marcha del extrusor

c

C

c35

( (

2.4.1

Desmontaje, limpieza y engrase del extrusor.En esta parte del proyecto se inicio con el desmontaje del barril y

tornillo, realizando una limpieza del tornillo y sus partes mviles (rodamientos) Cabe indicar que la maquina extrusora se encontr en un estado inoperable, adems contaba con material en su interior el cual nopermitir el giro del tornillo, tras proceder a desarmar el barril y el tornillo, se

observo que

el material estaba pegado al tornillo y a la ves al barril.

El

material encontrado era PET requemado, el cual se muestra en la Fig. 2.5

Figura 2.5 Materal encontrado en el

barr1, pegado al tornillo

Posterormente

a la limpieza y

engrase de las partes mviles se

procedi al ensamblaje del barril y sus partes.

2.5

MODIFICACIONES DEL SISTEMA ELCTRICO.Se realizo un anlisis del sistema elctrico de la maquina extrusora, el

cual se detalla a continuacin.

36

e e

c

2.5.1

Sistema elctrico encontrado.

e

rf rf

t

(a)

(b)

Figura 2.6 (a) Tablero de control (b) Conexiones en mal estado

Tras observar el pequeo tablero de comando del sistema elctrico encontramos Ios siguientes elementos:

t t tt

?

C

I

Motor elctrico en buen estado (tensin trifsica 220v 60HZ)

3 termoccuplas tipo J (sensores de temperatura Fe-Cu)1 controlador digital de control de temperatura, On/Off

? ?l'

2 controladores analgicos de temperatura On/Off1 contactor "general" de 26 A.

3 contactores uno para cada zona de calefaccin de 9 A.

ll t t t It t! lt

o

1 botonera starVstop para el encendido y apagado de la maquina

F

Tras analizar el estado del sistema elctrico de la maquina

se

pudo de

observar que

el sistema de fuerza estaba unido con el sistema

t t t l tt

C37

calefaccln, lo cual es inconcebible, puesto que tras el primer uso de la maquina, y su posterior enfriamiento, si se quisiera usar nuevamente no se

podria hacer ya que al encender el sistema calefactor de la maquina, se encendera el sistema motor el cual no funcionaria pues el material aunestara fro.Nuestra poslcn tras el anlisis elctrico de la maquina extrusora es el cambio iotal y redistribucin del sistema elctrico, en el cual incluiremos

dispositivos de seguridad como cuchillas termomagneticas de determinados amperajes, en casos de corto circuito las mismas procedern a auto bajarse

para poder evitar el paso de corriente, as mismo se colocaran indicadores de calefaccin, ampermetros para poder monitorear er amperaje der motor,en vaco y con diferentes materiales.

2.5.2

Sistemaelctricooptimizado.

Posteriormente despus de Ia optimizacin pertinente, distribucin del tablero elckico queda de la siguiente manera:

Ia

nueva

Figura 2.7 Tablero elctrico despus de las modificaciones

J

Como se puede apreciar claramente en la Fig. 21 , se nota la separacin del sistema motriz, del sistema calefactor, los cuales estnseparados en dos ingresos diferentes de corriente, as mismo se ha incluido tres indicadores de calefaccin para cada una de las zonas de calefaccin el cual indicar calefaccin o no calefaccin, a su vez se colocaron tres swich, uno para cada zona de calefaccin, los cuales cortan la corriente a la zona respectiva para su mantenimiento rutinario. Para conclulr, el sistema motriz esta totalmenie separado del sistema calefactor, el cual se enciende aproximadamente 20 a 30 min. antes de encender el sistema de fuerza.

2.6

PRIMERA PRUEBA REALIZADA.

En la primera prueba realizada, se pudo notar claramente que la eficiencia de transmisin de las correas tipo V no son las adecuadas para eltrabajo de material plstico, y tras el anrisis de eficiencia que se muestra en la tabla 2.2 se pudo notar claramente que en la segunda etapa de transmisin, la eficiencia de transmisin es demasiado deficiente, por tal motivo nuestra recomendacin es el cambio inmediato de las correas tipo Vpor una cadena de traccin simple, para ello es necesario cambiar las poleas para fajas tipo V hechas de aluminio por poleas dentadas para cadena simple y a su vez cambiar las correas tipo V por una cadena de traccin.Tabla 2.1Porcentaje de eficiencia en la primera etapa de transmisin MOTOR RPM EN VACIO RPM CON CARGA RELACION ENTRADA AL REDUCTOR EFICIENCIAP/"1

17501670Propa

5:'l5:1

350a.t

100

95.4

39

abla

2.2

Porcentaje de eficiencia en la segunda etapa de transmisinENTRADA ALREDUCTOR

RELACION DE VELOCIDADES

SALIDA ALREDUCTOR

RELACION DEREDUCCION DE POLEAS

ENTRADA

ALHUSILLO

EFICIENCIA

o o a. o ulFo-

350 350 350 1.751

116.7

47 474.7

24.8 42.6

100 100 100

200.0 350.0 89.3

745

-).J.t

268268 1.75

76.3

cx

153

I

4.7 4.7

24.9" 44.4*

76.4 76.6

o-

t

264

268.0

*RPM medidos Fuente: Elaboracin Propia

2.7

MODIFICAGIONES AL SISTEMA MECANICO.Tras el anlisis del estado inicial de la extrusora procederemos al

anlisis puntual del sistema mecnico.

