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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA
DISEÑO DE UNA MÁQUINA COMPACTADORA DE BOTELLAS
DE PLÁSTICO
ANEXOS
Tesis para optar el título de Ingeniero Mecánico, que presenta el bachiller
SAMUEL MEDINA BARRENECHEA
ASESOR: Dipl. Ing. Benjamín Barriga Gamarra
Dr. Ing. Julio Acosta Sullcahuamán
Lima, diciembre del 2012
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ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo Título Pág.
01 Estructura de funciones 1
02 Matriz morfológica 3
03 Conceptos de solución 4
04 Proyectos preliminares 7
05 Catalogo Renold de cadena y rueda dentada 12
06 Pin de expansión 20
07 Diagramas de fuerza cortante y momento flector 22
08 Rodamientos y asientos en ejes y en alojamientos 29
09 Información sobre soldadura 34
10 Anillo de fieltro serie fi 36
11 Información de materiales 37
12 Catálogo SEW EURODRIVE para motorreductor 43
13 Inf. para determinación de tiempo de aceleración en motor eléctrico 48
14 Carcasa de máquina compactadora de botellas de plástico 50
15 Cálculo de tornillos 52
16 Casos de penetración de púa en pico de botella 60
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1
Anexo 01
ESTRUCTURA DE FUNCIONES
Estructura de funciones 1:
Estructura de funciones 2:
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2
Estructura de funciones 3:
Estructura de funciones 4:
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Anexo 02
Concepto de Solución Tipo de línea 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
1
Pre
para
r
2
Alim
enta
r
3
Com
pac
tar
4
Alm
acen
ar
5
Gen
erar
6
Tra
nsm
itir
7
Mul
tiplic
ar
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4
Anexo 03
CONCEPTOS DE SOLUCIÓN
Concepto de Solución 01 Concepto de Solución 02
Concepto de Solución 03 Concepto de Solución 04
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5
Concepto de Solución 05 Concepto de Solución 06
Concepto de Solución 07 Concepto de Solución 08
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6
Concepto de Solución 09 Concepto de Solución 10
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7
DEPÓSITO
Anexo 04
PROYECTOS PRELIMINARES
PROYECTO PRELIMINAR 01
Vista frontal y lateral
Rodillos y sistema de compactado
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8
DEPÓSITO
Interior de rodillos
Sujeción de barra de púas en rodillo
PROYECTO PRELIMINAR 02
Vista frontal y lateral
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9
Rodillos y sistema de compactado Inversión de giro
Interior de rodillos
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10
DEPÓSITO
Sujeción de púas en rodillo Sujeción de rueda dentada en rodillo
PROYECTO PRELIMINAR 03
Vista frontal y lateral
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11
Rodillos y sistema de compactado Interior de rodillos
Sujeción de rueda dentada en rodillo Sujeción de engranaje en rodillo
Detalle A Detalle B
Sujeción de púas en rodillo
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12
Anexo 05
CATALOGO RENOLD DE CADENA Y RUEDA DENTADA
Extraído del catálogo de selección de cadenas de Renold [RENOLD,2010a y b]
Paso 1: Selección de cantidad de dientes de rueda dentada conductora
Paso 2: Selección de factores f1 y f2
Factor f1
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13
Factor f2
Paso 3: Cálculo de potencia de selección
Paso 4: Selección de paso de cadena
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14
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15
Paso 5: Determinación de la cantidad de eslabones
Paso 6: Presión en las superficies de contacto
Ecuaciones de transmisión
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16
Velocidad de operación
Presión de contacto
Factor de seguridad para cadena
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17
Ciclos máximos para tipos de aplicación
Uso de grasa como lubricante
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18
Características de la cadena de 1,25” según ISO 606
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19
Características de ruedas dentadas para cadena de 1,5” según ISO 606
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20
Anexo 06
PIN DE EXPANSIÓN
Extraído del catálogo de selección de pines de expansión ranurados [SPIROL,2003]
Recomendaciones ASME para agujero de alojamiento de pin de expansión
Dimensiones y resistencia al corte de pin de expansión
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21
Longitudes de pines de expansión
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22
Anexo 07
DIAGRAMAS DE FUERZA CORTANTE Y MOMENTO FLECTOR
En eje de rodillos 1 y 2
Eje 1 Eje 2
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23
En rodillos 1 y 2
Rodillo 1 Rodillo 2
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24
En perfil E - C- G de estructura superior
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25
En marco K - J – G – H - I
J – G – H
K - J H - I
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26
En perfil A - B de estructura inferior
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27
En perfil E - C de estructura inferior
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28
En perfil P - Q de estructura inferior
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29
Anexo 08
RODAMIENTOS Y ASIENTOS EN EJES Y EN ALOJAMIENTOS
Extraído del Catálogo General de SKF [SKF,2008]
Precisión de forma y de posición
Valores orientativos para factores de seguridad s0
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30
Rodamiento para rodillos 6210-2RS1
Rodamiento para rueda dentada superior 6208-2RS1
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31
Precisión de forma y de posición para asientos en ejes y alojamientos
Magnitud de carga
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32
Condiciones de giro
Ajustes para ejes macizos de acero
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33
Ajustes para soportes de fundición y de acero
Tuerca de fijación con arandela de retención
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34
Anexo 09
INFORMACIÓN SOBRE SOLDADURA
Extraído del Eurocódigo [EUROCODE 3,2004] y de Elementos de máquinas
[NIEMANN,1973] .
