RIOBAMBA-ECUADOR

JOHNATAN CHANGUAN 5727

BALLADARES

SANCHEZ

FABIAN YAMUCA

1-1-2014

2014PROYECTOS INDUSTRIALES

TEMA:“DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE TRITURADORA DE DESPERDICIOS DOMÉSTICOS

ORGÁNICOS”1. RESUMEN

Los desechos orgánicos representan más del 50% del total de la basura, la falta de cultura para la separación de residuos, el bajo valor de algunos y la falta de infraestructura para reciclarlos, dificulta su aprovechamiento.Utilizando técnicas de diseño como el despliegue de funciones de calidad (QFD) se logra un diseño simple, económico y viable, está técnica permite traducir las necesidades del cliente en términos susceptibles de ser medidos y por lo tanto de ser tomados en cuenta en un diseño de ingeniería.Con la realización de este trabajo se desea ayudar en el problema presentado en la comunidad con respecto a los desechos producidos en ellos, y dar un pequeño aporte a la solución de los problemas que mundialmente existen con la basura orgánica. Se hace necesario el uso de una trituradora de desechos orgánicos, lo que se desea llegar a una solución viable para el uso de estos residuos como materia prima para generar composta, la cual podrá ser utilizada con fines de embellecimiento de jardines, o bien como un negocio.OBJETIVOS

2.1. GENERAL

diseño y construcción de un prototipo de trituradora de desperdicios domésticos orgánicos para la comunidad rural de Sigsipamba".

2.2. ESPECÍFICOS

Mediante el uso del Despliegue de la Función de Calidad (QFD) generar un diseño conceptual del prototipo triturador de desperdicios domésticos orgánicos.

A partir del diseño conceptual crear el diseño mecánico del triturador, despiece, subensambles y ensamble final.

Construir el prototipo en base al diseño mecánico.

2. ALCANCE Y LIMITACIONES

La comunidad escogida ‘’ SIGSIPAMBA’’ se encuentra ubicada en la parte Norte del canton Riobamba, es una comunidad rural, de alrededor 200 Familias, dedicadas en casi su totalidad a la agricultura

Una de las razones por las cuales la comunidad de Sigsipamba puede realizar proyectos de compostaje, es que los porcentajes de producción de desechos sólidos orgánicos en este sector son muy altos. En efecto, "La composición de la basura doméstica presenta el 70 % de materiales orgánicos, 17 % de reciclables inorgánicos y 11 % de otros componentes".

Estas cifras constituyen un promedio en todo el país, con excepción de zonas urbanas en las que los niveles de consumo de materiales inorgánicos aumentan significativa y constantemente.

Dado que en en la comunidad de Sigsipamba, habitan alrededor de 200 familias, el compostaje seria una alternativa muy aplicativa, ya que lo pueden usar prioritariamente en sus cultivos, dándole una eficiencia económica a ellos, mermando el uso de fertilizantes y químicos, y ayudando al medio ambiente.

El interés existente en la actualidad por la recuperación de los desechos sólidos orgánicos enlaza 2 aspectos ambientales de gran importancia:

1. El alto nivel de producción de desechos orgánicos exige un tratamiento adecuado para reducir la contaminación generada por malos olores, gases, lixiviados y reproducción de insectos vectores de enfermedades o roedores.

2. La mala utilización del recurso suelo ha provocado su deterioro, por lo cual es necesario buscar alternativas ambientalmente sanas para mejorar la calidad de la producción agrícola.

3. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICAUn buen manejo de los residuos y desechos de la vida diaria de una comunidad, podría llegar a convertirse en un ingreso económico para esta sociedad (Figura A.1). Lo ideal, podría ser, que la basura (como tal, la naturaleza enseña que todo lo producido y creado es reintegrado al medio) sea reaprovechado de una u otra forma. Lo anterior señala una solución integral en la que el concepto de basura desaparecería.

Efecto de los residuos en la salud humanaEs necesario recalcar que los contaminantes generados durante la quema de basura, tienen consecuencias sobre la salud humana y en general efectos nocivos sobre todos los seres vivos y por supuesto sobre los ecosistemas.Los contaminantes en el aire, tienen un efecto negativo inmediato sobre los pulmones. Las partículas sólidas tienden a impregnarse en las paredes de la tráquea, bronquios y bronquiolos. La mayoría de estas partículas se eliminan de los pulmones mediante la acción de limpieza de los cilios pulmonares. Sin embargo, las partículas sumamente pequeñas pueden alcanzar los alvéolos pulmonares, donde a menudo toma semanas, meses o incluso años para que el cuerpo las elimine (Figura A.2).