Figura 2.8 Esquema del sistema mecnico encontrado

40

l)

( (

((

))

(( (2.7.1

)

Sistema mecnico encontradoEl sistema mecnico, tiene como fuente motora un motor elckico de

)) )

t ((

) ))

las siguientes caractersticas:Potencia RPM Modelo Serie

5HP1750

))

( ( ( (e

) ))

PH254853598

)))

Tensin de alimentacin

3"220v

60Hz

)

))

)))

As mismo como se muestra en la Fig. 2.8 la segunda etapa del sistema motriz es el motoreductor mecnico, el cual cuenta con lassig uientes caractersticas:

( ( ( ( { ( ( ( ( (

a

)

)

Motoreductor de cuatro velocidades (tres y reversa)

))

( ( I (

o o o

Primera relacin de transmisin

3:1

(

a

)

)

Segunda relacin de transmisin Tercera relacin de transmisin3X2sXX1 3410995-05102-1

1.75i11:1

(

)))))

(

(

( Serie Numero

(

(

(

))

(

(

)j))

(

Entre las dos etapas de transmisin de potencia se encuentra elmotoreductor el cual tiene tres velocidades como se muestra en la tabla 2.3

(

(

(

(; 41

(

(

I

Tabla 2.3Velocidades del motoreductor

VELOCIDAD

RELACION3:1

RPM INICIAL

RPM FINAL

Primera velocidadSeg unda velocidad

350 350 350

116.7 200.0 350.0

1.75:11:1

Tercera velocidadFuente: Elaboracn Popa

La segunda etapa de transmisin de potenca se da entre la salida del

motoreductor y el husillo el cual tiene enclaustrado un volante de 367 mm. de dimetro, el cual esta diseado para fajas tipo V, el mismo que tiene lassig

uientes caractersticas:Faja tipo V llana

4621

Numero de fajas encontradas Relacin entre dimetros de poleas Tabla 2-4

4.7-.1

Velocidades finales tericas que se transfieren al tornillo

VELOCIDAD

RELACIN4.7'.1

RPM INICIAL

RPM FINAL

Primera velocidad Segunda velocidad Tercera velocidadFuente: Elaboncn Propia

116.7

24.8

4.7:14.7'.1

200.0 350.0

42.670.4

42

{{

{{ ( (

2.7.2

L

Diseo y clculos para la fabricacin de los piones.

Ilas

Para

la

fabricacin

de los piones dentados se considero

dimensiones iniciales de las poleas que iban a ser remplazadas, las cuales se sealan en la tabla 2.5.

{ ( (

!(

Tabla 2.5Dimetros de las poleas del extrusor EPIMAT

I t I

PoLEA GMNDE (mm)

POLEA PEQUEA (mm) 65.3731.00

g

EXTERIOR

378.36 34.00

( ( ( ( { ( (

O INTERIORF u ente : H aboracin P ropia

I

a hacer los clculos respectivos para la fabricacin de los piones dentados, las formulas fueron obtenidas delSeguidamente se procedimanual Casillas, para mecnica de produccin.

DpDe

Di

Figura 2.9 Calculo del dimetro de los dientes de los piones

43

Tabla 2.6 Clculos realizados para la elaboracin de los piones

PINON GRANDE

PINON PEQUENO

De-Dp+d/2Dp=p/senct

De Dp

373.36 Jb6-Jf) 353.3610 15.88

65.3755.37

Di=Dp-d/2

Di d

10 '15.88

5/8"

PN

14

o=180/N

ct

2.46580.0431

12-8571

SenaF

o.2226

uente: Elaboracin Propa

Donde:De = Dimetro exterior

Dp = Dimetro primoDi = Dimetro interior

d = Dimetro del rodillop = Distancia entre centros (paso de la cadena) N = Numero de dientes

44

al

c

c(C

li)

:))

2.7.3

Sistema mecnico optimizado.

c ce

))))

cc c c c

),

f

e))

ce

cFigura 2.10 Modificacin de la segunda etapa de transmisinC C

) )

) )))1

(

c

e e

c l,) l ,)

e q

a

C

C

),)

C

i)

)

Figura 2.,ll Pin superior, pin inferior, cadena y templador

l l

) )

En la tabla 2.7 se tienen los resultados obtenidos para la maquina extrusora luego de las modificaciones hechas al sistema mecnico, se veclaramente que la eficiencia ha subido considerablemente en comparacin al

( ( ( (

t

,r)

sistema mecnico con fajas tipo V, la diferencia de eficiencias entre elsistema modificado y el sistema anterior tiene un promedio de 16.1% con lo cual queda en un estado optimo el sistema mecnico.

