Maquina compactadora de latas MAQUINA COMPACTADORA DE LATAS

MAQUINA COMPACTADORA DE LATAS

Resumen

Se estudia y  diseña un dispositivo mecánico compactador de latas de aluminio, para el diseño del sistema se utiliza el software Solidwork y el contacto que hace el cabezal con la lata se realizó en el software de elementos finitos ANSYS, al tener el análisis se procede hacer la construcción, donde se utilizó madera MDF y hierro para llevarlo a cabo, este mecanismo consta de una estructura de madera donde va acoplado a un mecanismo de Grashof, el sistema de 2 barras nos  hace cambiar el movimiento circular en lineal, con el propósito que el sistema compacte la lata.

Definición del problema

Debido al actual panorama que se está viviendo en el mundo, la creciente tasa de población, la disminución de las reservas disponibles para la generación de energía y el cambio climático.  Conlleva a la humanidad a encontrar una solución para detener esta problemática que se asoma a simple vista. Una opción clara que se ha venido observando es por medio del reciclaje. El uso de recipiente de aluminio para la comercialización de bebidas ha tenido un incremento en los últimos años desde su primera la  vez que salió al mercado en 1990.  Teniendo claro que solo reciclando un recipiente de aluminio se economiza la suficiente energía  para operar un televisor durante 3 horas.

¿Será posible diseñar un dispositivo mecánico que facilite el proceso de compactación de latas de aluminio para su almacenamiento y transporte en el proceso de reciclaje?

Introducción

En el trabajo titulado diseño y desarrollo de un prototipo de compactación de latas de aluminio con accionamiento mecánico se realizó una prueba de laboratorio de compresión para determinar la fuerza requerida para compactar la lata, con lo cual se diseñó un mecanismo de biela manivela para llevar a cabo la compactación, con la fuerza obtenida del laboratorio y utilizando un factor de seguridad de 30% se determinó que el motor requerido debe ser ¼ HP.

Objetivo general

Diseñar y analizar mediante elementos finitos de un dispositivo mecánico compactador de latas de aluminio

Objetivos generales

• Diseñar el prototipo compactador de latas mediante un software cad-solidwork
• Analizar mediante un software de elementos finitos la fuerza de impacto requerida para compactar la lata de aluminio
• Seleccionar los materiales para la construcción del dispositivo
• Construir el prototipo compactador de latas de aluminio

Metodología.

Etapa 1

En esta etapa se selecciona el tipo de mecanismo que se va a usar para compactar la lata de aluminio, para esta selección nos basamos en la literatura de Artobolevski, el cual era un ingeniero mecánico que propuso la clasificación de los mecanismos espaciales y desarrolló métodos para su análisis estructural, cinemático.

Etapa 2

Al seleccionar el mecanismo se procede al diseño del prototipo en el software Solidworks, donde se establecieron las dimensiones y se realiza un análisis de movimiento para observar la trayectoria que generaba el mecanismo.

Etapa 3

En esta etapa se analiza el mecanismo mediante el software de elementos finitos ANSYS, el cual se le realizara un análisis explicito ya que es un tipo de impacto severo, donde los tiempos de integración son muy pequeños y el uso de métodos interactivos es muy complejo de implementar. Bajo este escenario, es más apropiado usar métodos explícitos.

Etapa 4

Como se tienen los datos concretos de fuerza para comprimir la lata y la simulación del mecanismo, se procede a seleccionar los materiales adecuados que satisfagan los datos de la simulación realizada en el software ANSYS, posteriormente se procede a la construcción del prototipo a escala, el cual se implementara en madera MDF de 10 mm de espesor, la selección de discos cuya función es transformar el movimiento  circular a lineal serán de acero 1020 y los ejes seleccionados igualmente serán acero 1020.  

Etapa 5

Finalmente se realiza una conclusión donde expresamos si los objetivos planteado por el equipo de trabajo fueron cumplidos satisfactoriamente, además se expresan los inconvenientes que se tuvieron en cada una de las etapas, las posibles mejoras que se pueden realizar a futuro para este prototipo.

Implementación

Método de implementación manual.

[pic 1][pic 2][pic 3]

Ilustración 1 Masas de 10, 20 y 238

En la Ilustración 1 se muestran diferentes masas en kilogramos, esto se realiza con el objetivo de conocer la fuerza que se debe aplicar a la lata de aluminio para comprimirla, esto se presenta cuando se supera el esfuerzo de fluencia del material.

[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7]

        Ilustración 2 Pruebas experimentales        

Se realizó diversos experimentos los cuales fueron de 98.1, 196.2, 249.3 y 429.67 Newton, en las primeras pruebas que se realizaron a las lata de aluminio no tomaba ningún comportamiento hasta que le aplicamos 429.67 N el cual la comprimió dejándola de 2.8 cm siendo de 11.3 cm de longitud al inicio de la prueba, también se realizaron pruebas con la lata a 90° y con los 429.67 N no deformaba la lata totalmente como se presenta en la otra configuración, la lata se deforma porque se superó el esfuerzo de fluencia del material de la lata la cual es de aluminio.

Método de implementación experimental.

Con el fin de determinar y corroborar la fuerza necesaria para compactar la lata la cual estará acostada y disminuir el tamaño de ella desde 6.5 cm a 1 cm, se hizo un ensayo en la maquina universal con el cual se halla un valor más preciso con el cual se trabajara. Los resultados arrojados en este ensayo fueron los siguientes.

[pic 8]

Grafica 1: grafica de esfuerzo vs deformación.

Con el fin de hallar un valor exacto de la fuerza con la cual se compactara la lata reduciéndola 5.5 cm, se hizo un promedio con los valores arrojados por el software utilizado en la maquina universal los cuales fueron.

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