ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL Facultad de Ingeniería en Mecánica Y Ciencias de la Producción “IMPLEMENTACIÓN DE UN DISEÑO MECÁNICO PARA TRITURAR NEUMÁTICOS RECICLABLES” PROYECTO DE GRADUACIÓN Previo a la obtención del Título de: INGENIERO MECÁNICO Presentado por: Andrés Gerardo Veintimilla Vera GUAYAQUIL – ECUADOR Año: 2015 AGRADECIMIENTO Agradezco primeramente a Dios por brindarme cada minuto de vida, a mis padres por su apoyo incondicional, a mis hermanos y amigos por la fe, confianza y apoyo depositado, a mi director de tesis por la ayuda y oportunidad en la elaboración de este proyecto de graduación y a mis maestros por cada aporte de conocimiento que me dieron durante mi carrera estudiantil. DEDICATORIA Dedico este trabajo a mis padres, ya que son las personas que con mucho esfuerzo y ahínco han sabido inculcarme los valores éticos y morales para ser en mí una persona responsable y dedicada en cada una de las metas que me proponga. TRIBUNAL DE SUSTENTACIÓN Ing. Jorge Duque Ing. Manuel Helguero G. DECANO DE LA FIMCP DIRECTOR DE PROYECTO DE PRESIDENTE GRADUACIÓN Ing. Gustavo G uerrero M. VOCAL DECLARACIÓN EXPRESA “La responsabilidad del contenido de este Proyecto de Graduación, me corresponde exclusivamente; y el patrimonio intelectual del mismo a la ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL” Andrés Gerardo Veintimilla Vera ii RESUMEN El presente proyecto se llevó a cabo con el objetivo de reducir la contaminación al medio ambiente mediante la reducción del volumen de neumáticos reciclables en rellenos sanitarios y en lugares donde se deposite el neumático fuera de uso. El reciclado de la materia prima es aprovechado y transformado mediante un proceso de trituración mecánica en un producto útil para la sociedad, generando a su vez nuevas fuentes de empleos. Se determinó la fuerza de desgarro del caucho llevado a cabo en el Laboratorio de Ensayos Metrológicos y de Materiales (LEMAT), regido bajo la norma DIN ISO 34-1, dicha fuerza fue utilizada en el cálculo del torque y potencia máxima requerida para el accionamiento del triturador de neumáticos reciclables. Se diseñaron los elementos más relevantes del triturador, mediante un criterio de falla denominado método de Von Mises Modificado, el cual permitió determinar el diámetro óptimo del árbol de transmisión y el sistema de corte. El sistema de transmisión que se planteó para obtener la velocidad necesaria durante la trituración fue de un moto – reductor acopado a una cadena mediante iii piñón – rueda, y esta a su vez a un sistema de ruedas dentadas distribuyendo así la velocidad requerida a cada árbol de transmisión. El diseño del triturador se llevó a cabo mediante el software “SOLIDWORKS 2014”, herramienta fundamental que permite simular el ensamble total de cómo está operando dicha máquina, así como también comprobar cálculos que se hayan realizado a priori. Se realizó un análisis de factibilidad para ver qué tan viable fue el desarrollo del proyecto, dando como resultado una recuperación de inversión del triturador a construir de 4 meses. Finalmente se concluyó que el proyecto es rentable económicamente, generando así nuevas fuentes de empleo, reduciendo la contaminación al medio ambiente así como también se disminuye el volumen en vertederos. iv ÍNDICE GENERAL Pag. RESUMEN ............................................................................................................ ii ÍNDICE GENERAL …………………………………………………………………….iv ABREVIATURAS ................................................................................................ vii SIMBOLOGÍA ...................................................................................................... xi ÍNDICE DE FIGURAS ......................................................................................... xii ÍNDICE DE TABLAS .......................................................................................... xvi ÍNDICE DE GRÁFICOS ..................................................................................... xix INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1 CAPÍTULO 1 1.CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL NEUMÁTICO ................................... 3 1.1. Tipos de cubierta según su estructura .................................................... 4 1.2. Estructura de la cubierta ......................................................................... 5 1.3. Definición de partes de un neumático ..................................................... 8 1.4. Materiales ............................................................................................. 14 1.5. Banda de rodamientos y costados ........................................................ 17 1.6. Designación y nomenclatura básica de los neumáticos ....................... 20 v CAPÍTULO 2 2. ELECCIÓN DE LA MEJOR ALTERNATIVA, PARA EL DISEÑO PREVIO DEL TRITURADOR DE NEUMÁTICOS RECICLABLES 2.1. Tipos de trituradores mecánicos para neúmaticos ............................... 34 2.2. Capacidad del triturador ........................................................................ 46 2.3. Tipo de neúmatico a triturar .................................................................. 50 2.4. Ventajas que se producen al triturar neúmaticos reciclados ................. 51 2.5. Determinación de la fuerza de desgarro del neúmatico por ensayo de tracción, mediante la norma DIN ISO 34 - 1 ................................................... 54 2.6. Diseño de forma del triturador de neumáticos ...................................... 59 CAPÍTULO 3 3. DISEÑO DE LOS ELEMENTOS MECÁNICOS PARA LA TRITURACIÓN DE NEUMÁTICOS RECICLABLES 3.1. Diseño del árbol de transmisión ............................................................ 67 3.2. Análisis de rodamientos ...................................................................... 121 3.3. Determinación de la rigidez de los árboles de tranmisión ................... 127 3.4. Diseño del sistema de corte ................................................................ 128 3.5. Análisis del sistema de transmisión .................................................... 129 3.6. Diseño de la tolva de mantenimiento del neumático ........................... 148 3.7. Análisis de vibraciones ....................................................................... 149 3.8. Dimensionamiento y ensamble del triturador de neumáticos .............. 151 vi CAPÍTULO 4 4. COMPROBACIÓN DE RESULTADOS DEL DISEÑO MECÁNICO PARA TRITURAR NEUMÁTICOS RECICLABLES A TRAVÉS DEL SOFTWARE SOLIDWORKS 4.1. Análisis y simulación del árbol de transmisión .................................... 157 4.2. Análisis y simulación del sistema de corte .......................................... 166 CAPÍTULO 5 5.ANÁLISIS DE COSTOS ................................................................................ 169 CAPÍTULO 6 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1. Conclusiones ...................................................................................... 175 6.2. Recomendaciones .............................................................................. 176 APÉNDICES………………………………………………………………………….178 BIBLIOGRAFÍA…………………………………….…………………………….…..205