Espesor de cordón mínimo en función del espesor a soldar
Factor de forma o factor de concentración de esfuerzos efectivo (ν1)
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35
Factor de calidad de la unión (ν2)
Factor según material base (βw)
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36
Anexo 10
ANILLO DE FIELTRO SERIE Fi
Extraído de DIN 5419
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37
Anexo 11
INFORMACIÓN DE MATERIALES
Extraído de catálogo de Aceros Arequipa [ACEROS AREQUIPA, 2010] y Resistencia
de materiales 2 [Rodríguez, 2006]
Canales U
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38
Barras redondas
Planchas gruesas
Coeficiente de carga (Ccarg)
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39
Coeficiente de acabado superficial (Cs)
Profundidad promedio de rugosidad (Rz)
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40
Coeficiente de tamaño (Ct)
Coeficiente de temperatura (Ctemp) Coeficiente de confiabilidad estadística (Cc)
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41
Factor efectivo de concentración de esfuerzos (βk)
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42
Factor geométrico de concentración de esfuerzos para
ejes de canal circunferencial ( αk)
Factor geométrico de concentración de esfuerzos para
ejes con reducción de sección ( αk)
Anexo 12
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43
CATÁLOGO SEW EURODRIVE PARA MOTORREDUCTOR
Extraído de la guía de Reductores y Motoreductores de SEW Eurodrive [SEW
EURODRIVE,2010]
Posición del motorreductor
Rendimiento de reductores de engranajes cilíndricos
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44
Factor de servicio fB
Factor adicional fZ
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45
Factor de aumento de potencia K
Factores KJ, KM y KP
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46
Información técnica del motorreductor R87 DT90S4
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47
Información técnica del motor DT90S4
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48
Anexo 13
INFORMACIÓN PARA DETERMINACIÓN DE TIEMPO DE ACELERACIÓN EN
MOTOR ELÉCTRICO
Extraído del libro de Máquinas eléctricas rotativas [VARGAS MACHUCA,1990]
Factor de servicio recomendado para motores eléctricos
Régimen Duración (h/día)
0,5 3 8 24
Ligero I (sin golpes) 0,5 0,8 1,0 1,25
Moderado II (con golpes medianos) 0,8 1,0 1,25 1,5
Pesado III (con golpes fuertes) 1,25 1,5 1,75 2,0
Tiempos de puesta en marcha máximos recomendados para diferentes potencias
De acuerdo a la IEEE
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49
Métodos de arranque recomendados
Potencia de motor [kW]
Tamaño de Red
Pequeña (Laboratorios /
talleres)
Mediana (Edificios
comerciales / Maestranza)
Grande (Fábricas /
Plantas industriales)
Micromáquinas 0 - 0,1
0,1 Directo, si la
red lo permite / Y-Δ
Arranque directo /
Y-Δ
Arranque directo
Minimotores 0,1 - 2
Máquinas de pequeña potencia
1 - 10
Máquinas de potencia media
10 - 100
10 -
50
Y-Δ (hasta 30 kW)
Arr. por resistencia
Directo/ por Autotrafo/Arr.
por resistencia
50 -
150
Por Autotrafo/Por Resistencias Máquinas grandes 100 - 1000
>150 Por autotrafo Máquinas de gran potencia
>1000
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50
Anexo 14
CARCASA DE MÁQUINA COMPACTADORA DE BOTELLAS DE PLÁSTICO
Esquema de la carcasa
Introducción de la botella
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51
Panel de la máquina,
Pulsadores y lámparas para inicio y fin del proceso
La altura a la cual se ingresa la botella debe ser cercana a 1,2 m para facilidad del
usuario.
