Diseño de una compactadora manual de bajo costo y peso para la Ilustre Municipalidad de Pudahuel

Abstract

Este trabajo se enfoca en el diseño de una máquina compactadora manual, para implementar la gestión de cartones considerados como residuos en las dependencias municipales de la comuna de Pudahuel. Se recorrió el terreno para proponer un proceso productivo que considera posibles puntos de acopio y operación del equipo. Luego, se entregó información sobre los distintos tipos de cartón corrugado, para después establecer los parámetros y la disposición que debe tener el material para realizar la compresión. El análisis considera la cantidad de aire y el espacio entre cartones, como los aspectos importantes, ya que son las variables que influyen en el gran volumen que utiliza el material. Así como también, se realizaron pruebas de compresión a muestras de 3 tamaños diferentes, averiguando el esfuerzo necesario para colapsar la onda que compone el cartón corrugado. Se establecieron los parámetros y metodología, para luego comenzar con el proceso de diseño. Se eligió, en primer lugar, el sistema de fuerza según capacidad, montaje, mantención, gestión de compra y operación adecuada para el servicio en cuestión. En segundo lugar, se orientó la estructura de forma vertical, por razones de seguridad y operación. Luego, se mostraron las medidas y formas que conforman la cámara y ambos frentes de compactación. Además, se mencionan los materiales utilizados, correspondientes a perfiles de acero estructural, de sección cuadrada o rectangular. Se propuso la forma del equipo, asignando parámetros a las dimensiones de los elementos según alto, ancho, espesor y largo. Se describió la configuración, asignando relaciones de diseño entre las medidas de los elementos, para luego dimensionar cada uno bajo un estudio analítico. Se realizó el desarrollo utilizando fórmulas relacionadas al esfuerzo por flexión y los momentos de inercia para encontrar dimensiones adecuadas, según los parámetros de diseño. Se trabajó con resultados acordes a factores de seguridad ligados al esfuerzo por fluencia del material en cuestión, y a la relación de Soderberg para los límites de resistencia a la fatiga, según cada caso. Además, se modeló el diseño en 3D, para luego realizar dos estudios de tensión estática, uno para la estructura y el otro para el frente de compresión móvil, utilizando Fusion 360. Se obtuvo el esfuerzo promedio 9,18 N/cm2 necesario para colapsar las ondas del cartón corrugado. Con ello, se seleccionó como sistema de fuerza la gata agrícola Hi-Lift de 3tonf, lo que permitió establecer las medidas del frente de compactación móvil en 500x600mm, con una altura de 1000mm, permitiendo recibir fardos de 25Kg de material. Se obtuvo un equipo cuyo peso es de 72Kg, y un costo de fabricación igual a $905.911 incluyendo materiales, herramientas y mano de obra. Se logra diseñar un equipo para comprimir cartones de bajo costo y peso (relativo) hasta la etapa de planos. El equipo busca reducir a la mitad el volumen de un fardo de cartones, amontonados de forma plana uno encima del otro. Se proyecta seguir estudiando el diseño del equipo, evaluando la adición de rigidizadores, ruedas para otorgar movilidad, y paredes en la cámara de compactación para contener el material. Se buscará también modificar el ensamblaje del mecanismo de fuerza para poder desmontarlo de la estructura.