Figura A.2.- Contaminantes en el sistema respiratorio

Los contaminantes gaseosos también pueden afectar la función de los pulmones mediante la reducción de la acción de los cilios. Respirar aire contaminado disminuye la función de limpieza normal de los pulmones. Además, la basura atrae fauna nociva como; ratas, insectos, moscas y otros animales. Algunos de estos animales transmiten enfermedades, contaminan el aire al desprender químicos tóxicos (Bióxido de Carbón y otros), polvos y olores de la basura durante su putrefacción. Además, los vertederos de basura cuando llueve, contribuyen a contaminar las aguas superficiales y subterráneas.La mayoría de los tiraderos de basura se ubican en grandes terrenos y que tienen la particularidad de ser planos (carentes de vegetación). En tiempos de sequía, los vientos levantan una gran cantidad de polvo en el que es transportado, contaminando el agua de ríos, lagos, pozos, alimentos, poblaciones cercanas, etc. Entre la basura depositada en los tiraderos generalmente hay heces fecales de seres humanos y animales. Estos excrementos contienen microorganismos, que los vientos arrastran y depositan en el agua y alimentos expuestos al aire libre y en general sobre las poblaciones cercanas.

Composta

La composta es una técnica utilizada, para degradar la basura orgánica, utilizada desde hace más de 400 años en China. Además, no requiere de químicos para la degradación de dicha materia (Figura A.3).

Figura A.3.- CompostaLa composta es uno de los mejores abonos orgánicos que se puede obtener en forma fácil y que permite mantener la fertilidad de los suelos con excelentes resultados en el rendimiento de los cultivos. Es el resultado de un proceso controlado de descomposición de materiales orgánicos debido a la actividad de alimentación de diferentes organismos del suelo (bacterias, hongos, lombrices, ácaros, insectos, etc.) en presencia de aire (Oxígeno). El abono compostado es un producto estable, sanitariamente neutro, con un contenido Carbono/Nitrógeno (C/N 10-15), PH neutro, al que se le llama humus. La ecología, el manejo de los recursos naturales, el reciclaje y la lucha contra la contaminación están actualmente muy difundidos. Por lo que el compostaje tiene mucha aceptación, ya que convierte los desperdicios orgánicos en un sustrato muy rico en nutrientes para el suelo.

Beneficios de la composta.Existe un beneficio intrínseco en cualquier actividad ecológica y la composta no es la excepción.• Beneficios económicos.- Estos se obtienen durante la recolección, el transporte y el manejo de los residuos. La mitad de los residuos generados en los domicilios son de tipo orgánico. Los ahorros en la recolección pueden ser importantes; en efecto, los camiones recolectores pueden incrementar su capacidad de recolección en una misma ruta. De igual forma, la vida útil del sitio de disposición final se puede prolongar en forma importante.

• Beneficios ambientales.- El hecho de prolongar la vida útil del sitio de disposición final reduce la presión para encontrar un nuevo sitio adecuado para disposición. Además de disminuir posibles fuentes de conflictos debido a intereses distintos en los usos futuros del suelo. Por otro lado, los residuos orgánicos, que poseen un alto grado de humedad, son los principales generadores de lixiviados dentro de un relleno sanitario. El mezclado de residuos orgánicos húmedos con RP, (baterías, químicos) puede causar un lixiviado muy tóxico. Sin un tratamiento adecuado, difícilmente viable de aplicar con los montos de los presupuestos municipales, el lixiviado puede contaminar el manto freático o el suelo, con futuras consecuencias negativas en la salud y el medio ambiente. Finalmente, el compostaje permite aportar nutrientes y proporcionar estructura al suelo, mejorando sus características (calidad, permeabilidad, retención, etc.).• Beneficios sociales.- Implementar un programa de compostaje doméstico puede mejorar la imagen política de la municipalidad y de su administración. Ya que los problemas ambientales tienen una gran importancia desde la perspectiva pública. Asimismo, ofrece a la ciudadanía una oportunidad de participar en una actividad de protección ambiental.

