Maisterrena, Rodrigo ; Pancotto, Emilio Estudio de ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Trabajo Final de Ingeniería Industrial Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería Este documento está disponible en la Biblioteca Digital de la Universidad Católica Argentina, repositorio institucional desarrollado por la Biblioteca Central “San Benito Abad”. Su objetivo es difundir y preservar la producción intelectual de la Institución. La Biblioteca posee la autorización del autor para su divulgación en línea. Cómo citar el documento: Maisterrena R, Pancotto E. Estudio de ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones [en línea]. Trabajo Final de Ingeniería Industrial. Universidad Católica Argentina. Facultad de Ciencias Fisicomatemáticas e Ingeniería, 2015. Disponible en: http://bibliotecadigital.uca.edu.ar/repositorio/tesis/estudio-ingenieria-conceptual-produccion.pdf [Fecha de consulta:.........] PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA ARGENTINA Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Trabajo Final de Ingeniería Industrial TUTOR: Ing. Juan Montesano ALUMNOS: - MAISTERRENA, RODRIGO PANCOTTO, EMILIO Resumen ejecutivo El siguiente trabajo surge como continuación y ampliación del proyecto “Bidones de agroquímicos: reinserción a la cadena productiva mediante su reciclado” presentado en el concurso UCAFI 2014 de la Facultad de Ingeniería, de la Pontificia universidad Católica Argentina. Donde se trata la problemática de la inadecuada disposición final de los bidones de agroquímicos en la industria agropecuaria, con el consecuente perjuicio ambiental y de salud para las personas. Es de interés de este trabajo analizar la factibilidad productiva, operativa y económica financiera del montado de una planta de producción de caños corrugados de uso comercial a partir del reciclado de bidones de agroquímicos, tomando como premisa una red de logística de abastecimiento ya establecida. Se realiza un estudio detallado de la ingeniería conceptual necesaria para el diseño del proceso productivo de la planta, donde se tratan los conceptos más importantes tanto para la instalación como para la operación de los procesos. Enmarcando el análisis en un contexto de aplicación real, a través de un análisis comercial y económico del proyecto. Summary The following proyect arises as the extension of the study “agrochemicals drums: reinsertion to productive chain through recycling” presented at the competition UCAFI 2014. Here the issue to develop, was the inappropied way in wich plastic drums with agrochemicals are finally disposed in the agricultural industry. With the consequent damage to environment and health of people. Is the matter of this work to analice the feasibility of the operative, productive and financial set up of a plactic industrial plant, were plastic drums will be recycled and transformed into comercial corrugated pipes,taking into acount an established logistic network alredy developed. A full detailed study of the principal engineering concepts needed for the design of the productive plant is taken into acount, were the main subjects referred to the operation process areanalyzed. All this is framed in a real context, through a comercial and economic review. i 1. EL PROYECTO ................................................................................................................ 1 1.1 1.2 1.3 1.4 2 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................... 1 ALCANCE DEL PROYECTO ................................................................................................... 2 ESTRUCTURA NORMATIVA Y LEGAL VIGENTE ........................................................................... 2 EL POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD).......................................................................... 3 EL PRODUCTO ............................................................................................................... 6 2.1 PROPIEDADES FÍSICAS ....................................................................................................... 7 2.2 PROPIEDADES QUÍMICAS................................................................................................... 7 2.3 PROPIEDADES MECÁNICAS ................................................................................................ 8 2.4 COMPORTAMIENTO CON LA LLAMA ...................................................................................... 9 2.4.1 RETARDANTES DE LLAMA ........................................................................................................ 9 2.4.2 TIPOS DE RETARDANTES DE LLAMA PARA PLÁSTICOS ................................................................... 10 2.4.2.1 Los halógenos ............................................................................................................... 10 2.4.2.2 Fósforos ........................................................................................................................ 10 2.4.2.3 Hidratos Metálicos ....................................................................................................... 11 2.4.2.4 Cianurato de melamina ................................................................................................ 11 3 ANÁLISIS COMERCIAL .................................................................................................. 12 3.1 MERCADO ACTUAL Y APLICACIONES ................................................................................... 12 3.2 ANÁLISIS DE MERCADO ................................................................................................... 13 3.2.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 13 3.2.2 INDICADORES DEL MERCADO ................................................................................................. 13 3.2.3 ESCALA DE PROYECTO EN BASE A NUESTROS PRONÓSTICOS ......................................................... 20 3.3 ANÁLISIS DE LA PRODUCCIÓN ........................................................................................... 21 4 ANÁLISIS Y DESARROLLO DEL ÁREA TÉCNICO-PRODUCTIVA .......................................... 23 4.1 ESTUDIO DEL PROCESO PRODUCTIVO .................................................................................. 23 4.2 MAQUINARIA NECESARIA ................................................................................................ 24 4.2.1 MOLINO............................................................................................................................. 24 4.2.2 ZARANDA ........................................................................................................................... 26 4.2.3 EXTRUSORA ........................................................................................................................ 27 4.2.4 CAMISA Y TORNILLO ............................................................................................................. 28 4.2.5 SISTEMA DE CALEFACCIÓN ..................................................................................................... 31 4.2.6 SISTEMA DE FILTRO .............................................................................................................. 33 4.2.7 CORRUGADORA ................................................................................................................... 34 4.2.8 SISTEMA DE CORTE ............................................................................................................... 35 4.3 SELECCIÓN DE MAQUINARIAS Y EQUIPOS............................................................................. 35 4.4 DISEÑO DE EQUIPO DE EXTRUSIÓN ..................................................................................... 37 4.5 INSTALACIONES DE SERVICIOS ........................................................................................... 39 4.5.1 AIRE COMPRIMIDO .............................................................................................................. 39 4.5.2 AGUA DE SERVICIO............................................................................................................... 40 4.6 MANTENIMIENTO .......................................................................................................... 40 ii 4.7 CONTROL DE CALIDAD ..................................................................................................... 41 4.7.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN ........................................................................................... 44 4.7.2 VARIABLE DE ANÁLISIS Y CONTROL .......................................................................................... 45 4.7.3 ANÁLISIS DEL MERCADO ........................................................................................................ 45 4.7.4 ANÁLISIS DEL PROCESO PRODUCTIVO ...................................................................................... 48 4.7.5 CONCLUSIÓN SOBRE EL SISTEMA DE CALIDAD............................................................................ 53 4.8 RECICLADO DE DESPERDICIOS............................................................................................ 54 4.9 DESARROLLO DEL LAYOUT ............................................................................................... 55 4.9.1 LOGÍSTICA INTERNA DE LA PLANTA .......................................................................................... 56 4.9.2 ORGANIZACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL PERSONAL REQUERIDO........................................................ 56 4.10 ANÁLISIS DE VARIANTES PRODUCTIVAS.............................................................................. 57 4.10.1 DESARROLLO DE LÍNEA BICAPA ............................................................................................. 57 5 ANÁLISIS ECONÓMICO ................................................................................................ 60 5.1 INTRODUCCIÓN ............................................................................................................. 60 5.2 DESGLOSE Y ANÁLISIS INTEGRAL DE COSTOS.......................................................................... 60 5.2.1 GASTOS GENERALES DE FABRICACIÓN ..................................................................................... 60 5.2.2 COSTOS DIRECTOS DE FABRICACIÓN........................................................................................ 61 5.2.3 AMORTIZACIONES ................................................................................................................ 61 5.3 INVERSIONES ................................................................................................................ 62 5.3.1 PROGRAMA DE INVERSIÓN .................................................................................................... 64 5.4 ANÁLISIS DE CAPITAL ...................................................................................................... 64 5.5 VALUACIÓN DE PROYECTO ............................................................................................... 66 5.5.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................... 66 5.5.2 CUADRO DE RESULTADOS PROYECTADO .................................................................................. 68 5.5.3 FLUJO DE FONDOS ............................................................................................................... 69 5.5.4 ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD ..................................................................................................... 72 6 CONCLUSIONES ........................................................................................................... 76 6.1 IMPACTO AMBIENTAL ..................................................................................................... 76 6.2 RESULTADOS DEL PROYECTO ............................................................................................ 77 6.2.1 RESUMEN ........................................................................................................................... 77 6.2.2 PERSPECTIVAS FUTURAS ........................................................................................................ 77 7 ANEXO 1: CÁLCULOS Y DESARROLLOS MATEMATICOS.................................................. 78 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 7.10 7.11 7.12 RESUMEN DE NOMENCLATURA ......................................................................................... 78 HIPÓTESIS Y SISTEMAS DE REFERENCIA ................................................................................ 81 CALCULO DE VELOCIDAD ................................................................................................. 