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52
Anexo 15
CÁLCULO DE TORNILLOS
Según norma VDI 2230.
El valor aproximado del ángulo efectivo de fricción ρ’, sabiendo que el coeficiente de
fricción estático μ es 0,15 y que el ángulo del filete α es 600, de se determina de la
siguiente manera:
ρ tan 1
cosα2
, 2 0
La separación en tramos de la longitud del tornillo es:
Tramo di Li
I (cabeza del tornillo) d 0,5xd
0,4xd
Tornillo cabeza hexagonal
Tornillo cabella hueca hexagonal
II(tramo de mayor diámetro) d LII
IV(roscado fuera de la tuerca) d3 LIV
V(roscado en el interior de la tuerca) d3 0,5xd
VI(filetes em contacto) d 0,4xd
0,33xd
Unión con tuerca
Unión con agujero roscado
Propiedades mecánicas de tornillos
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53
Presión superficial admisible
Coeficiente de fricción entre superficies
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54
Valores recomendados para asentamiento δas
Valores recomendados para factor de ajuste αA
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55
Análisis del tornillo de cabeza hueca hexagonal M10x120
Determinación de la constante de rigidez del tornillo Ct :
Se sabe que d = 10 mm y d3 = 8,160 mm, por lo tanto, se obtiene lo siguiente
Tramo Ai [mm2] Li [mm]
I 78,539 4
II 78,539 88
IV 52,296 7
V 52,296 5
VI 78,539 4
1
Ctor
1
Ci
ni 1
1
E
i
i
ni 1 Ct 1, 5 10
5 mm
Determinación de la constante de rigidez de las placas Cp :
Se sabe que d1 = 16 mm, dext = 24 mm, Lsoporte superior = 88 mm y L ala de peril= 5mm,
por lo tanto, se obtiene lo siguiente
β
p
d1
5
1 5, 125 y
dext
d1
2
1 1,5
tan 0,3 2 0,032 ln(β
2 0,153 ln( 0, 5 1 2 , 1 0
dmáx d1 p tan 5 , 01 mm
Debido que dmáx > dext, la distribución de esfuerzos de compresión se asemeja
a dos conos y un cilindro. La longitud del cono y del cilindro es:
cono dext - d1
2 tan 1 ,1 mm
cilindro p – 2 cono , 13 mm
Por lo tanto,
Ccono Econ dag tan
ln dext - dag d1 dag
dext dag d1 - dag , 3 105 mm
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56
Ccilindro Ecilindro dext
2 dag2
cilindro ,521 105 mm
Entonces,
1
Cp
1
Ccono
1
Ccilindro
1
Ccono Cp , 3 10
5 mm
Análisis del tornillo de cabeza hueca hexagonal M12x30
Determinación de la constante de rigidez del tornillo Ct :
Se sabe que d = 12 mm y d3 = 9,853 mm, por lo tanto, se obtiene lo siguiente
Tramo Ai [mm2] Li [mm]
I 113,09 4,8
IV 76,248 30
V 76,248 6
VI 113,09 4,8
1
Ct
1
Ci
ni 1
1
E
i
i
ni 1 Ct 3, 00 10
5 mm
Determinación de la constante de rigidez de las placas Cp :
Se sabe que d1 = 18 mm, dext = 50,8, Lplancha = 3 mm y L ala de peril ’’ = 7,5184 mm,
por lo tanto, se obtiene lo siguiente:
β
p
d1
3 ,51
1 0,5 3 y
dext
d1
50,
1 2, 222
tan 0,3 2 0,032 ln(β
2 0,153 ln( 0, 13 25,7050
dmáx d1 p tan 23,0 3 mm
Debido que dext > dmáx, la distribución de esfuerzos de compresión se asemeja
a dos conos. La longitud del cono es:
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57
cono p
2 5,25 2 mm
Por lo tanto,
Ccono Econ dag tan
ln dext - dag d1 dag