Fabricación de compostaExiste literatura especializada para generar composta doméstica (Figura A.4). Hacerla requiere de un espacio, ya sea en un patio, jardín, balcón, azotea, terraza o huerto. El área necesaria varía según la cantidad de residuos biodegradables que se pretenda compostar; el espacio mínimo es un metro cuadrado.

Figura A.4.- Sistemas domésticos de compostaje

El acceso al lugar del compostaje debe ser fácil. También es recomendable que el lugar elegido sea discreto y localizado a cierta distancia del hogar y de vecinos. Lo anterior con el fin de evitar problemas en los casos de un deficiente procesamiento de la composta, que genere malos olores o atraiga fauna indeseable. Lo cual puede ocurrir particularmente durante la etapa de aprendizaje del proceso. Idealmente, el lugar adoptado debe ser protegido de los elementos naturales. Por ejemplo, una excesiva exposición al sol o al viento puede secar la composta y, por otro lado, el viento y el frío pueden disminuir severamente la temperatura. Asimismo, la lluvia excesiva puede influir negativamente en el proceso de compostaje.El compostaje doméstico puede realizarse principalmente de dos maneras: en pila o en compostadora. Esta última es un recipiente específicamente diseñado para elaborar composta, dentro del cual se ponen los residuos orgánicos. La compostadora permite elaborar composta en cantidades moderadas dentro del hogar. El proceso en pilas es más recomendable para áreas rurales y para producir mayores cantidades.

Residuos para composta

El compostaje requiere de cuatro elementos básicos: residuos verdes (con alto contenido deNitrógeno), residuos cafés (con alto contenido de Carbón), agua y aire (Oxígeno). En la casa, los residuos verdes provienen principalmente de la cocina (residuos de alimentos) y los residuos cafés son básicamente plantas secas (puede incluirse papel cortado en tiras delgadas) (Tabla a.1).

Tabla a.1.- Elementos básicos de la compostaFactores importantes en el compostaje domésticoAlgunos elementos durante el proceso son críticos para la obtención de una composta doméstica con calidad y para evitar problemas durante su fabricación. Estos elementos son la temperatura, la humedad, los microorganismos y el clima. Además el picado de los residuos acelera la degradación de éstos, por lo que es deseable que se efectúe. Sin embargo, esto puede aumentar en gran medida el trabajo de preparación para la persona que produce la composta doméstica.

HumedadPara medir la humedad, se coloca en la mano un puñado del material que se encuentra hacia el centro de la pila y apriete. La humedad es adecuada si es posible formar una pelota del material sin que éste gotee y que tenga la textura de una esponja húmeda. Si está muy mojada la mezcla, agregue un poco de material café. Si está seca, puede agregar agua o material verde (Figura A.5).

Figura A.5.- Medición de la humedad en la composta

TemperaturaDependiendo de los materiales y la frecuencia del mezclado, la temperatura aumentará por acción de los microorganismos. Esta temperatura puede percibirse con la mano o con ayuda de un termómetro de bayoneta. Cuando la temperatura se eleva sobre los 50 °C, se acelera el proceso y se pasteuriza la futura composta, eliminando patógenos y semillas.Cada vez que se mezcle habrá un descenso de la temperatura, pero ésta volverá a subir en cuanto la pila se re-estabilice. Si el volteo se hace más de dos veces a la semana, es posible que no se alcance la temperatura necesaria para el proceso. Un indicador de que la composta está casi lista, es el descenso de la temperatura, sin importar la frecuencia de volteo.

OrganismosSi la compostadora se encuentra directamente sobre el suelo, los organismos se mudarán hacia la mezcla sin ayuda y en el momento que sea necesario. Compostar directamente sobre el suelo favorece el proceso y beneficia el suelo, si no se hace a gran escala. Utilizar una compostadora de trinchera (zanja) o jardinera puede ser el inicio de un bello jardín. Si éste no es el caso, es necesario utilizar composta anterior para “sembrar” los organismos o adicionar humus o tierra negra a la mezcla.