82 CALCULO DE MÁXIMA VELOCIDAD ADMISIBLE ...................................................................... 83 CÁLCULO DE LAS PRESIONES MÁXIMAS Y OPERATIVAS ............................................................ 83 CÁLCULO DEL CAUDAL ..................................................................................................... 84 EFECTO DEL PICO O BOQUILLA SOBRE EL CAUDAL ................................................................... 86 AJUSTE DEL CAUDAL POR EFECTO DE BOQUILLA (K) ................................................................ 87 CÁLCULO DEL TIEMPO DE PERMANENCIA EN LA CAMISA .......................................................... 87 CÁLCULO DEL RESISTENCIAS ELÉCTRICAS ............................................................................ 88 CÁLCULO DEL TIEMPO DE PERMANENCIA EN EL MOLDE .......................................................... 90 CÁLCULO DEL CAUDAL DE TRABAJO .................................................................................. 91 iii 7.13 CÁLCULO DE POTENCIA MECÁNICA (MOTOR PRINCIPAL) ....................................................... 92 8 ANEXO 2: CALCULOS, SIMULACIONES Y RESULTADOS................................................... 93 8.1 PARÁMETROS DE INICIO .................................................................................................. 93 8.2 RESULTADOS DE EXTRUSORA EN RÉGIMEN MÁXIMO DE TRABAJO .............................................. 94 8.3 RESULTADOS DE EXTRUSORA EN RÉGIMEN ARBITRARIO .......................................................... 95 8.4 CALCULO DE CAUDALES DE FUNCIONAMIENTO ...................................................................... 96 8.5 TIEMPOS DE PERMANENCIA Y POTENCIA ELÉCTRICA ................................................................ 98 8.6 SIMULACIÓN DE RESISTENCIAS ELÉCTRICAS ........................................................................... 98 8.7 RESULTADOS DE SIMULACIÓN TÉRMICA (SOLID EDGE ST6) .................................................... 100 8.7.1 PROPIEDADES DEL ESTUDIO ................................................................................................. 100 8.7.2 GEOMETRÍA DEL ESTUDIO .................................................................................................... 101 8.7.3 CARGAS APLICADAS ........................................................................................................... 102 8.7.4 INFORMACIÓN DE MALLADO ................................................................................................ 102 8.8 RESULTADOS DE SIMULACIÓN PROGRAMACIÓN LINEAL......................................................... 103 9 9.1 9.2 9.3 9.4 INDICE DE CONTENIDO .............................................................................................. 109 ECUACIONES .............................................................................................................. 109 GRÁFICOS .................................................................................................................. 109 ILUSTRACIONES ........................................................................................................... 109 TABLAS ..................................................................................................................... 110 10 BIBLIOGRAFÍA Y MATERIAL DE CONSULTA ................................................................. 112 10.1 PRESENTACIONES ...................................................................................................... 112 10.2 TESIS DE GRADO........................................................................................................ 112 10.3 LIBROS .................................................................................................................... 113 iv Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 1. EL PROYECTO 1.1 INTRODUCCIÓN Hoy en día los envases plásticos, en particular los bidones o botellas, están presente sin excepción en cualquier hogar como en innumerables industrias. El PEAD (Polietileno de Alta Densidad) es uno de los materiales preferenciales a la hora de la producción de estos recipientes al tener una excelente relación entre sus costos de obtención y sus propiedades químico-mecánicas. Para dar noción de la amplitud de mercados donde está presente el PE, lo podemos ver en: Baldes, envases para alimentos, aceites, alcoholes, bidones para productos químicos como así también para detergentes y agroquímicos. Para dar algunas cifras significativas, en nuestro país, donde la actividad agrícola-ganadera ha registrado durante los últimos 20 años una notable expansión, basada en la plantación de cultivos transgénicos, siembra directa y un mayor uso de fertilizantes, plaguicidas y distintos agroquímicos se utilizan alrededor 3 millones de toneladas de estos productos en cada campaña anual1. Sin embargo en las grandes ciudades se puede observar un panorama similar, en el AMBA (Área Metropolitana de Buenos Aires), el plástico representa cerca del 20% del total de los residuos sólidos urbanos que recibe el CEAMSE (Coordinación Ecológica Área Metropolitana Sociedad del Estado), que son de más 16 mil toneladas diarias2. Si bien es cierto que en la actualidad existe una mayor concientización por parte del empresariado y la sociedad por las llamadas “campañas verdes” y nuevas legislaciones para regular el uso y disposición final de estos plásticos, es necesario poder ser capaces de lograr una reutilización sustentable y económicamente viable de este material a través del tiempo sabiendo aprovechar tanto los ciclos agrícolas, como los flujos constantes de las grandes ciudades. 1 Consumo de Fertilizantes en el Agro 2013, CIAFA Gestión de Residuos Sólidos Urbanos 2012, FARN y GREENPEACE 2 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 1 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 1.2 ALCANCE DEL PROYECTO Dadas las condiciones marcadas en la introducción, el proyecto en cuestión busca analizar la factibilidad productiva, operativa y económica financiera del montado de una planta de producción de caños corrugados de uso comercial a partir del reciclado de bidones de agroquímicos. Se toma como premisa la existencia de una red de logística capaz de abastecer la necesidad de materia prima (fardos de bidones de agroquímicos de PEAD compactados3). A lo largo de este trabajo se realiza un acabado estudio de: I. II. III. IV. V. VI. VII. El Producto: Sus principales características técnicas, materiales, ventajas y desventajas, aplicaciones. Análisis Comercial: Aplicación del producto, capacidad de absorción de mercado, pronósticos de ventas, escala del proyecto. Estudio del proceso Productivo: Análisis de cada una de las fases del proceso, maquinaria e instalaciones necesarias. Diseño de equipo de Extrusión: Estudio de los parámetros de diseño básicos de este equipo, simulaciones, cálculos y dimensionamiento. Análisis de Control de Calidad de Proceso: Se efectúa un estudio estadístico en orden de determinar una metodología de trabajo que genere un proceso bajo control. Costeo del proyecto: Discriminación y desglose integral del costo del proyecto y las inversiones necesarias. Valuación del proyecto: Escenarios y pronósticos, análisis de viabilidad económico financiera, análisis de sensibilidad del proyecto. 1.3 ESTRUCTURA NORMATIVA Y LEGAL VIGENTE Si bien Desde la Constitución Nacional, las leyes nacionales y provinciales y hasta en las reglamentaciones de los gobiernos locales se pueden encontrar normas claras en cuanto al uso sustentable de los recursos naturales y cuidado del medio ambiente. En nuestro país la aplicación de las leyes de cuidado ambiental, reciclado y buenas prácticas agrícolas, por nombrar algunas, son relativamente recientes. Para citar un ejemplo, CASAFE (Cámara de Sanidad Agropecuaria y Fertilizantes) lanzó hace más de veinte años un programa denominado "Agrolimpio" cuyo principal objetivo era generar un sistema para la recolección y la transformación de todos los envases plásticos utilizados en el campo. Pero esta iniciativa privada no prosperó todo lo que se necesitaba. 3 Se consideran los fardos libres de las tapas de los bidones (ya que son de PEAD inyectado no soplado), y libres de las etiquetas o con las mismas si son plásticas sin componentes de papel. Deberán a su vez haber sido utilizados según normativa (Triple Lavado), para más información de esto estudiar normas mencionadas en el próximo apartado. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 2 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Esos bidones representan unas 13 mil toneladas por año de plásticos, pero este programa solo logra recolectar el 35%, unas 4.200 toneladas. Qué sucede con el resto es una incógnita. Se sabe que una porción es captada por un circuito informal de reciclaje. Pero muchas veces, esos peligrosos envases quedan tirados en los campos. Entre las normas más relevantes podemos citar a las siguientes: Artículo 42 de la Constitución Nacional Ley Nacional 24.051/91 de Residuos Peligrosos y su decreto reglamentario 831/93: Ley 11.720 de Residuos Especiales de la Provincia de Buenos Aires Norma IRAM 12.069 para Gestión de Envases de Agroquímicos La Guía de Uso Responsable de Agroquímicos (GURA) 1.4 EL POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD) El polietileno es un material termoplástico blanquecino, de transparente a translúcido, y es frecuentemente fabricado en finas láminas transparentes. Las secciones gruesas son translúcidas y tienen una apariencia de cera. Mediante el uso de colorantes pueden obtenerse una gran variedad de productos coloreados. Los termoplásticos pueden ser ablandados mediante calor repetidas veces y endurecidos mediante enfriamiento. Las resinas de polietileno son termoplásticas. Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente, sino exclusivamente a tres propiedades moleculares básicas: densidad, peso molecular promedio y distribución del peso molecular. Estas propiedades básicas a su vez dependen del tamaño, estructura y uniformidad de la molécula de polietileno. Algunas de las propiedades que hacen del polietileno una materia prima tan conveniente para miles de artículos manufacturados son, entre otros, poco peso, flexibilidad, tenacidad, alta resistencia química y propiedades eléctricas sobresalientes. El polietileno de alto peso molecular o de alta densidad es un sólido blanco y translúcido. En secciones delgadas es casi del todo transparente. A las temperaturas ordinarias es tenaz y flexible, y tiene una superficie relativamente blanda que puede rayarse con la uña. A medida que aumenta la temperatura, el sólido va haciéndose más blando y finalmente se funde a unos 160 °C, transformándose en un líquido transparente. Si se reduce la temperatura por debajo de la normal, el sólido se hace más duro y más rígido, y se alcanza una temperatura a la cual una muestra no puede doblarse sin romperse. Por la polimerización de etileno pueden obtenerse productos con propiedades físicas muy variadas. Estos productos tienen en común la estructura química fundamental del eteno y en general tienen propiedades químicas de un alcano de peso molecular elevado. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 3 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Este tipo de polímero se creó para usarlo como aislamiento eléctrico, pero después ha encontrado muchas aplicaciones en otros campos, especialmente como película y para envases. ∆𝐻=−22𝑘𝐶𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙 𝑛(𝐶2 𝐻4 ) ⇔ (𝐶2 𝐻4 )𝑛 Ecuación 1 - Polimerización del etileno Durante la polimerización la reacción es sensible a un número muy grande de catalizadores y es iniciada con facilidad especial por compuestos que producen radicales libres. La producción de un polímero termoplástico de longitud de cadena del orden de 1000 unidades de etileno sólo se consiguió cuando se sometió el etileno a una presión próxima a 1000 atm. a 200 ºC. Aunque después se demostró que podían producirse polietilenos termoplásticos algo semejantes a presiones más bajas, sigue siendo un requisito esencial para la producción de un gran polímero un etileno de alta densidad. La producción de polietileno exige una fuente de etileno puro, equipo de compresión adecuado para trabajar a 1000 atm, y un reactor de alta presión para realizar la polimerización rápida y altamente exotérmica bajo control. El polímero, que suele producirse a una temperatura en que es líquido, tiene que separarse del etileno que no ha reaccionado (que puede devolverse al recipiente de polimerización) y el producto tiene que ponerse en forma física apropiada para la venta. El proceso se lleva a cabo de manera cómoda y económica en operación continua. La polimerización del etileno se realiza normalmente en presencia de catalizadores que producen radicales libres. El mecanismo general es semejante al de otros compuestos de vinilo e implica las fases de iniciación del radical libre, propagación de la cadena del polímero y terminación de la cadena. Un carácter importante de la polimerización del etileno, por efectuarse el proceso en un gas comprimido, es la posibilidad de variar la concentración del etileno entre límites amplios, proporcionando así un medio, además de las variaciones de la temperatura y de la concentración del catalizador, para controlar la rapidez de la polimerización y el peso molecular del polímero. Otro punto importante es que la producción de moléculas de cadena ramificada es mayor en la polimerización del etileno que en otras polimerizaciones vinílicas, lo que influye en las propiedades físicas y mecánicas del polímero. Los catalizadores de Ziegler-Natta son complejos metálicos con propiedades catalíticas que permiten la polimerización estereoespecífica de alquenos. Se componen de: un cloruro de metal de transición, frecuentemente titanio pero también cobalto, níquel o neodimio. un compuesto organometálico, habitualmente un alquil-aluminio. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 4 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 El movimiento del polietileno en su fase líquida es no newtoniano. La velocidad disminuye a medida que aumenta la presión y con ésta la velocidad de paso. Por la sensibilidad de la viscosidad de la masa fundida al peso molecular, y en virtud de que el polietileno se maneja normalmente en estado fundido en operaciones de extrusión, moldeo o vaciado, los diferentes polímeros del comercio se caracterizan por la viscosidad del producto fundido. Por ejemplo en el intervalo 20000-30000 del peso molecular, un aumento de 10% del peso molecular dobla aproximadamente la viscosidad del producto fundido. Y la viscosidad del polietileno fundido disminuye a medida que aumenta la temperatura; se reduce aproximadamente a la mitad por un aumento de 25 ºC, en la temperatura. El PEAD tiene las siguientes propiedades generales: a. b. c. d. e. f. g. h. Es fácil de trabajar y moldear Bajo costo de producción Es impermeable Buen aislante eléctrico Aceptable aislante acústico Buen aislante térmico Resistente a la corrosión y a los agentes químicos No es biodegradable Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 5 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 2 EL PRODUCTO Nuestro producto es el caño corrugado, comúnmente visto de color anaranjado. Va a ser fabricado en 4 medidas y 2 variantes las cuales STD (Standard) y REF (Reforzado) cuyas características comerciales serán las siguientes: Metros por Peso Rollo Rollo STD (kg) Medida Peso Rollo REF (kg) 5/8 ” 15,88mm 25 0,65 0,80 3/4 “ 19,05mm 25 0,75 0,95 7/8 “ 22,23mm 25 1,30 1,60 1“ 25,40mm 25 1,60 2,00 Tabla 1: Especificación de los productos Ilustración 1 : El Producto Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 6 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 2.1 PROPIEDADES FÍSICAS El Polietileno de alta densidad presenta un alto grado de cristalinidad, siendo así un material opaco y de aspecto ceroso: la transmitancia (es una magnitud que expresa la cantidad de energía que atraviesa un cuerpo en la unidad de tiempo) de este plástico es de cero a cuarenta por ciento, dependiendo del espesor. Existen pruebas de permeabilidad a gases del Polietileno de alta densidad, donde depende del espesor de la muestra, de la densidad, y de la temperatura durante la medición. En el Polietileno de alta densidad a mayor densidad, menor permeabilidad, debido a su naturaleza no-polar, absorbe muy poca humedad y tiene alta cualidad de barrera a vapor de esta sustancia 2.2 PROPIEDADES QUÍMICAS El Polietileno de alta densidad tiene elevada permeabilidad a ciertas sustancias en que es soluble a elevadas temperaturas, como son los solventes alifáticos, aromáticos y clorados. También presenta cierta permeabilidad a los aceites y grasas. El ataque supone ablandamiento, hinchamiento, llegando a su disolución final. Los polímeros cristalinos presentan mayor resistencia a estos compuestos que los materiales amorfos de la misma composición química, como consecuencia del empaquetamiento entre cadenas que dificulta la penetración del disolvente u otros reactivos. La estructura no-polar del Polietileno de alta densidad permite que mantenga alta resistencia al ataque de agentes químicos. En general, esta resistencia mejora con el aumento de la densidad y el peso molecular. La forma de medir este comportamiento es considerando ciertos cambios en las muestras al contacto con la sustancia en prueba; estos cambios son hinchamiento, pérdida de peso o de elongación a la ruptura. Este plástico soporta muy bien a ácidos fuertes (no oxidantes) y bases fuertes. En niveles superiores a 60 °C, el material resiste muchos solventes, excepto hidrocarburos aromáticos y halogenados, aceites, grasas y ceras que inducen hinchamiento, mismo que es menor con los solventes alifáticos. El Polietileno de alta densidad es parcial o totalmente soluble en ciertos casos extremos, por ejemplo en benceno o xileno a punto de ebullición. Los halógenos y las sustancias altamente oxidantes atacan a este plástico, por ejemplo ácidos inorgánicos concentrados como ácido nítrico, sulfúrico, perclórico, etc. El cambio en las cualidades de ese plástico debido a los compuestos referidos y en general, a cualquier sustancia depende de varios factores: concentración, tiempo de exposición, peso molecular, tensiones residuales de la transformación o inducidas mecánicamente, principalmente. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 7 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 2.3 PROPIEDADES MECÁNICAS Las propiedades mecánicas de un material se refieren a su capacidad para soportar fuerzas, el modo como se deforman y ceden ante dichas fuerzas. Así las propiedades mecánicas del Polietileno de alta densidad dependen básicamente de su estructura, que comprende lo que es la distribución del peso molecular, el peso molecular y la cristalinidad. Pero también depende de factores externos como lo son la temperatura, entorno químico y el tiempo. Entendido este último como medida de la rapidez con que se aplican fuerzas, así como de la duración de éstas. La rigidez, dureza y resistencia a la tensión del Polietileno de alta densidad se incrementa con la densidad. Ya que si esta aumenta es un indicador de que el material es más cristalino, y por lo tanto será más resistente ante la misma magnitud de fuerza aplicada que un espécimen de menor densidad. Así también al aumentar el peso molecular hasta cierto “punto” las propiedades mecánicas mejoran. Pesos moleculares inferiores a dicho punto suelen no ser tan útiles. Rebasado este punto, la resistencia mecánica suele seguir mejorando, pero ya más gradualmente, a media que aumenta el peso molecular. Debido a ello se supone que lo mejor es aumentar el peso molecular para mejorar las propiedades mecánicas, sin embargo el proceso de fabricación se hace a partir del polímero fundido, y la viscosidad del fundido crece exponencialmente con el peso molecular, por lo que, pesos moleculares muy elevados requieren mayores esfuerzos y más alto consumo de energía en la fabricación de piezas. Por lo tanto se debe de llegar a un punto de equilibrio entre la factibilidad en el proceso y la resistencia que se desea del material. Dicho punto de equilibrio se obtiene industrialmente ya que es bastante flexible. Como ejemplo se puede mencionar el Polietileno de ultra alta masa molecular, que tiene el peso molecular más alto alcanzable, pero su costo también es elevado. El Polietileno de alta densidad es muy tenaz, de esta manera demuestra alta resistencia a los impactos aun a bajas temperaturas, pues es capaz de absorber parte de la energía proveniente de los impactos mediante deformaciones. Esto lo logra gracias a las zonas amorfas del polímero ya que dichas deformaciones se traducen en cambio de conformación del material. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 8 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 A continuación se detalla las propiedades mecánicas más importantes del Polietileno de alta densidad junto con sus valores nominales o de referencia. Propiedad Especificación Designación ASTM Clasificación ASTM D-1248 Unidad Valor Nominal - PE 3408 III C 5 P34 3 Densidad ASTM D-1505 gm/cm Índice de derretido ASTM D-1238 gm/10 min. 0,955 0,110 Modulo Flexor ASTM D-790 Psi 135,000 Tensión de rotura ASTM D-638 Psi 3,200 Estabilizador U-V ASTM D-1603 %C 2,500 Dureza ASTM D-2240 Shore “D” 65,000 Elongación a rotura ASTM D-638 % min 750,000 Módulo de Elasticidad ASTM D-638 Psi 130,000 Tabla 2: Lista de propiedades principales del PEAD 2.4 COMPORTAMIENTO CON LA LLAMA La principal desventaja del Polietileno de alta densidad frente al PVC (Polivinilcloruro) es su comportamiento ante un frente de llama. El PVC es ignifugo mientras que el polietileno propaga la llama, esta es la razón principal de porque el uso de cañerías para aplicaciones eléctricas de baja y media tensión se encuentra restringido a cañerías de PVC. Sin embargo recientemente se encuentra en estudio otros fenómenos adversos del PVC, como es el hecho de que al entrar en combustión libera una serie de gases derivados del cloro que son tóxicos para las personas. Por lo tanto surge la necesidad de evaluar la aplicación de distintos retardantes de llama, aditivos que mejoran esta propiedad en el material. 2.4.1 RETARDANTES DE LLAMA Los retardantes de llama son aditivos que aumentan la resistencia a la ignición del plástico, y una vez encendido reducen el ritmo de propagación de la llama. En términos prácticos, los plásticos retardantes de llama tienen una mayor resistencia a la ignición en presencia de una llama, necesitan más tiempo para quemarse, generan menos humo y generarán menos calor en comparación con el plástico no modificado. Sin embargo, debe señalarse que un plástico combustible no se convierte en no combustible por la adición de un aditivo retardante de llama. Todo lo que la adición de un retardante de la llama va a hacer es permitir tiempo para reaccionar a o contener un fuego hasta que se pueda extinguir. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 9 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Para explicar esto más adelante, primero tenemos que entender los requisitos para que el fuego se desarrolle. El fuego necesita tres elementos básicos: combustible, aire y calor. Conforme un fuego se afianza, el calor puede ser generado muy rápidamente, lo que a su vez aumenta la intensidad del fuego. Sin la adición de aditivos retardantes de llama, el fuego puede desarrollarse dentro de unos minutos. Con los aditivos adecuados, y dependiendo del tipo de plástico, este tiempo puede extenderse significativamente. 2.4.2 TIPOS DE RETARDANTES DE LLAMA PARA PLÁSTICOS Hay varias categorías principales de sistemas retardantes de llama que se utilizan para los plásticos. Estos son: Los halógenos El fósforo (rojo y blanco) Hidratos Metálicos Cianurato de melamina 2.4.2.1 Los halógenos Estos se basan principalmente en bromo y cloro, pero necesitan ser usados en conjunción con un agente sinérgico tal como el trióxido de antimonio. Estos tipos de retardadores de llama actúan en la fase de gas / vapor mediante la generación de grandes cantidades de radicales libres de halógenos que reaccionan con los gases inflamables para eliminar el combustible del sistema de fuego. Los halógenos son muy eficientes, rentables y generalmente tienen poco efecto sobre las propiedades físicas. Sin embargo, una de las principales preocupaciones que rodean a los sistemas halogenados es que son altamente tóxicos, especialmente el humo producido. También son naturalmente de color marrón claro por lo que limitará la producción de piezas en tonos más claros. Los sistemas halogenados se utilizan comúnmente para poliolefinas, poliamidas, poliestirenos, poliésteres y policarbonatos. 2.4.2.2 Fósforos Estos sistemas funcionan en la fase condensada. Cuando estos sistemas se exponen al calor, se forma una capa de carbón en la superficie del polímero, que crea una barrera tanto combustible cortando el suministro de gas inflamable y también aísla el polímero por el calor. El fósforo rojo es muy eficaz como un retardante de llama incluso a niveles bajos, por lo que se utiliza a menudo para componentes que requieren resistencia máxima. Sin embargo, tiene algunos problemas en ambientes de alta humedad, ya que reacciona fácilmente con la humedad y los óxidos producidos fácilmente pueden corroer el cobre. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 10 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Debido a esta razón, es la opción menos preferida para el sector eléctrico. El color natural de estos sistemas es rojo ladrillo por lo que su uso está limitado en gran medida a los componentes de color negro. El fósforo blanco funciona de la misma manera y tiene las mismas prestaciones que el fósforo rojo, pero tiene la ventaja añadida de que no es tóxico y el color natural es blanco por lo que es fácilmente coloreado. Los sistemas de fósforo se utilizan comúnmente para poliolefinas, poliamidas, PPO, poliésteres y policarbonatos. 2.4.2.3 Hidratos Metálicos El ejemplo más común de este tipo de sistema es el hidróxido de magnesio. Su modo de acción es la liberación endotérmico de agua. Esto enfría el polímero y también diluye los gases inflamables. También el óxido metálico formado en la combustión crea una barrera superficie reflectante que aísla el polímero y bloquea la liberación de gases inflamables. En cuanto a la toxicidad y la generación de humo, el hidróxido de magnesio sigue siendo el mejor sistema en el mercado y es fácilmente coloreado. Sin embargo, tiene que ser añadido a alto porcentaje lo que lleva a un aumento en la densidad y una disminución de la resistencia a la tracción. Los hidratos metálicos se usan comúnmente para poliolefinas y poliamidas. 2.4.2.4 Cianurato de melamina Estos sistemas se descomponen endotérmicamente absorber la energía térmica a saber, actos como un disipador de calor. También se puede utilizar sinérgicamente con los sistemas de retardantes de llama de fósforo. El cianurato de melamina es relativamente barato y fácilmente combinado pero reduce la resistencia del material y se decolora fácilmente durante el procesamiento, particularmente con materiales de alta temperatura. Se utiliza comúnmente para las poliamidas. Hay una tendencia creciente en el mercado para avanzar hacia sistemas libres de halógenos, debido a su menor toxicidad y menor generación de humo, pero todos los sistemas anteriores están todavía en uso Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 11 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 3 ANÁLISIS COMERCIAL 3.1 MERCADO ACTUAL Y APLICACIONES El caño corrugado posee gran aplicación hoy en diversas industrias. El mismo se comercializa por rollos, cuyas longitudes más comunes son de 25 y 50 metros. Si bien las líneas de producto de mayor salida comercial son las que oscilan entre los 5/8 y 1 pulgada, también se los puede encontrar en 2 y hasta 4 pulgadas. Dentro de las bondades del producto se encuentran: I. II. III. IV. Flexibilidad: Su instalación es mucho más sencilla que en otro tipo de cañerías rígidas. El producto se adapta correctamente a la forma deseada. Limpieza: El producto no precisa de uniones, codos, ni cementos o pegamentos especiales. Facilidad de manejo: La manipulación del producto es mucho más sencilla que en las cañerías rígidas, como así lo es también transportarlos. Costo: Se destaca su bajo costo en relación a otros productos que ofrecen similares propiedades como, resistencia al aplastamiento, resistencia a la humedad y resistencia a agentes químicos. 4 Para lograr la pigmentación deseada del producto se utiliza un Masterbatch . Cuyas concentraciones variarán en función de la calidad, composición y color de la materia prima obtenida. Si bien las aplicaciones del producto tienen una gran amplitud, se puede destacar las siguientes áreas: I. II. III. Construcción e Instalaciones: su uso para instalaciones de muy baja tensión, ya sean de comunicaciones, audio, electrónica, redes, etc. También se lo utiliza en instalaciones eléctricas de baja tensión domiciliaria, aunque cabe destacar de que este producto no se encuentra habilitado para este uso, debido a que el mismo no 5 cumple con la propiedad de ser Autoextinguible . Automotriz: se lo puede encontrar como cañerías en los circuitos de alimentación de automóviles como los sistemas de tablero eléctrico, luces, audio, alarmas. Naval: Debido a los bajos voltajes usados en embarcaciones se lo usa en las instalaciones eléctricas de las embarcaciones. 4 Sistema de coloración y aditivación de polímeros mediante la dosificación de un concentrado de colorantes, pigmentos y/o aditivos dispersados en la matriz polimérica. 5 Autoextinguible: denominación del material o producto que no mantiene la combustión cuando se retira la fuente de ignición Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 12 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 IV. Desagües: Se utilizan cañerías corrugadas de PEAD para resolver obras con conductos cloacales, pluviales, industriales, drenajes o bien cualquier conducción gravitacional. Esta línea será desarrollada junto con la eléctrica en mayor medida a lo largo del trabajo, ya que representan el mayor volumen de mercado a abarcar. 3.2 ANÁLISIS DE MERCADO 3.2.1 INTRODUCCIÓN Se estudia el mercado potencial para estas aplicaciones a través del análisis de la evolución del sector de la construcción. Ya que lo diversos indicadores de la actividad de este sector sirven de parámetro para la proyección y tendencias de las posibles ventas del producto. 3.2.2 INDICADORES DEL MERCADO Un indicador a tener en cuenta son los permisos de edificación privada que constituyen un importante indicador de las intenciones de construcción por parte de los particulares, anticipando la futura actividad de la construcción y la oferta real de unidades inmobiliarias. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 13 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Año Periodo Enero 2013 Variación respecto mes anterior(%) Variación respecto año anterior(%) Febrero Marzo 490.537 523.916 658.983 -38,4 6,8 25,8 -54,7 -8,0 -9,5 Abril 659.442 0,1 9,4 Mayo Octubre Noviembre 724.466 609.524 690.810 680.645 633.093 758.221 736.269 9,9 -15,9 13,3 -1,5 -7,0 19,8 -2,9 4,6 -15,4 -2,7 -21,0 -10,5 -12,7 14,0 Diciembre 711.934 -3,3 -10,5 Enero Agosto Septiembre 575.339 500.332 648.959 639.812 761.446 700.034 741.643 624.818 833.786 -19,2 -13,0 29,7 -1,4 19,0 -8,1 5,9 -15,8 33,4 17,0 -4,9 2,8 -2,9 5,2 14,4 7,4 -8,4 31,6 Octubre 714.703 -14,3 -5,7 Noviembre 676.734 -5,3 -8,1 Diciembre 669.640 -1,0 -5,9 Junio Julio Agosto Septiembre Febrero Marzo Abril Mayo 2014 Superficie Cubierta en M2 Junio Julio Promedio 465.648 Tabla 3: Permisos de Edificación Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 14 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Se utiliza para la determinación de la demanda, las siguientes relaciones, en base a los datos de la tabla anterior: Estimación de Mercado en Kilogramos Const. Std m2 100 Red Electricidad m m 100 Total aprox. (kg) 200 Riego Desagüe m 10 Rollos/m2 Peso Prom. kg/rollo Construcción Mensual m2 0,124 1,03 465.648 Total M 310 kg kg 59.470 60.000 Tabla 4: Estimaciones de Mercado Uno de los principales indicadores utilizados por el INDEC (Instituto Nacional de Estadísticas y Censos) para medir la actividad de la construcción en la Argentina es el ISAC (Indicador Sintético de la Actividad de la Construcción). Este indicador nos permite realizar una primera aproximación al comportamiento de las ventas relacionadas con los insumos de la construcción. El Indicador Sintético de la Actividad de la Construcción (ISAC) muestra la evolución del sector tomando como referencia la demanda de insumos requeridos en la construcción. El ISAC está compuesto por el análisis agregado de cinco tipologías de obra que permiten lograr una adecuada cobertura de la actividad de la construcción. En cada uno de los cinco bloques se agrupan aquellas obras que tienen similares requerimientos técnicos: edificios para vivienda, edificios para otros destinos, obras viales, construcciones petroleras y otras obras de infraestructura. A cada bloque se lo puede identificar con una función de producción que relaciona los requerimientos de insumos con el producto de la obra. Por lo tanto, el movimiento de cada bloque está dado por la demanda del grupo de insumos característicos de ese tipo de obra. El listado de insumos se compone de: artículos sanitarios de cerámica, asfalto, caños de acero sin costura, cemento Portland, hierro redondo para hormigón, ladrillos huecos, pisos y revestimientos cerámicos, pinturas para la construcción, placas de yeso y vidrio plano. Los datos utilizados en el cálculo del ISAC provienen de un conjunto de informantes que pertenecen, en su mayor parte, a empresas manufactureras líderes seleccionadas sobre la base de una investigación de relaciones intersectoriales. La agregación de los bloques se hace en base al Valor Bruto de Producción de cada uno de ellos en el año base 2004. En función de todo esto y del cuadro de relaciones antes mostrado, se obtiene un histórico de la demanda. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 15 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Año y trimestre Periodo 1 2 3 4 5 6 7 8 2010 2011 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 2012 2013 2014 Índice Base (2004 =100) Variación respecto a igual trimestre del año anterior (%) Demanda Trimestral base (Kg) 180.000 Factor Demanda (kg) 1º 163,6 7,8 1,078 194.040 2º 3º 4º 166,7 165,4 176,2 180,0 185,2 182,1 184,0 1,9 -0,8 6,5 2,1 2,9 -1,7 1,0 1,019 0,992 1,065 1,021 1,029 0,983 1,010 183.420 178.560 191.700 198.115 188.739 175.524 193.617 1º 183,7 -0,2 0,998 197.719 2º 1º 2º 176,1 172,9 175,1 185,6 186,8 184,7 183,2 180,5 183,7 -4,1 -1,8 1,3 6,0 0,6 -1,1 -0,8 -1,5 1,8 0,959 0,982 1,013 1,060 1,006 0,989 0,992 0,985 1,018 181.001 172.365 196.134 209.582 182.087 170.469 194.565 206.438 185.364 3º 185,7 1,1 1,011 172.344 4º 187,0 0,7 1,007 195.927 Promedio 188.386 3º 4º 1º 2º 3º 4º 1º 2º 3º 4º Tabla 5: Demanda Histórica Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 16 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Demanda 250.000 200.000 Kg 150.000 100.000 Demanda 50.000 0 5 10 15 20 25 Trimestres Gráfico 1: Variabilidad de la demanda A partir del análisis de los datos obtenidos se desprende que la tendencia base del ISAC tiene un comportamiento estacional. Trimestre Demanda Promedio Índice 1 201.179 1,07 2 3 184.122 173.853 0,98 0,92 4 194.389 1,03 Tabla 6: Índices de estacionalidad Se realiza un pronóstico de la demanda en función de todos los datos obtenidos anteriormente. Para esto se utiliza un modelo de regresión lineal con aplicación de índices de estacionalidad, y con su respectivo análisis de bondad. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 17 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Periodo Año y trimestre Pronóstico 21 22 1 2 188.028 188.065 3 24 4 25 26 1 2 Consumo estimado (kg) Error Abs 200.796 183.809 -6.756 -389 6.756 389 188.103 173.592 4.968 1 2 188.141 188.178 188.216 188.254 188.291 188.329 188.367 194.136 200.957 183.957 173.731 194.291 201.118 184.104 3 188.404 32 4 33 34 1 2 188.442 188.480 188.517 188.555 188.593 188.630 188.668 188.706 188.743 23 27 28 29 30 31 35 36 37 38 39 40 2016 2017 2018 2019 2020 3 4 3 4 1 2 3 4 Promedio Suma de Abs MAD RSFE TS 6.756 7.146 6.756 3.573 -6.756 -7.146 -1,00 -2,00 4.968 12.114 4.038 -2.177 -0,54 -2.436 -2.842 4.783 1.794 -674 -3.400 -3.103 2.436 2.842 4.783 1.794 674 3.400 3.103 14.550 17.392 22.175 23.968 24.643 28.043 31.146 3.637 3.478 3.696 3.424 3.080 3.116 3.115 -4.613 -7.456 -2.673 -879 -1.554 -4.953 -8.056 -1,27 -2,14 -0,72 -0,26 -0,50 -1,59 -2,59 173.870 -1.505 1.505 32.650 2.968 -9.561 -3,22 194.447 201.279 184.251 174.009 194.602 201.440 184.398 174.148 194.758 188.385 1.687 8.302 -2.164 -3.540 -37 4.998 966 -1.804 1.169 1.687 8.302 2.164 3.540 37 4.998 966 1.804 1.169 34.338 42.640 44.804 48.344 48.382 53.380 54.346 56.149 57.318 2.861 3.280 3.200 3.223 3.024 3.140 3.019 2.955 2.866 -7.874 428 -1.736 -5.276 -5.314 -316 650 -1.154 15 -2,75 0,13 -0,54 -1,64 -1,76 -0,10 0,22 -0,39 0,01 Tabla 7: Pronósticos de Demanda Otro indicador muy importante a tener en cuenta es la encuesta cualitativa de la construcción. La cual capta información de un conjunto de aproximadamente cien grandes empresas constructoras de todo el país. Su objetivo básico es la evaluación de la situación y las expectativas económicas de corto plazo que sirva de complemento a otros indicadores de la construcción. De dicho indicador se desprende el siguiente informe. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 18 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Aumenta 18,2% No cambiara 59,1% Disminuira 22,7% Gráfico 2: Estimación empresas publicas Aumenta 28,9% No cambiara 47,4% Disminuira 23,7% Gráfico 3: Estimación empresas privadas La encuesta cualitativa corresponde en cierta medida con la respuesta brindada por el modelo de pronóstico. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 19 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 3.2.3 ESCALA DE PROYECTO EN BASE A NUESTROS PRONÓSTICOS Del análisis de mercado actual, estructura de competidores, cantidad y distribución de clientes y disponibilidad de materia prima. Se ha decidido desarrollar una estructura productiva capaz de abastecer a un tercio de la demanda antes desarrollada. Obteniéndose el siguiente pronóstico de ventas trimestral para los próximos 5 años (2016-2020). Periodo Pronostico de Año y trimestre Ventas (kg) 2016 2017 2018 2019 2020 Promedio 1 2 66.932 61.270 3 57.864 4 64.712 1 2 66.986 61.319 3 4 57.910 64.764 1 2 67.039 61.368 3 57.957 4 64.816 1 2 67.093 61.417 3 4 58.003 64.867 1 2 67.147 61.466 3 4 58.049 64.919 62.795 Tabla 8: Pronósticos comerciales Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 20 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 3.3 ANÁLISIS DE LA PRODUCCIÓN Para obtener un estimativo aproximado de los regímenes de producción de la empresa es que se realizó un modelo de programación lineal y análisis marginal de costos, el cual responde cual es la combinación ideal de cantidad de medidas a fabricar en función de las siguientes restricciones impuestas: a. Disponibilidad mensual de 20,000 Kg de PEAD de Materia Prima b. 5 Máquinas, 2 de las cuales se encuentran dedicadas exclusivamente a la fabricación de las medidas ¾ Standard y ¾ Reforzado de forma equitativa c. Disponibilidad mensual de 160 horas por máquina d. Capacidad de absorción de mercado por línea adjunta en tabla 10 e. Producción mínima mensual de 100 Kg de material por línea f. Utilidad por producto, ver tabla 10 g. Peso por producto, ver tabla 10 De la aplicación del modelo de programación lineal, se obtuvieron las cantidades en Kg a producir para cada una de las medidas. Información expuesta en la tabla 9. Para ver la formulación del modelo de programación lineal y la tirada del programa LINDO sobre este, ver el apartado 8.10 Resultados de modelo de Programación Lineal. Producción Mensual Tipo Modelo Std 5/8" 3/4" 7/8" 1" Ref 5/8" 3/4" 7/8" 1" Cantidad (kg) 260 8320 3900 520 140 4480 2100 280 Porcentaje de fab. (%) 1,30 41,60 19,50 2,60 0,70 22,40 10,50 1,40 Cantidad de rollos 400 11093 3000 325 175 4716 1313 140 Costo ($/kg) Utilidad por Rollo($) Total Utilidad ($/kg) 18,933 18,850 18,725 19,007 18,760 18,907 18,614 18,940 $ 16,16 Total Venta ($/kg) $ 34,98 Total Costo ($/kg) $ 18,82 12,89 12,86 17,06 35,59 11,39 18,04 15,22 40,12 Producción Valorizada ($) 5.157 142.690 51.172 11.566 1.994 85.067 19.974 5.617 Tabla 9: Cantidades a Producir según PL Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 21 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Productos Mercado (%) Tipo Peso (kg) 2 64 30 4 2 64 30 4 5/8" 3/4" 7/8" 1" 5/8" 3/4" 7/8" 1" 0,650 0,750 1,300 1,600 0,800 0,950 1,600 2,000 Std 65 Ref 35 Precio Venta ($) 25,200 27,000 41,400 66,000 26,400 36,000 45,000 78,000 Costo ($) 12,306 14,137 24,343 30,412 15,008 17,961 29,782 37,880 Utilidad por Rollo ($) 12,894 12,863 17,057 35,588 11,392 18,039 15,218 40,121 Utilidad Por hora de Maquina ($/hs) 969,23 900,00 796,15 1.031,25 825,00 947,37 703,13 975,00 % 51,2 47,6 41,2 53,9 43,2 50,1 33,8 51,4 Tabla 10: Costos y Utilidades El desglose de costos necesario para el cálculo de las utilidades y costos será mostrado en el apartado 5 Análisis Económico. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 22 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 4 ANÁLISIS Y DESARROLLO DEL ÁREA TÉCNICOPRODUCTIVA 4.1 ESTUDIO DEL PROCESO PRODUCTIVO Inicialmente, el proceso de reciclado se basa en el aprovechamiento de las propiedades de termofluencia del material, logrando así la transformación de los residuos plásticos de Polietileno de Alta Densidad, provenientes principalmente de bidones agroquímicos, uso industrial, etc. En nuestro producto final. El proceso se puede agrupar en 7 etapas principales, cada una con sus respectivas operaciones. Etapa 1:Recepción y acopio del material •Se recibe los fardos de bidones compactados y se acomodan en la zona de almacen de materia prima. Etapa 2: Selección y Molienda •Se muelen los bidones por color, generando asi lotes homogéneos para su posterior pigmentación. La molienda consiste en 2 molinos en serie, uno con malla grande y otro pequeña conectados por una turbina, para evitar que el plástico se sobrecaliente Etapa 3: Limpieza y Deposito •Luego, el plástico pasa por la zaranda para separar los restos de suciedad y pasan a la zona de producción. Etapa 4:Extrusión y filtrado •Se agrega el masterbach y aditivos. Se alimenta a la extrusora con esa mezcla, la cual, en el cabeza tiene un sistema de cambia filtro automático y contiínuo para que obtener un caudal constante de material filtrado. Etapa 5: Corrugación •El material ya fundido y filtrado pasa a la corrugadora, donde mediante inyección de aire comprimido y una serie de moldes se le da su forma característica de serrucho Etapa 6:Corte y Empaquetado •Mediante un dispositivo electrónico-mecánico se mide los 25mts que debe tener el rollo y se activa una guillotina neumática para cortar el caño que luego es enrrollado manualmente. Etapa 7:Almacenamiento y Distribución •Por último se depositan los bolsones de rollos para su stock o preparación de pedido segun corresponda, hasta el momento de su despacho. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 23 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 4.2 MAQUINARIA NECESARIA 4.2.1 MOLINO Esta máquina es la encargada de triturar el bidón, el cual puede estar previamente compactado, transformándolos en pequeños fragmentos para luego almacenarlos en un silo o deposito transitorio. Ilustración 2: Esquema del Molino Se ingresan manualmente, o bien mediante una cinta transportadora según la escala, los bidones compactados a la boca del molino, siempre teniendo en cuenta la capacidad de molienda de la máquina. Un equipo de mayores prestaciones permitirá el ingreso de varios bidones compactados de forma simultánea o bien con una mayor frecuencia. Los factores relevantes de diseño para este equipo son, por un lado el diseño de las cuchillas a utilizar. En estas se debe evaluar tanto el material a utilizar para la fabricación de las mismas (Aceros duros con dureza de temple mayor a 55 HR) como así también la geometría es decir el ángulo de corte, el cual se encuentra directamente relacionado con la duración del filo. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 24 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Otro factor importante a considerar es la distribución de las cuchillas en el rotor, teniendo modelos con una única cuchilla larga que abarque todo el habitáculo de corte o bien varias cuchillas distribuidas escalonadas (utilizadas cuando el procedimiento lo requiera o bien cuando una única cuchilla sería demasiado larga). Esta última alternativa suele ser la más recomendada ya que facilita el mantenimiento (el tema se ampliara oportunamente en la sección de mantenimiento y equipos secundarios). Ilustración 3: Tipos de Rotores La capacidad de producción del molino a su vez dependerá del diámetro de los orificios que posee la malla colocada en el fondo del mismo. Ya que a menor diámetro el molino entregará material en partículas más pequeñas, pero requerirá de mayor tiempo de permanencia así como también una mayor cantidad de cortes. Lo cual trae problemas ya que existe la posibilidad de que el material entre en un estado de fundición parcial lo cual genera inconvenientes en el transito del material. Para facilitar la circulación del material ya molido al silo se aplica una pequeña turbina, la cual succiona el material desde el fondo del molino y lo deposita en el silo transitorio. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 25 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 4.2.2 ZARANDA Este equipo se utiliza para remover aquellas partículas de suciedad adheridas a la superficie del material ya molido. El principio básico de funcionamiento del equipo es por vibración, las partículas son depositadas sobre una platea que posee una malla. Esta malla es colocada sobre una cama de resortes entrará en resonancia mediante la aplicación de un equipo vibratorio, el cual generalmente está compuesto de un motor en cuyo eje se encuentra una polea excéntrica o bien una polea con una distribución no uniforme de masa. El material fino desprendido será recolectado por la parte inferior del equipo, e irá a parar a los depósitos de recolección designados. Ilustración 4: Zaranda Un factor importante a considerar en la instalación de este equipo será la pendiente de la platea, la cual a mayor pendiente disminuirá el tiempo de permanencia del material en el equipo disminuyendo la capacidad de limpieza del equipo. En razón de esto es que se suelen colocar trabas sobre la malla que retienen el material. El dimensionamiento del equipo dependerá fundamentalmente del caudal de material a procesar como así también del tamaño del material procesado. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 26 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 4.2.3 EXTRUSORA En una definición amplia el proceso de extrusión hace referencia a cualquier operación de transformación en la que un material fundido es forzado a atravesar una boquilla para producir un artículo de sección transversal constante y, en principio, longitud indefinida. Además de los plásticos, muchos otros materiales se procesan mediante extrusión, como los metales, cerámicas o alimentos, obteniéndose productos muy variados como son marcos de ventanas de aluminio o PVC, tuberías, pastas alimenticias, etc. Desde el punto de vista de los plásticos, la extrusión es claramente uno de los procesos más importantes de transformación. El proceso de extrusión de plásticos se lleva a cabo en máquinas denominadas extrusoras. Aunque existen extrusoras de diversos tipos, las más utilizadas son las de tornillo o de husillo simple. Si bien en algunas ocasiones el polímero se puede alimentar en estado fundido, procedente de un reactor. En este caso la extrusora actúa como una bomba, proporcionando la presión necesaria para hacer pasar al polímero a través de la boquilla, en líneas generales el polímero se alimenta en forma sólida y sale de la extrusora en estado fundido. Para el caso más general de la extrusión de un polímero se pueden realizar seis funciones principales: I. II. III. IV. V. VI. Transporte del material sólido hacia la zona de fusión Fusión o plastificación del material Transporte o bombeo y presurización del fundido Mezclado Desgasificado Conformado Debe tenerse en cuenta que no todas las funciones anteriores tienen lugar necesariamente durante la operación de todas y cada una de las extrusoras. Por ejemplo, el Desgasificado o venteo únicamente se produce en las máquinas preparadas para ello. Por otra parte, el conformado no tiene por qué ser definitivo; en muchas ocasiones el producto obtenido adquiere su forma final en un proceso secundario puesto que las extrusoras se emplean con frecuencia para mezclar los componentes de formulaciones que se procesarán posteriormente mediante otras técnicas o bien para obtener preformas que serán procesadas mediante soplado o termoconformado. Siendo este último, nuestro caso de estudio. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 27 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Debido a la simplicidad en su diseño, el componente esencial de la extrusora es su conjunto de camisa y tornillo (o llamado también husillo). Ilustración 5: Esquema de una Extrusora 4.2.4 CAMISA Y TORNILLO El tornillo o husillo consiste en un cilindro largo rodeado por un filete helicoidal (Ilustración 2). El tornillo es una de las partes más importantes ya que contribuye a realizar las funciones de transportar, calentar, fundir y mezclar el material. La estabilidad del proceso y la calidad del producto que se obtiene dependen en gran medida del diseño del tornillo. Los parámetros de más importancia en el diseño del tornillo son su longitud (L), diámetro (D), el ángulo del filete (ᶿ) y el paso de rosca 𝐿 (w).En la maquinas a usar PEAD, la constante oscila entre 25 y 30. 