dext dag d1 - dag 5,31 105 mm
Entonces,
1
Cp
1
Ccono
1
Ccono Cp 3 , 5 10
5 mm
Análisis del tornillo de cabeza hexagonal M12x120
Determinación de la constante de rigidez del tornillo Ct :
Se sabe que d = 12 mm y d3 = 9,853 mm, por lo tanto, se obtiene lo siguiente
Tramo Ai [mm2] Li [mm]
I 113,09 6
II 113,09 90
IV 76,248 15
V 76,248 6
VI 113,09 4,8
1
Ct
1
Ci
ni 1
1
E
i
i
ni 1 Ct 1, 10
5 mm
Determinación de la constante de rigidez de las placas Cp :
Se sabe que d1 = 19 mm, dext = 30 mm, Lsoporte ejes = 93 mm y L ala de peril = 7,5184
mm, por lo tanto, se obtiene lo siguiente
β
p
d1
3 ,51
1 5,2 0 y
dext
d1
30
1 1,5
tan 0,3 2 0,032 ln(β
2 0,153 ln( 0, 301 2 ,8450
dmáx d1 p tan 5,5 1 mm
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58
Debido que dmáx > dext, la distribución de esfuerzos de compresión se asemeja
a dos conos y un cilindro. La longitud del cono y del cilindro son:
cono dext - d1
2 tan 11, mm
cilindro p – 2 cono , 0 mm
Por lo tanto,
Ccono Econ dag tan
ln dext - dag d1 dag
dext dag d1 - dag 53,233 105 mm
Ccilindro Ecilindro dext
2 dag2
cilindro 15, 0 105 mm
Entonces,
1
Cp
1
Ccono
1
Ccilindro
1
Ccono Cp , 10
5 mm
Análisis del tornillo de cabeza hexagonal M16x80
Determinación de la constante de rigidez del tornillo Ct :
Se sabe que d = 16 mm y d3 = 13,546 mm, por lo tanto, se obtiene lo siguiente
Tramo Ai [mm2] Li [mm]
I 113,09 6
II 113,09 90
IV 76,248 15
V 76,248 6
VI 113,09 4,8
1
Ct
1
Ci
ni 1
1
E
i
i
ni 1 Ct 1, 10
5 mm
![Page 61: PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚºn norma VDI 2230. El valor aproximado del ángulo efectivo de fricción ρ’, sabiendo que el coeficiente de fricción estático μ es](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021821/5b097c157f8b9a992a8dbafa/html5/thumbnails/61.jpg)
59
Determinación de la constante de rigidez de las placas Cp :
Se sabe que d1 = 19 mm, dext = 30 mm, Lsoporte ejes = 93 mm y L ala de peril = 7,5184
mm, por lo tanto, se obtiene lo siguiente
β
p
d1
3 ,51
1 5,2 0 y
dext
d1
30
1 1,5
tan 0,3 2 0,032 ln(β
2 0,153 ln( 0, 301 2 , 50
dmáx d1 p tan 5,5 1 mm
Debido que dmáx > dext, la distribución de esfuerzos de compresión se asemeja
a dos conos y un cilindro. La longitud del cono y del cilindro es:
cono dext - d1
2 tan 11, mm
cilindro p – 2 cono , 0 mm
Por lo tanto,
Ccono Econ dag tan
ln dext - dag d1 dag
dext dag d1 - dag 53,233 105 mm
Ccilindro Ecilindro dext
2 dag2
cilindro 15, 0 105 mm
Entonces,
1
Cp
1
Ccono
1
Ccilindro
1
Ccono Cp , 10
5 mm
![Page 62: PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚºn norma VDI 2230. El valor aproximado del ángulo efectivo de fricción ρ’, sabiendo que el coeficiente de fricción estático μ es](https://reader031.vdocuments.net/reader031/viewer/2022021821/5b097c157f8b9a992a8dbafa/html5/thumbnails/62.jpg)
60
Anexo 16
CASOS DE PENETRACIÓN DE PÚA EN PICO DE BOTELLA
Casos en los cuales la púa se introduce en el pico de la botella. El círculo amarillo
indica el lugar de introducción.
Caso 1 Caso 2
Caso 3 Caso 4