Figura A.6.- Introducción de los organismos en la composta

ClimaLa lluvia y frío en exceso afectan el proceso. No se puede aislar la compostadora del ambiente porque también necesita el calor del sol y Oxígeno del aire fresco. Sin embargo, hay que protegerla. La mejor época para iniciar un compostaje doméstico es en primavera o verano.Durante las épocas frías, la velocidad del proceso disminuirá naturalmente y volverá a acelerarse cuando regrese el calor.Maduración y cosecha de la composta domésticaLa duración exacta del proceso de compostaje depende de muchos factores y por eso es difícil medirla con precisión. Las condiciones climáticas, la frecuencia del mezclado, así como el tipo de materiales incorporados, influyen en la duración del proceso. Un indicador de que el proceso está por finalizar es el descenso de la temperatura y su estabilización casi a la temperatura ambiente.Si es grande la cantidad de composta, o la estación del año no permite utilizarla inmediatamente, se puede almacenar en sacos de 5 a 50 kg. Una composta madura se puede almacenar durante varios meses, incluso años, sin que se altere su composición y estructura.El almacenaje tiene que hacerse de forma tal que las semillas viajeras no puedan germinar en él. Si se va a almacenar durante largo tiempo o a transportar, es recomendable secarlo al sol colocándolo sobre el piso. De ser posible, colocar una base negra para que los rayos del sol se absorban más eficientemente y el secado sea en menor tiempo. La composta se distribuye sobre la superficie en una delgada capa con ayuda de un rastrillo o escoba en un día soleado y sin riesgo de lluvia. Normalmente un día es suficiente; sin embargo, si se requiere de más de un día no se puede dejar por la noche y la madrugada ya que el rocío de la mañana la humedecerá de nuevo.Así es que hay que retirarla del solar durante la tarde y volver a colocarla a la mañana siguiente.

Alternativa De Secado

Alternatica N°1Sistema de secado, de ciclo continuo o alterno, formado por una superficie perforada con un agitador, normalmente utilizado para el secado de lodos de filtro prensas, de filtros de bandas o centrifugados.Este tipo de sistemas permite la recuperación parcial del aire de secado en un circuito cerrado, mejorando el rendimiento térmico y reduciendo la cantidad de aire enviado a la atmósfera.Dispositivo de alimentación automático, que distribuye uniformemente el material húmedo en la superficie de secado perforada.Agitación y avance del material por medio de agitador mecánico patentado, que cuenta con dos motores, uno para la traslación y otro para la rotación. El agitador permite la programación automática de la velocidad y el tiempo de retención del producto, en función de la humedad final que se requiera.El sistema cuenta con dos ventiladores aspiradores en su parte superior:

el primero aspira el aire más húmedo, de la salida del material y lo envía al sistema de eliminación de polvo y después a la atmósfera o al sistema de eliminación de olores,  

el segundo aspira el aire menos húmedo y de mayor temperatura, que procede del material en la zona final del sistema, enviándolo a un ciclón de eliminación de polvo. Cuando sale del ciclón, el aire es reciclado, en circuito cerrado, en el generador de calor.

La temperatura prevista para el aire de proceso es de más de 130°C.

 Alternativa N°2El sistema que se aconseja es escoger una área alejada a la comunidad donde se pueda exponer la composta en una superficie plana a los rayos del sol. Esta opción implica el involucro de personas que van a estar en la recolección y en la re exposición. Como también se sugiere un galpón de almacenaje de la composta.

4. PROBLEMÁTICA A BORDARComo se mencionó en párrafos anteriores para que una composta madure rápidamente es necesario que la materia que lo conforma tenga la temperatura, la cantidad de humedad y el tamaño adecuado, es aquí en donde resulta importante resaltar que los desechos orgánicos presentan dimensiones muy dispares entre sí, es decir no son uniformes en su tamaño, es por eso que se hace patente la necesidad de algún dispositivo capaz de lograr que estos tengan un tamaño estándar. Normalmente para usar la basura orgánica como materia prima en composta está se utiliza directamente del desecho, aunque se recomienda picarla o triturarla para acelerar el proceso de maduración, este trabajo es tedioso pero necesario si se quiere obtener una composta de mayor calidad, más homogénea y de maduración más rápida. Las amas de casa, que tradicionalmente son las encargadas de las actividades del hogar, deben realizar este trabajo, es por ello, que esta investigación se centra en el diseño de un equipo que lo facilite.