𝐷 Ilustración 6: Tornillo de Extrusora Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 28 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Los materiales termoplásticos que se usan en el proceso de extrusión difieren notablemente entre sí. La elasticidad, calor específico, coeficiente de fricción, temperatura de fusión, viscosidad del fundido, etc., cubren un amplio rango de valores, y puesto que todas estas propiedades tienen su importancia en el momento de diseñar el tornillo, es lógico que sea necesario utilizar diferentes tipos de tornillos para trabajar adecuadamente cada material. En la práctica es muy raro que un tornillo determinado sea adecuado para trabajar con materiales muy diversos; de hecho, cada tornillo se diseña o elige para trabajar con una determinada combinación boquilla/material. Si bien nosotros trabajaremos con PEAD o HDPE por sus siglas en inglés, (High densitypolyethylene), para dar un ejemplo de esa diversidad de propiedades se hace una comparación con otros polímeros en la siguiente gráfica para que quede en evidencia la importancia de una selección apropiada del conjunto camisa-tornillo. Calor específico (kJ/kg°C) Calor Procesado (KJ/Kg) 3 2,5 900 2,3 720 2 750 1,93 550 1,5 570 1,47 1,34 600 1,47 1,67 450 1 1 300 300 300 240 0,5 150 160 0 0 HDPE PP PS PVC PMMA ABS Nailon 6,6 Gráfico 4: Propiedades de distintos polímeros Teniendo en cuenta además que los polímeros fundidos o en disolución son 6 materiales compresibles y no Newtonianos , hay que tener especial cuidado en las ecuaciones a utilizar. 6 Un fluido no newtoniano es aquel fluido cuya viscosidad varía con la temperatura y la tensión cortante que se le aplica. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 29 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Todas las extrusoras se consideran divididas en tres zonas específicas en donde hay una variación de la presión a lo largo de la extrusora. La zona de Alimentación es la más cercana a la tolva, en la cual la profundidad del canal del tornillo es máxima. Tiene como objetivo principal compactar el alimento en una forma sólida densa y transportarlo hacia la siguiente zona a una velocidad adecuada. La zona de transición o compresión es la zona intermedia en la cual la profundidad del canal disminuye de modo más o menos gradual. Conforme el material sólido va compactándose en esta zona el aire que pudiera quedar atrapado escapa del material vía la tolva de alimentación. En la zona de transición, además, tiene lugar la fusión del material. La zona de dosificado se sitúa al final, en la parte más cercana a la boquilla y tiene una profundidad de canal muy pequeña y constante. En este zona el material fundido es homogeneizado y presurizado para forzarlo a atravesar a presión la boquilla de conformado. Todo esto se puede visualizar en la ilustración siguiente. Ilustración 7: Zonas del Tornillo A partir de ciertas hipótesis, es posible dar una modelización matemática de las 2 magnitudes de mayor importancia para el estudio del proceso, que son la velocidad del polímero y el caudal de salida por la boquilla. (Ver Anexo de Cálculos) Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 30 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Mientras que químicamente, está normalizado, a los siguientes valores de concentraciones de agregados en colada en % del peso I. II. III. IV. V. VI. VII. Carbono (C): 0,38 – 0,43 Manganeso (Mn): 0,75 – 1,00 Silicio (Si): 0,20 – 0,35 Azufre (S): 0,040 máximo Fósforo (P): 0,035 máximo Cromo (Cr): 0,80 – 1,10 Molibdeno (Mo): 0,15 –0,25 La combinación precisa de cada uno de etas aleaciones es fundamental debido a que cada uno le confiere una característica especial al acero. Las distintas variantes de concentraciones de sus 2 principales aleantes (cromo y Molibdeno) ofrecen las siguientes propiedades. Cromo (Cr): El cromo es un elemento de aleación menos costoso que el níquel y forma carburos simples (𝐶𝑟7 𝐶3 𝑦 𝐶𝑟4 𝐶 ) o carburos complejos ((𝐹𝑒𝐶𝑟)3 𝐶 ). Estos carburos tienen alta dureza y buena resistencia al deterioro. El cromo es soluble hasta 13% en hierro gamma y tiene solubilidad ilimitada en ferrita alfa. En los aceros de bajo carbono, el Cr tiende a entrar en solución incrementando de esta manera, la resistencia y la tenacidad de la ferrita. Molibdeno (Mo): El molibdeno es un elemento de aleación relativamente costoso, tiene una solubilidad limitada en hierros gamma y alfa, y es un fuerte formador de carburos. Además ejerce un fuerte efecto de templabilidad y, de manera semejante al cromo, aumenta la dureza y resistencia a alta temperatura de los aceros. Los aceros con molibdeno son menos susceptibles al fragilizado debido al revenido, que los demás aceros aleados. 4.2.5 SISTEMA DE CALEFACCIÓN Por último es importante el cálculo y el diseño del sistema de transmisión de calor, el cual consiste en la colocación, a lo largo de la camisa, de resistencias eléctricas en forma de zuncho donde, es importante aclarar, no está todas conectadas entre sí, sino que se agrupan por zonas, para facilitar el control de la temperatura en las distintas partes de la camisa. Usualmente las resistencias se agrupan en 3 zonas a lo largo de la camisa, coincidiendo con las etapas de tornillo. Y comercialmente se las puede encontrar en potencias de 250W, 500W, 750W, 1kW, etc. El control de la temperatura se efectúa mediante controles automáticos con termocuplas. Que una vez calibradas a la temperatura de referencia para cada zona, porque como ya se dijo no todas las zonas tienen la misma temperatura, harán o no circular corriente por ellas. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 31 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Ilustración 8: Resistencia A continuación podemos ver en un gráfico las temperaturas aproximadas de trabajo a lo largo de las 5 zonas, tomando como referencia a la zona 1 como la más próxima a la alimentación. Los valores son descriptivos, con un margen de entre 5 y 10 grados de acuerdo a variaciones en el material y a los aditivos que se le puedan o no agregar. Pero aun así, se ve claramente que la temperatura de régimen normal de trabajo para este material está en los 200°C, los cuales se avanza progresivamente a lo largo del recorrido dentro del conjunto camisa y tornillo. De estas 5 temperaturas, las más crítica o susceptible de generar complicaciones es la última, es decir la zona 5, ya que es la temperatura en el pico. Donde es necesario que el material este lo suficientemente caliente para que pueda fluir a través de él. Caso contario por las presiones que se generan. Ahí es donde que generaría una rotura que implicaría un alto en la producción. Gráfico 5: Temperaturas por Zonas Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 32 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Una vez analizado el gradiente de temperaturas, hace falta calcular la cantidad y tipo de resistencias a usar. (Ver Anexo de Cálculos) 4.2.6 SISTEMA DE FILTRO La etapa de filtrado será imprescindible en orden de lograr un material libre de impurezas, mientras que mantenga su estado de fluencia. Es importante ya que gran parte de la suciedad no es eliminada mediante la etapa de vibración. Debido a que el material utilizado como materia prima (bidones de agroquímicos) suele presentar un alto grado de tierras y suciedades se elige el sistema de cambio de filtros más eficiente para estas necesidades, el cual es el sistema de cambio de filtro tipo Cassette o cinta. El cual consiste en una malla de acero que avanza perpendicular al avance del material generando constantemente un área limpia de contacto que permite la deposición de las impurezas. Ilustración 9: Sistema de Filtro La velocidad de avance del filtro (avance intermitente) se encuentra estrictamente relacionado con el nivel de suciedad del material, el cual deberá ser controlado por el operario encargado. Este nivel deberá ser supervisado constantemente ya que un filtro sucio no permitirá un correcto avance del material. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 33 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 4.2.7 CORRUGADORA El material ingresa al molde a aproximadamente unos 180 °C, al inyectarle aire a alta presión se obtiene 2 efectos, el primero es hacer que el plástico se adhiera contra las paredes del par de moldes dándole su forma característica y lo segundo es bajarle la temperatura, se adicionan a su vez diferentes salidas de una turbina a lo largo del trayecto del material dentro de la corrugadora, en orden de lograr un mejor y más uniforme descenso de temperatura del material. El molde puede estar hecho de distintas variedades de acero porque los metales son resistentes y buenos conductores térmicos. Al final de la corrugadora el caño sale tibio, a una temperatura no demasiado por encima de la del ambiente permitiendo, en caso de que sea deseado, hacer los rollos a mano o en caso de contar con una enrolladora automática que el mismo no se deforme. Ilustración 10: Corrugadora Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 34 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Como el caudal que aporta la extrusora es constante, el espesor del caño está dado por la velocidad de avance de los pares de matrices, una baja velocidad haría una sección de caño más pesado porque se depositan más gramos de plástico por milímetro de caño, por lo tanto de mayor espesor, en cambio una alta velocidad generaría el caso opuesto. Por lo cual la velocidad de avance se calcula en función del espesor deseado y del diámetro del caño a fabricar. Un factor a considerar es la cantidad de pares de moldes a utilizar, una mayor cantidad de moldes nos permitirá una mayor velocidad de avance de los mismos. Esto se logra debido a que al tener una mayor cantidad de moldes el tiempo de permanencia en contacto con los moldes será mayor. 4.2.8 SISTEMA DE CORTE Una vez que se ha alcanzado la longitud deseada del rollo, lo cual es supervisado mediante un dispositivo de control. Se procede al corte del caño mediante la activación de una pequeña guillotina neumática. Quedando el caño ya enrollado en un tambor, listo para su embalaje. 4.3 SELECCIÓN DE MAQUINARIAS Y EQUIPOS Luego de analizar los requerimientos de cada área y sus respectivos procesos, estamos en condiciones de poder seleccionar las maquinarias y equipos necesarios. En la siguiente tabla se enumeraran las principales máquinas y equipos requeridos para el desarrollo de este proyecto. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 35 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 2 Molinos Voltaje (V) 380 2 1 Turbinas Silo 220 - 2 - 6 6 1 Zaranda 220 2 6 2 1 Compresores Tanque Pulmón 380 - 5 - 7 7 5 Extrusoras y calefacción 380/220 35 8 5 Corrugadora 380/220 10 8 5 Dispositivos de corte 220 1,5 8 5 Dispositivos de enrollado - - 8 5 Filtros de malla continua 380 10 8 3 1 2 1 Mezcladoras Cisterna de agua bombas centrífugas Torno 220 220 380 2 2 3 8 7 7 4 1 1 Fresa Afiladora de cuchillas 380 380 3 2 4 4 Potencia Total HP 357 Potencia Total kW 267 Cantidad Descripción Potencia (HP) 20 Area (m2) 6 Tabla 11: Listado Equipos Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 36 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Para un mayor grado de conocimiento, a las máquinas y equipos principales se le agrego mucho más detalle e información para una performance superior en el proceso productivo. Molinos Zaranda Aire Comprimido Arg/China Arg Arg Rotor Area Multicuchilla tamiz≈1M2 Boca con doble cortina Producción ≈300Kg/h Tipo Pistón Y tanque pulmón de 8000 l Extrusoras Arg/China o ensamble Producción ≈25Kg/h - Baja – Baja Tornillo monohusillo - caudal≈300Litros/h L/D ≈30:1 SAE 4140 Corrugadora Filtro de M.C. China China Moldes de Malla: acero con 50x60cm tratamiento de Acero dureza Inox. Refrigeración Área por Circulación filtrado de aire forzada ≈20cm2 Capacidad ≈30– 50Kg/h Tabla 12: Equipos Detallados 4.4 DISEÑO DE EQUIPO DE EXTRUSIÓN Para reducir los costos del proyecto, la extrusora será ensamblada a partir de sus componentes y de acuerdo a los cálculos realizados en el Anexo 1. Para lograr un diseño optimo, en cuanto a los costos involucrados y la vida útil de la máquina, buscaremos una combinación de partes para poder trabajar en régimen continuo al 75% de su capacidad máxima nominal. Para llegar al desarrollo apropiado para ese escenario, se realizaron los cálculos para cada combinación de camisa y tornillo con sus respectivas especificaciones nominales de mercado. Estos datos, a su vez, fueron comparados con el caudal ponderado de utilización. Este caudal usado como referencia pondera los caudales de funcionamiento para cada medida en función de la participación estimada del mercado para cada medida, dando así un valor mucho más preciso y real que un simple promedio. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 37 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Diametro Velocidad Angular 𝑟 0,030 178,25 0,035 152,79 0,040 133,69 0,045 118,84 0,050 106,95 0,055 97,23 0,060 89,13 0,065 82,27 0,070 76,39 0,075 71,30 0,080 66,85 Diametro Velocidad Angular 𝑟 0,030 133,69 0,035 114,59 0,040 100,27 0,045 89,13 0,050 80,21 0,055 72,92 0,060 66,85 0,065 61,70 0,070 57,30 0,075 53,48 0,080 50,13 Parametros con factor de uso al 100% de la capacidad maxima Potencia Caudal sin Boquilla Caudal con Boquilla HP 14,53 19,37 18,11 4,11 17,13 22,84 23,79 10,28 19,73 26,31 30,02 16,97 22,33 29,78 36,76 24,13 24,94 33,25 43,96 31,72 27,54 36,72 51,56 39,70 30,14 40,19 59,54 48,04 32,74 43,65 67,87 56,69 35,34 47,12 76,51 65,65 37,94 50,59 85,44 74,87 40,54 54,05 94,64 84,35 Parametros con factor de uso al 75% de la capacidad maxima Caudal sin Boquilla Caudal con Boquilla Potencia HP 8,17 10,89 13,58 -0,42 9,63 12,84 17,84 4,33 11,10 14,79 22,52 9,46 12,56 16,74 27,57 14,94 14,02 18,69 32,97 20,73 15,48 20,64 38,67 26,81 16,95 22,59 44,66 33,15 18,41 24,54 50,90 39,73 19,87 26,49 57,38 46,52 21,33 28,44 64,08 53,51 22,79 30,39 70,98 60,69 Requerimiento % -82,98 -57,43 -29,71 -0,04 31,40 64,46 98,98 134,83 171,92 210,13 249,38 Requerimiento % -101,73 -82,06 -60,80 -38,11 -14,11 11,06 37,32 64,55 92,69 121,65 151,38 Ilustración 11: Cuadro Comparativo de equipos Del análisis de estos resultados, podemos ver que con las siguientes características de diseño: Motor Principal : 25HP7 Sistema de Calefacción: 15kW Diámetro camisa : 55mm El caudal en régimen continuo será de 26,8 Kgs/hs, que es levemente superior al caudal ponderado de funcionamiento de 24,14 Kgs/hs. Para los cálculos de resistencias, se trabajó en la región de frontera para requerimiento máximo, es decir, para el caso de trabajar en el máximo caudal operativo. Con ese análisis y sin tener en cuenta los efectos de compresión por el tornillo se llega a la necesidad de una potencia combinada de 15kW. Si bien es algo mayor la media requerida, eso no genera inconvenientes desde el punto de vista de consumo ya que estarán controladas por un sistema de termocuplas. Las mismas cumplirán la función de encenderlas durante el periodo de tiempo mínimo para alcanzar las temperaturas de trabajo. 7 Si bien según los valores calculados dan como optimo 20HP, elegimos el inmediato superior por una cuestión de seguridad Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 38 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 4.5 INSTALACIONES DE SERVICIOS 4.5.1 AIRE COMPRIMIDO Para el conformado del caño corrugado es necesario contar con una masa de aire constante a alta presión. Si bien no hay altas exigencias en cuanto a la calidad del aire, es necesaria que tenga una relativamente baja cantidad de humedad, ya que si el aire viene muy cargado de humedad, este puede enfriar al plástico y solidificarlo antes que de que este adquiera la forma característica en sus moldes. De acuerdo a estas necesidades podemos seleccionar como el compresor ideal, de acuerdo a las ofertas y precios del mercado actual, a los compresores a pistón de baja presión, en su mayoría son capaces de generar presiones de trabajo de alrededor de 5 - 7 bar. Esta máquina junto a un equipo FRL (Filtro Regulador Lubricador) cumpliría con los requerimientos técnicos para el abastecimiento del aire. Desde el punto de vista del diseño de la cañería, hay muchos aspectos fundamentales para prestar atención. La selección del material debe contemplar la resistencia mecánica a la presión interna y de a acuerdo al porcentaje de humedad que contenga el aire deberá considerarse, o no, la generación de óxidos internos, lo que llevaría a una debilitación de sus propiedades mecánica generando así unos enormes riesgos por la posibilidad de rotura. Y la consiguiente parada de la capacidad productiva de la línea. En el caso de manejarse con presiones relativamente bajas, se puede seleccionar caños plásticos con accesorios de termofusión, los que comercialmente se los distribuye bajo la marca IPS. El hecho de que sea por termofusión colabora en gran medida del sellado, evitando así fugas y consecuentes ineficiencias del servicio, además de no tener problemas con la humedad, ser livianos y económicos. Es necesario, siempre, que el compresor trabaje a una presión mayor a la nominal del servicio por el efecto de perdida de carga. Este efecto es el principal generador de la perdida de presión a lo largo de la línea ya que no puede ser contrarrestado como si sería el caso de las filtraciones por malos sellos. Analizando el aire como un fluido newtoniano, la pérdida de carga está calculada por la siguiente ecuación: 𝑃2 − 𝑃1 𝑉2 2 − 𝑉1 2 𝑉2 𝑙 + + (𝑍2 − 𝑍1 ) = (𝑓 + ∑ 𝐾 𝑖 ) = 2 𝛾 2 𝑑 𝑓 Ecuación 2 - Energía y Perdida de Carga Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 39 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Considerando una cañería equidistante del suelo y de sección constante podemos reescribir la ecuación así: 𝑃2 − 𝑃1 = Δ𝑃 = 8. 𝜌. 𝑄 2 𝑙 𝐾 (𝑓 + ∑ 𝐾𝑖 ) [Δ𝑃] = 𝑃𝑎 = 2 4 𝜋 .𝑑 𝑑 . 2 𝑓: 𝑓𝑎𝑐𝑡𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑧𝑎 𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑: 𝑑𝑖á 𝑒𝑡𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝐶𝑎ñ𝑒𝑟𝑖𝑎 𝑙: 𝑙𝑜𝑛 𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑑𝑒 𝐶𝑎ñ𝑒𝑟í𝑎 𝐾𝑖 : 𝑃é𝑟𝑑𝑖𝑑𝑎 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑟 𝑎 𝑙𝑖𝑛𝑒𝑎𝑙 𝑜𝑟 𝑎𝑐𝑐𝑒 𝑜𝑟𝑖𝑜 𝜌: 𝐷𝑒𝑛 𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑖𝑟𝑒 ∽ 1 3 Del análisis de esta ecuación, podemos concluir la importancia que tiene la selección de la cañería, su diámetro, material y la cantidad de accesorios a colocar. Cuanto mayor sea el efecto de perdida de carga, mayor deberá ser la presión generada por el compresor, lo que conllevaría mayores costos. 4.5.2 AGUA DE SERVICIO El agua es utilizada únicamente para la refrigeración en las extrusoras. Es importarte contar con un sistemas de bombas, recomendablemente dos en paralelo. La segunda se activaría como plan de contingencia en el caso de que fallase la primera. Para el diseño de la instalación, se deben tener en cuenta los mismos aspectos que para la cañería de aire comprimido. Además por necesitar caudales y presiones relativamente bajas, se pueden usar bombas centrífugas sin ninguna complicación. 4.6 MANTENIMIENTO Si bien el mantenimiento es una tarea común a cualquier tipo de actividad, vamos a enfocarnos en aquellas actividades que deben ser realizadas con cierta periodicidad, es decir un mantenimiento continuo con el fin de mantener un nivel, a priori, constante de actividad. La máquina que más mantenimiento requiere, como es evidente por sí mismo, es el molino. Es necesario mantener las cuchillas con un filo óptimo para no generar un cuello de botella en la molienda del material. Las cuchillas se deben afilar periódicas tras una cantidad de toneladas de plástico. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 40 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Estas deben ser afiladas en un maquina automática para mantener la escuadra del filo, es decir, que cuando se vuelva montar en el molino deje una luz de sección constante para un mejor ajuste. Las maquinas, pueden bien o tener cuchilla fija y piedra móvil o viceversa, estas máquinas deben tener un recorrido lo suficientemente largo para abarcar no solo el largo de la cuchilla de mayor longitud sino el equivalente a dos veces el diámetro de la piedra. Estas usualmente estas hechas en 2 tipos de material, abrasiva de grano grueso, generando un mal acabado visual pero buenos tiempos de trabajo, o bien, piedras de óxido de aluminio, que son más lentas, pero dejan un acabo prácticamente pulido. En términos comparativos, la segunda piedra es mejor en el caso de contar con un segundo juego de cuchillas, entonces el tiempo extra de afilado no es tan crítico, mientras que con la primera piedra, por su velocidad, no sería necesario contar con un segundo juego de cuchillas desde el punto de vista de tiempos de inactividad. Aunque se suelen tener dos juegos por el hipotético caso de una rotura. 4.7 CONTROL DE CALIDAD Todo proceso productivo tiene cierta variabilidad que no puede atribuirse a una única causa, es el efecto combinado de varias. Para un adecuado control de calidad, lo primero que hay que hacer es discernir entre aquellos factores internos y externos al proceso, o dicho de otro modo, causas no asignables o fortuitas (aquellas muy difíciles o imposibles de prever/controlar). Para nuestro caso de análisis podemos enunciar algunas como las siguientes: Variabilidad de la materia prima Imprecisiones en el control electrónico de los equipos Destreza de los operarios Este tipo de causas hacen que, al repetir el proceso en condiciones aparentemente análogas, se obtengan resultados distintos. El otro tipo de causas, las asignables o atribuibles son aquellas que, si bien también causas variabilidad, producen efectos previsibles y definidos sobre los cuales se puede trabajar. Algunas de ellas pueden ser las siguientes: Desgaste de máquinas o equipos Error humano Mala calibración de equipos Estudiando el proceso de fabricación es posible eliminar sucesivamente las causas atribuibles de manera que la variabilidad restante sea debida únicamente a causas fortuitas, diremos en ese momento que el proceso se encuentra en Estado de Control. Ningún proceso se encuentra bajo control de manera espontánea, por lo que llevarlo a ese estado es el objetivo del control de calidad. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 41 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Como herramienta para llevar el proceso a un estado de control utilizaremos un control estadístico de procesos con diagramas de control, cuya meta es, como ya se mencionó, la eliminación de la variabilidad por causa atribuible. partes: En estadística existe la llamada Regla Empírica, ésta nos dice que hay 3 Parte 1: Aproximadamente el 68% de los datos se distribuyen alrededor de la media a una distancia de una desviación estándar de la misma. Ilustración 12: Media +/- 1 desvío Parte 2: Aproximadamente el 95% de los datos se distribuyen alrededor de la media a una distancia de dos desviaciones estándar de la misma. Ilustración 13: Media +/- 2 Desvíos Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 42 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Parte 3: Aproximadamente el 99% de los datos se distribuyen alrededor de la media a una distancia de tres desviaciones estándar de la misma. Ilustración 14: Media +/- 3 desvíos Esto nos asegura que en los gráficos de control de tres sigmas o tres desviaciones estándar, alrededor del 99% de los valores caigan dentro de los límites de tres sigmas. Ahora bien, para las variables continuas de un proceso como: Voltaje, amperaje, presión, temperatura, o peso de un rollo, que es nuestro caso de estudio se construyó dos tipos de gráfico de control, uno para monitorear la media y otro gráfico de control para monitorear la dispersión de los datos; de esta forma, se establece un monitoreo sobre la media y la desviación estándar de la variable a controlar. El número de variables que intervienen en un proceso, pueden ser muy numerosa, y no es práctico establecer el control estadístico para cada una de ellas. Entonces, los encargados de establecer el Control Estadístico del Proceso, deben detectar las variables críticas del proceso, aquéllas que influyen en mayor grado en el proceso, y construir gráficos de control para estas variables para monitorear el proceso. La idea del Control Estadístico es monitorear las variables críticas de un proceso, y si se mantienen en control, diremos que el proceso es estable estadísticamente, lo cual indica que la variabilidad que está presente en el proceso, es producida por causas comunes. Si esto sucede, entonces tendremos producto estadísticamente estable, y habrá uniformidad en el producto; y por lo tanto, no tendremos que inspeccionar el producto. De esta forma lo producido es predecible tanto en cantidad como en calidad. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 43 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Para realizar este sistema de control, se va a trabajar con varios gráficos específicos: X-barra-R: usado con el propósito de detectar cualquier cambio en la media o la variación de la variable monitoreada X-barra-S: es análogo al X-barra-R pero analiza los desvíos (S) Estas herramientas cuentan con 2 parámetros principales: La línea central: representa el valor medio de la característica de calidad, correspondiente al estado bajo control. Límite de control superior / inferior: si el proceso se encuentra bajo control, todos los puntos muéstrales están entre ellos y son de carácter aleatorio. Un punto fuera de los límites de control, así como la presencia de patrones sistemáticos o no aleatorios dentro de estos límites son evidencia de que el sistema está fuera de control. 