)'jJ

( ( ( (

I

(

)

(

)

( (45

))

(

(

I

I abla 2.7Porcentaje de eficiencia en la segunda etapa de transmisin, tras las modif icacones hech a s

ENTRADAREDUCTOR

RELACION DE VELOCIDADES

SALIDA ALREOUCTOR

RELACION DE REOUCCION DE P O LEAS

ENTRADA ALHU S

EFICIENCIA(%)

ILLO

o (JEl(!uJ

350

471751

24.4 42.6 74.5

100 100 100 O'A

c

3s0350

200.0 350 0 89.3

4.7

t

4747

Jll fxo-

2682681.75

t/.o29.9" s3.9-

153.1

47

91.8

I

268

1

268 0

47

93

1

*RPM m edldo

Fuente: Elaboracin Propia

2.8

MODIFICACIONES DEL DADO Y PORTADADO.Adicionalmente a la optimizacin de parte mecnica se hicieron una

serie Ce arreglos al dado, el cual no contaba con el diseo apropiado para poder extruir el perfil deseado, las correcciones que se hicieron, se muestran en la Fig. 2.13.

Se puede observar en la Fig. 2.12 dos perfles de dados, las lneas punteaCas representan los perfiles que se usan para la produccin deperfles en las formas representadas por las lneas continuas.

46

C ( (

(l

f

f I

C

Figura 2.12 Perfiles bibliogficos de dados

e

t

I

II

c c cFigura 2.13 Modificaciones hechas al dado para poder obtener el perfil deseado

e

(Figura 2.14 Correccin de caras del dado

e ? e e e e e e e

c ? c

C

e

C

e47

C

e e

C

La extrusin

de

perfiles, es una manufactura directa de un producio

en el dado de extrusin, por este motivo el diseo del de los dados no es cosa sencilla, ya que el perfil que se desea hacer no es de forma circular,

los patrones de flujo y las velocidades varan en diferentes sitios, y

el

hinchamiento en el dado no es igual en todos los puntos. por eso se tiene que modificar el perfil del dado, para as lograr la forma que se quiere sacar.

Para poder hacer un diseo ptimo de dados para extrusin, se requiere gran habilidad y experiencia en el diseo y por lo comn, mucha practica deprueba error. Seguidamente de la modificacin del dado de extrusin, se hizo la modificacin del porta dado, al cual se le dio la conicidad respectiva puesto qlre como se muestra en la figura era de forma recta.

Figura 2.15 Modificacin hecha al porta dado

Es importante mantener una presin arta en er interior del dado para consolidar el plstico fundido antes de que sarga der dado. Esto se rogra ar

disear restricciones al flujo en

interior der dado. Es estrictamente necesaria la relacin D,/D6 mantenerla menor que 1.

el

En la figura anterior, se sealan las siguientes caractersticas:

48

c

e

C

C

e e

.Da .Doocl

= Dmetro del barril = Dimetro del oriflcio del dado= Angulo de entrada al dado

c

e

c

Q

e

c

oP

= Longitud paralela al dado

e

c

La

relacn Do/De para nuestro portadado modificado es

20.7 mml4}mm que da como resultado 0.52 que es un valor aceptable dentro

c c

de lo permitido.

De esta misma forma se hizo un sistema de anclaje a la tina de enframiento, la cual servira para poder unir el extrusor y el sistema de enfriamiento, a continuacin se muestra el sistema de empalme entre elextrusor y el sistema de enfriamiento.

e

e

c

c c

e

c

e e

e

c

e

?

IFigura 2.16 Sistema de sujecin entre el extrusor y la tina de enfriamento

Posteriormente al ensamblaje de este sistema de sujecin entre el estrusor y la tina de enfriamiento, la maquina ya estara en optimo estado

e

? e e F

para poder extruir

y poder enfriar perfiles en un sistema continuo de

t

c

F

c49

t

C

produccin. A continuacin se muestra el sistema armado, que componen laextrusora y la tina de enfriamiento.

Figura 2.17 Empalme entre tina de enfriamiento y extrusor

Figura 2.18 Maquina extrusora y tina de enfriamiento en una sola lnea deproduccin

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