En el mercado nacional existen equipos capaces de triturar desechos obtenidos en poda de árboles, este tipo de máquinas es posible que puedan ser usados como solución en el problema que ocupa este trabajo, pero es exagerado pensar en utilizarlos para composta doméstica ya que estaría sobredimensionada en capacidad. Existen también trituradores adaptados a la tubería de las tarjas de cocina, en Oaxaca (de donde es originaria la agencia de desarrollo rural que ha mostrado interés por esta investigación) la gran mayoría de los hogares muestran una tendencia alejada de lo urbano más cercana al estilo de vida rural. Por estas condiciones es que se opta por un diseño manual de trituradora, que pueda ser usado en condiciones en las que la electricidad o algún combustible fósil no sean posible, además de que al ser dirigido al uso doméstico, permite resolver el problema a la medida de la necesidad.

5. METODOLOGÍA Y HERRAMIENTAS La técnica Q.F.D. (Quality Function Deployment).Para poder comprender el problema se auxilia en la metodología del despliegue de funciones de calidad, esta técnica fue desarrollada en Japón a mediados de 1970, se sistematizó originalmente en los astilleros Kobe de Mitsubishi, y se introdujo en Estados Unidos de Norte América a fines de 1980 [II.39], por Yiji Asao, uno de los creadores. Desde entonces, se ha venido considerando en la industria Norte Americana como la metodología más poderosa para poner en relieve los requerimientos de calidad del producto.Pasos del Q.F.D.• Primer paso: Identificación del cliente.• Segundo paso: Determinación de los requerimientos y expectativas de los clientes.• Tercer paso: Determinar la importancia relativa de los requerimientos y expectativas de los clientes.• Cuarto paso: Efectuar un estudio comparativo con productos de la competencia.• Quinto paso: Traducir los requerimientos y expectativas en términos mensurables de• Ingeniería.• Sexto paso: Establecer metas de diseño.El objetivo, del despliegue de funciones de calidad, consistirá en definir las características, que deberá tener la trituradora estas son expresadas como una serie de metas de diseño, para que el resto del proceso de diseño se enfoque en el logro de esas metas. La información que se obtenga en esta primera etapa del proceso de diseño, debe permitir la elaboración del modelo funcional de la máquina, que se trata en la etapa de diseño conceptual.

6. DISEÑO DEL PROTOTIPO

Proceso de diseño para la máquina trituradora

La máquina trituradora al trabajar con el principio de funcionamiento de corte por cizalla, transmite íntegramente la fuerza necesaria para el corte al eje, es por esto que el cálculo es con respecto a este y se le considera como una viga simplemente apoyada, con carga puntual, esta consideración se hace suponiendo el caso más crítico, en el cuál un único elemento que ha de ser triturado cae al centro de la cuchillas. Se toman varias consideraciones para llevar a cabo el análisis de nuestro elemento principal, esto es el eje de transmisión de potencia mecánica, se considera la carga como una fuerza paralela al filo de la cuchilla la cual se descompone para obtener las componentes en los planos x e y.

Figura III.1.- Trabajo del eje, vista lateral

Se considera el caso más crítico (Figura III.1 y III.2) en el cual funciona la trituradora, esto es el material que presenta la mayor resistencia al corte con un área considerada a través de toda la zona de corte de la caja de trituración, esto es 2947.8 mm2, como ya se explicó anteriormente la carga es considerada puntual.

Figura III.2.- Eje sometido a carga

Análisis de carga por flexión.Plano X-Y. Diagrama de Cuerpo Libre.

Figura III.3.- Diagrama de cuerpo libre del eje

Figura III.4.- Descomposición de la fuerza que actúan en la cuchilla móvil

Conocidas las fuerzas que actúan directamente sobre la cuchilla es posible trasladarla al eje, para ello es necesario hacer un diagrama de cuerpo libre de este con la carga que le afecta y así obtener los diagramas de cortantes y de momento flector [III.44].

Plano X-Y. Diagrama de Cuerpo Libre

Figura III.5.- Diagrama de cortantes y momentosMB = MC + AII (III.16) MB = .78225 + (-10.43 * .075) = 0Debido a la baja velocidad de operación a la que está sometido el eje las cargas se consideran como cargas estáticas, se considera el criterio de esfuerzo cortante máximo y el criterio de Von Misses. Adicionalmente se considera el código ASME el cuál se reduce, al solo considerar torsión y flexión, que son las cargas a las que se somete el eje [III.45].

III.4.- Códigos para diseño de ejes.Primer Criterio Cargas Estáticas.- Criterio de Tresca (Esfuerzo Cortante Máximo).

Se ha considerado un eje de diámetro de una pulgada (254 mm), tomando en cuenta las barras que se adquieren de forma comercial, que es adecuada para cumplir con la función que ha de desarrollar dentro de la máquina.

Análisis de las cuchillasEn el corte por cizalla (Figura III.6) como en el caso de los cuchillos de cocina se suele utilizar un ángulo de corte que va de 25 a 35 grados, y en corte a materiales metálicos (Figura III.7) se suele utilizar un ángulo de corte 60 a 80 grados, es por ello que se ha decidido utilizar un ángulo de corte de 45 grados, que es una dimensión intermedia entre un corte de materiales blandos(como los hechos por un cuchillo de cocina) y un corte a materiales duros como los hecho a láminas metálicas.Cuchilla móvilEn la Figura III.8 se muestra un esquema de las fuerzas que actúan sobre las cuchillas de esta descomposición y mediante el uso de un factor de geometría se conoce la carga que actúa en la unión soldada. Es importante mencionar que las cuchillas se recomienda sean fabricadas de acero 1045 el cual permite tratamientos térmicos y que además tiene buena soldabilidad y mediana maquinabilidad, al ser este un prototipo, las cuchillas se fabrican de acero estructural 1018, estas

llevan un templado en la zona del filo, para evitar que este se embote con el uso [III.46].

Figura III.8.- Análisis de las cuchillas móviles

Las uniones de las cuchillas con el eje se hacen mediante soldadura se determina si con la carga aplicada esta será soportada. La Figura III.6 muestra la descomposición de la fuerza que actúa en la cuchilla móvil.El factor de geometría dado para este caso de unión soldada es:

b y d son las dimensiones del largo y espesor de la cuchilla respectivamente, Zw es el factor de geometría utilizado para obtener la fuerza por pulgada de soldadura; se tiene:

Para obtener M Tenemos que:F= 29.5 N

Fx= F cos 45º = 20.86 N; Fy= F sen 45º = 20.86 N

M = Fy d; M = .53 Nm

Zw= bd; Zw=0.01486 m2

f = 35.65N/mEsta es la fuerza por pulgada que ha de soportar la unión soldada, por ello se propone soldadura E-6013 para las uniones. Con una resistencia la corte en soldadura de chaflán de 124 MPa. Se considera que por cada cuchilla se colocan tres cordones de soldadura de una pulgada de longitud cada cordón.

III.5.2.- Cuchilla fijaEl análisis para la cuchilla fija se realiza de forma similar al de las cuchillas móviles y presenta las mismas características que estas, la

diferencia consiste en que será soldada en la cara opuesta a al movimiento natural de las cuchillas móviles, para poder trabajar usando el principio de corte por cizalla.

III.6.- CojinetesSe consideran un par de rodamientos rígidos de bolas sellados para utilizarse en los extremos del eje, el fabricante le denomina en su catálogo como FAG- 6004, sus características nominales se muestran en la Figura III.9, el enlistado de todas las propiedades de este rodamiento se encuentran en el anexo final, correspondiente al catálogo del fabricante de rodamientos FAG.

Figura III.9.- Selección del rodamiento

En las consideraciones iniciales para esta pieza se pensó en usar bujes del mismo material que el eje, esto es acero, pero el desgaste por fricción, le pronosticaba poco tiempo de vida tanto al eje como a las bases. La lubricación al ser un equipo de muy bajas revoluciones y más importante aún, al ser rodamientos sellados se hace innecesario. La Figura III.10 da una idea general de la ubicación de los cojinetes. Los detalles se pueden consultar en el anexo.

Figura III.10.- Cojinetes

III.7.- Base de sujeciónEta consiste en un tornillo de gusano sinfín con una palanca en la parte inferior que facilita su apriete esto con el fin de poder sujetar el equipo

de trituración a alguna superficie como una mesa. En la parte que hace contacto con la mesa o superficie que ha de ser usada como base fija, se coloca una roldana robusta para que la intensidad del apriete se distribuya en un área más grande que evitará que el tornillo dañe la superficie que lo soporte. Las dimensiones se muestran en el anexo.

Figura III.11.- Base de sujeciónLa base de sujeción tiene una superficie libre de 75 milímetros entre las bases lo que asegura que podrá ser usada aun en soportes de grosor igual o menor a 2 ½ pulgadas de espesor; está inspirada en las bases que sujetan a los molinos de mano para granos.En la Figura III.11 se muestra de forma general el conjunto de bases y tornillo de gusano; las dimensiones y características finales se pueden consultar en los anexos.

III.8.- CarcasaLa carcasa de la trituradora está formada por tres placas de ¼ de pulgada de grosor con dimensiones nominales de 150 x150 milímetros, estas están soldadas entre sí de forma perpendicular y una cuarta pieza se ensambla mediante tornillos y unos ángulos soldados a las placas fijas, para dar la forma final a la carcasa, está le da la consistencia y resistencia al conjunto ya que sirve como punto de apoyo para que el eje con las cuchillas giren libremente y puedan hacer el trabajo para el que fueron diseñados. Así mismo, sirve de base para que la cuchilla fija sea soldada y pueda servir de contra parte a las cuchillas móviles. La placa que se sujeta mediante tornillos tiene esta configuración con la finalidad de presentar un desensamble rápido y sencillo que permita un mantenimiento fácil. Se muestra en la Figura III.12 la disposición general del ensamble. Las dimensiones se muestran en el anexo final.

Figura III.12.- Carcasa

III.9.- PalancaLa palanca es una máquina simple que tiene como función transmitir una fuerza está compuesta por una barra rígida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo, en este caso se utiliza para transmitir la fuerza que aplica el usuario de la máquina trituradora al eje, su diseño es el más simple posible, así solo consta de un centro que coincide en forma y dimensiones con la parte del eje a la cual va ensamblado.Consta además de una barra que es la que funciona como la palanca en sí, y un mango de madera para permitir un deslizamiento simple y eficiente a la hora de aplicar el par al eje de las cuchillas.Se considera madera, para el mango por comodidad de uso para el sujeto que aplique la carga a la palanca.

Figura III.13.- palanca

III.10.- Tolvas de alimentación y descargaSe denomina tolva a un dispositivo destinado a depósito y canalización de materiales, en el caso de la máquina trituradora se tienen un par de tolvas una de alimentación y otra de descarga.La tolva de alimentación se adapta a las dimensiones de la carcasa de esta forma no necesita tornillos de sujeción, la función principal que

cumple la tolva es la de dirigir el material que ha de ser triturado directamente a las cuchillas, para de esta forma asegurar que este sea triturado y no caiga en otra dirección que no sea la zona de trituración, para el caso del prototipo se emplea lámina de calibre 30 el cual presenta un espesor de 0.34 mm. Se recomienda considerar la fabricación de las tolvas de algún material polímero que reduciría el peso y el costo del equipo.En la Figura III.14 se muestra una imagen de la tolva, esta cuenta con una forma que se describe detalladamente en el anexo, así como sus dimensiones.

Figura III.14.- Tolva de admisiónIII.11.- Trituradora de desechos orgánicos domésticosTodas las piezas hasta aquí mencionadas sirven como preámbulo al ensamble final, el cual es un equipo funcional que se utiliza como elemento de trituración de desechos orgánicos, las dimensiones y características generales se pueden consultar en el anexo final.El ensamble final de la máquina trituradora es un equipo de reducidas dimensiones, de peso relativo bajo y de una sencillez y simpleza para tomar en cuenta, esto la hace, útil para la trituración de desechos orgánicos, en localidades en donde la electricidad no es un servicio constante, o donde simplemente se tomen en cuenta consideraciones del tipo ahorro de energía en el uso de equipo doméstico.

Figura III.16.- Ensamble de la trituradora

La Figura III.16 da una vista en isométrico del producto final, la Figura III.17 muestra de forma general vistas de la misma trituradora. El ensamble final se muestra a detalle en los anexos.

Figura III.17.- Vistas del ensamble7. PRESUPUESTO DE INGRESOS Y COSTO

Este apartado se refiere al procedimiento de determinar los costos con exactitud antes de la producción. La ventaja de poder predeterminar el costo es obvia. La mayoría de los contratos actuales se firman con base en un "costo firme", que significa que el fabricante debe predeterminar los costos de producción, a fin de establecer un precio suficientemente alto para tener una utilidad. Al tener estándares de tiempo en las operaciones de trabajo directo, los fabricantes pueden asignar un precio a los elementos que integran el costo primario del producto.En general, se piensa que el costo primario es la suma de los costos directos de material y mano de obra.

La figura muestra los diferentes costos y elementos de ganancia que influyen en el desarrollo del precio de venta. Entender la base del costo ayudará al ingeniero a elegir los materiales, procesos y funciones que mejor fabriquen el producto.

Figura B.1.- Elementos del costo

Tabla B.1.- Costo de los componentes

Tabla B.2.- Costo de maquinados

El costo de los maquinados es de 623.00 pesos los costos de los maquinados están relacionados al tipo de herramienta a utilizar, así el costo del uso de la fresa es distinto al costo del uso del torno, y este es distinto al costo del barrenado, la soldadura es tasada por pulgada de aplicación de soldadura. El costo final de prototipo es de 928.60 pesos, aunque es importante resaltar el hecho de que el único costo real que se pago es el de los componentes que se adquirieron para la construcción de la máquina, porque todo el proceso de construcción fue desarrollado por el autor.

Conclusiones Existe una necesidad definida en cuanto a ¿Qué hacer con los

desechos generados en los hogares?, ya que estos representan una fuente importante de contaminación si no son tratados adecuadamente, hay múltiples soluciones para la acumulación de la basura, soluciones que pueden ser fáciles, pero contraproducentes ecológicamente hablando; otras que son responsables pero económicamente con costos elevados y algunas más que conjugan un costo bajo con responsabilidad ecológica.

Remitiéndose exclusivamente a los desechos orgánicos estos pueden ser usados como materia prima de composta familiar, en

el contexto de una solución económica y ecológica. Es aquí en donde radica la importancia del diseño de un máquina que triture estos desechos y poder acelerar el proceso de compostaje, en el desarrollo de este trabajo se identificó la necesidad, por lo que se aplicó la metodología del QFD, mediante el cual se obtuvo una descripción de los requerimientos en términos mensurables para realizar el Diseño detallado.

Así mismo se obtuvo el Diseño de una máquina trituradora de desperdicios domésticos orgánicos, sustentado en satisfacer las necesidades del cliente, este puede considerarse no solo como las amas de casa que utilizarán el equipo sino todos los involucrados en el problema, entre los principales se encuentran:

1.- Todas las personas afectadas por la contaminación de desechos sólidos urbanos.2.- Los organismos Gubernamentales, que se encargan de limpiar, recolectar, separar y almacenarlos desechos.3.- Organismos, que protegen el Medio Ambiente

En el Diseño detallado se llevó a cabo el cálculo del eje en base a la carga aplicada a las cuchillas de corte, en el cual se obtuvieron las dimensiones de este. Para el direccionamiento del material se utilizaron tolvas tanto para la alimentación que se hace por gravedad como la de descarga que es una combinación de fuerza de gravedad y empuje de las cuchillas.

Con lo que se puede concluir que se cumplió con el objetivo de diseñar una máquina trituradora de desechos orgánicos, empleando los conocimientos de Ingeniería para contribuir en un ambiente ecológicamente responsable utilizar los desechos orgánicos con fines ecológicos a un bajo costo. El diseño abarca hasta el material triturado, por lo que se recomienda el uso de algún manual decompostaje para utilizarlo como apoyo, y que el proceso se complemente.

Recomendaciones para trabajos futuros De manera más general de la creciente problemática del desecho

no controlado de residuos sólidos, es por ello que se recomienda para trabajos futuros, el mejoramiento de este prototipo, para ser llevado a la producción, así mismo se plantea la necesidad de generar ideas y soluciones al uso de los desperdicios tanto orgánicos como inorgánicos, que pueden en un futuro utilizarse como nuevos productos; en el marco de un desarrollo ecológicamente responsable y amigable con la naturaleza. De

manera más concreta se plantean los siguientes puntos a considerar en futuros estudios.

Corrección del prototipo en donde presente fallas, para buscar una mejora continua en su desarrollo, en la búsqueda de la producción a gran escala.

BIBLIOGRAFIA

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http://www.avsf.org/public/posts/1649/ creacion_sellos_calidad_productos_pequen-os_productores_magap_avsf_2014.pdf

ANEXOS

Localización de la comunidad

Lo que se espera

Secado del compost al ambiente

Almacenamiento de la composta