4.7.1 RECOPILACIÓN DE INFORMACIÓN Para realizar un análisis completo, se van a trabajar con 2 series de datos, una serie compuesta por 2 subgrupos correspondientes a un muestral de variables aleatorias en correspondencia con la producción de un mismo producto (caño corrugado 3/4 STD) por 2 máquinas diferentes. Esto se hará para poder observar y, en caso de que la hubiese, apreciar la variabilidad del proceso productivo. La otra serie corresponderá a los valores aceptados de calidad del mismo producto en distintos puntos de venta. Estos valores serán obtenidos directamente del mercado tomando como referencia una marca de caño y diferentes puntos de venta de capital federal y el conurbano. Con la combinación de la información obtenida del análisis de estas 2 series de datos vamos a poder establecer, por un lado, si el proceso observado se encuentra bajo control, lo que es fundamental para aplicar un control estadístico y por otro lado, no menos importante, cuales son los límites de tolerancia para cada producto desde el punto de vista del mercado. Es decir cuál debería ser el peso mínimo de cada rollo, y cual el máximo, que si bien este último limite no será tenido en cuenta simplemente como paramento de calidad sino como un desperdicio de materia prima en el caso de que llegue a ser bastante elevado respecto a la media. De esta manera es posible diagramar límites de tolerancia y control para el proceso como así también los aspectos inherentes a la calidad del producto. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 44 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 4.7.2 VARIABLE DE ANÁLISIS Y CONTROL La variable de análisis que elegimos va a ser el peso del rollo, debido a varios aspectos, el primero y principal es que es la única variable medible desde el punto de vista del análisis del mercado, no podríamos medir otra de las variables principales de producto aunque queramos. Si bien la masa de un cuerpo es una variable continua, la analizaremos como discreta al tomar 3 cifras significativas luego de la coma. Desde el punto de vista del proceso productivo, donde por sus características es posible medir muchas más variables, como por ejemplo la temperatura de las zonas, voltaje de la línea, características del lote de materia prima, etc. Tomaremos como variable de control también el peso del rollo, puesto que es el resultado final de la sumatoria de las combinaciones de los efectos de los paramentos anteriores y de muchos más. Siguiendo con el análisis del proceso productivo, se tomaran en cuenta solo 2 variables de control, de fácil control y buena precisión y por sobre todo de independencia sobre las variabilidades generadas por causas no asignables. Dichas variables van a ser el control electrónico sobre la velocidad de los moldes de la Corrugadora, que se tomará como un control fino o de buena precisión cuando el rollo este levemente fuera de especificación. Y la segunda será la velocidad con que gira el motor principal de la extrusora, que generara mayor o menor caudal haciendo de esto un control mucho menos graduado y por lo tanto se utilizará cuando la diferencia con el peso nominal sea verdaderamente significativa. 4.7.3 ANÁLISIS DEL MERCADO Para obtener estos valores se tomaron muestras de un mismo producto en distintos puntos de venta, en total se realizaron 20 mediciones por cada medida de interés, con esta información es posible saber cuál es el rango de calidad comúnmente aceptado para este producto. La información fue recopilada de distintas ferreterías de zona oeste, zona norte y capital federal todas para caños corrugados naranja de 25mts el rollo. Esta información es fundamental ya que podremos saber qué peso deben tener los rollos fabricados para cada medida (se utilizara como valor de referencia la media para cada medida) y la tolerancia para que estén en el rango de aceptación del mercado. Los límites de tolerancia (LTS: Límite de Tolerancia Superior; LTI: Límite de Tolerancia Inferior) serán de µ ± 2σ lo que da un rango del 95% de distribución alrededor de la media. Que como era de esperarse muestran una distribución del tipo normal. Gracias a estos cálculos podemos observar que los valores máximos y mínimos de las series perteneces dentro de los cálculos de los límites de tolerancia con un nivel de tolerancia de 2σ por lo que no haría falta extender aún más los límites. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 45 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Por último sabremos cuanto más material incorporar a cada medida para hacerlas reforzadas que será del orden del 25% Valores Comerciales 5/8" Std Valores (kg) Indicadores Valores Comerciales 3/4" Std Valor Valores (kg) 0,641 0,639 Max 0,681 0,770 0,742 Max 0,770 0,656 0,641 Min 0,636 0,737 0,752 Min 0,678 0,654 0,659 N 20 0,670 0,659 Media 0,650 0,671 Desvío 0,650 Indicadores 0,738 0,758 N 20 0,770 0,737 Media 0,750 0,013318 0,751 0,760 Desvío 0,641 0,670 K 2 Valor 0,019850 0,745 0,754 K 2 0,660 0,681 LTI 0,625 0,733 0,768 LTI 0,710 0,636 0,637 LTS 0,675 0,751 0,678 LTS 0,790 0,650 0,641 0,736 0,732 0,648 0,640 0,750 0,750 Valores Comerciales 7/8" Std Valores (kg) Indicadores Valores Comerciales 1" Std Valor Valores (kg) 1,304 1,301 Max 1,400 1,600 1,610 Max 1,780 1,290 1,265 Min 1,246 1,602 1,559 Min 1,559 1,310 1,304 N 20 1,300 1,300 Media 1,311 1,246 Desvío 1,311 1,300 K 1,300 Indicadores 1,630 1,600 N 1,600 1,615 Media 0,028639 1,570 1,600 Desvío 2 1,780 1,600 K Valor 20 1,600 0,044005 2 1,300 1,311 LTI 1,245 1,600 1,566 LTI 1,510 1,311 1,311 LTS 1,360 1,600 1,612 LTS 1,690 1,300 1,275 1,600 1,612 1,300 1,400 1,605 1,630 Tabla 13: Valores comerciales STD Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 46 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Valores Comerciales 5/8" Ref Valores (kg) Valores Comerciales 3/4" Ref Indicadores Valor Valores (kg) Indicadores Valor 0,860 0,798 Max 0,860 1,000 0,918 Max 1,000 0,803 0,810 Min 0,779 0,904 0,918 Min 0,904 0,799 0,800 N 20 0,911 0,970 N 0,798 0,816 Media 0,800 0,950 0,950 Media 0,950 0,800 0,800 Incremento 23% 0,918 0,980 Incremento 27% 0,794 0,821 Desvío 0,779 0,820 K 0,791 0,779 LTI 0,765 0,950 0,950 LTI 0,890 0,820 0,803 LTS 0,835 0,944 0,910 LTS 1,010 0,803 0,798 0,017412 0,990 0,978 Desvío 2 0,030112 0,987 0,970 K 2 0,980 0,950 Valores Comerciales 7/8" REF Valores (kg) 20 Valores Comerciales 1" REF Indicadores Valor Valores (kg) Indicadores Valor 1,546 1,534 Max 1,700 2,003 1,974 Max 2,200 1,570 1,600 Min 1,534 2,100 2,030 Min 1,944 1,610 1,602 N 20 2,047 2,100 N 1,700 1,559 Media 1,600 2,000 1,950 Media 2,000 1,615 1,615 Incremento 23% 1,990 1,944 Incremento 25% 1,570 1,600 Desvío 1,546 1,630 K 1,600 1,610 LTI 1,520 2,000 2,050 LTI 1,880 1,590 1,534 LTS 1,680 2,000 2,000 LTS 2,120 1,557 1,602 0,039266 1,990 1,990 Desvío 2 1,974 2,200 K 20 0,059570 2 2,036 1,993 Tabla 14: Valores comerciales REF Analizando estas tablas podemos definir claramente las medias y los límites de tolerancia (LTS y LTI) para cada producto. Con esta información se generó una tabla con límites de tolerancia (LT) para la producción de cada medida, la cual se mostrara a continuación. El cual ronda el 5% respecto a su media. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 47 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Valores Comerciales 5/8" STD L.T.I. L.C. L.T.S. % 0,625 0,650 0,675 4% Valores Comerciales 3/4" STD L.T.I. L.C. L.T.S. % 0,710 0,750 0,790 5% Valores Comerciales 7/8" STD L.T.I. L.C. L.T.S. % 1,245 1,300 1,360 5% Valores Comerciales 1" STD L.T.I. L.C. L.T.S. % 1,510 1,600 1,690 6% Valores Comerciales 5/8" REF L.T.I. L.C. L.T.S. % 0,765 0,800 0,835 4% Valores Comerciales 3/4" REF L.T.I. L.C. L.T.S. % 0,890 0,950 1,010 6% Valores Comerciales 7/8" REF L.T.I. L.C. L.T.S. % 1,520 1,600 1,680 5% Valores Comerciales 1" REF L.T.I. L.C. L.T.S. % 1,880 2,000 2,120 6% Tabla 15: Limites de tolerancia 4.7.4 ANÁLISIS DEL PROCESO PRODUCTIVO Análogamente como se hizo para estimar los valores de mercado, se realizó lo mismo con 2 máquinas para estimar la variabilidad de las máquinas en régimen de marcha. Se realizaron los cálculos para obtener los indicadores ya mencionados (XBarra-R y XBarra-S) como así también los límites de control, medias y desvíos. Juntos con información complementaria como distribución de pesos y normalización de datos. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 48 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Las condiciones de la toma de valores fueron de tomar 20 valores de cada máquina a lo largo de una jornada de 8 horas de manera aleatoria cuando ambas máquinas estaban realizando el mismo producto con el mismo lote de materia prima. A continuación se mostrara la información y el análisis de esos datos. Se pesó un rollo cada 10 fabricados y a su vez, cada 10 rollos se controló y ajusto en caso de ser necesario los parámetros de máquina. Los datos obtenidos fueron para la producción de caños corrugados de 3/4” estándar con un peso de alrededor de 750 gramos por rollo, con una concentración del 2% de masterbach naranja y PEAD color natural. Muestra 1 Peso del rollo Peso del rollo en Maquina 1 (kg) en Maquina 2 (kg) 0,750 0,749 2 0,751 0,750 3 0,752 0,758 4 0,750 0,751 5 0,745 0,750 6 0,750 0,758 7 0,750 0,744 8 0,750 0,742 9 0,751 0,750 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0,750 0,747 0,750 0,749 0,758 0,753 0,750 0,750 0,747 0,749 0,751 0,750 0,750 0,753 0,745 0,745 0,758 0,750 0,755 0,750 0,742 0,753 Tabla 16: Valores obtenidos de pesajes Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 49 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Análisis de datos – Producción Xmin 0,742 n n' Peso (Kg) Sum % Z Norm. Xmax 0,758 1 -9 0,742 2 5 3,06 Media 0,750 2 -8 0,743 - 0 7,46 Desvío 0,00290 3 -7 0,744 1 3 16,16 Sigma 2,8 4 -6 0,745 3 8 31,10 Div 17 5 -5 0,746 - 0 53,12 N 40 6 -4 0,747 2 5 80,56 % 0,39% 7 -3 0,748 - 0 108,47 L.S 0,759 8 -2 0,749 3 8 129,66 µ 0,750 9 -1 0,750 16 40 137,61 L.I. 0,741 10 0 0,751 4 10 129,66 11 12 13 14 15 16 17 1 2 3 4 5 6 7 0,752 0,753 0,754 0,755 0,756 0,757 0,758 1 3 1 4 3 8 0 3 0 0 10 108,47 80,56 53,12 31,10 16,16 7,46 3,06 Tabla 17: Datos de Producción de 3/4 STD Con el análisis de esta tabla, podemos observar claramente que la mayoría de los rollos se encuentran cerca de su valor nominal de 750 gramos, y que además, es un proceso productivo cercano a 3σ lo que implica, en termino de calidad y estadística, un valor cercano a 66.807 DPMO (defectuosos por millón de observaciones) o bien una eficiencia cercana del 93,3%. Esto se puede ver más claramente si hacemos 2 gráficos acerca de los valores, uno de dispersión, y otro si normalizamos los valores sobre una normal con la media y el desvío obtenidos. A continuación se mostraran esos gráficos juntos con los de XBarra-R y XBarra-S Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 50 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Peso de Rollos a lo largo del día 0,770 Peso 0,760 0,750 Maq 1 Maq 2 0,740 0,730 - 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Muestras Gráfico 6: Variaciones de peso Sumas Distribución de Producción 18 16 14 12 10 8 6 4 2 - 180,00 160,00 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 - Sum Z Norm. 0,742 0,744 0,746 0,748 0,750 0,752 0,754 0,756 0,758 Pesos Gráfico 7: Distribuciones de peso Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 51 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 XBarra-R 0,765 0,760 0,755 Peso Xbarra LCI (Prod) 0,750 LCS (Prod) 0,745 LC (medias) Lineal (Xbarra) 0,740 y = -1E-05x + 0,7503 0,735 - 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 Muestras Gráfico 8: XBarra-R XBarra-S 0,01000 Desvios 0,00500 Sbarra LCI -0,00000 - 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 LC(desvios) LCS -0,00500 -0,01000 Muestras Gráfico 9: XBarra-S Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 52 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 4.7.5 CONCLUSIÓN SOBRE EL SISTEMA DE CALIDAD Con toda la información obtenida hasta ahora podemos ver que el proceso de fabricación según las muestras obtenidas durante el transcurso de trabajo de un día se encuentra bajo control por lo que el proceso de control asociado al mismo eficaz. Además podemos observar que la probabilidad de hacer un rollo defectuoso seria bajísima, esto se puede ver que los márgenes de fabricación son mucho más cercanos a la media que los de comercialización, o dicho de otra manera, tienen un desvío significativamente menor. Sin embargo no sería deseable que el peso del rollo se acerque a los valores del límite superior comercial, ya que si bien estaría dentro del margen, sería un desperdicio de materia prima. Con las pérdidas económicas y de rendimiento que esto conllevaría. Ese es el principal motivo por el cual no sería apropiado relajar los controles de calidad. El cual es, en apariencia, mucho más estricto que el de aceptación comercial. La diferencia en cuanto a los desvíos de producción es tan significativa respecto a los comerciales que esta metodología de control puede ser extrapolada a las otras 3 variedades de productos en sus 2 variantes y seguirá siendo eficaz. Para cuantificar las diferencias, este proceso de control de calidad genera un desvío de la media de máquina de 0,39% y el desvío comercial para el valor del rollo de 3/4 Stdesde un 2,65% respecto a la media. Esta gran diferencia entre los desvíos hace que el 100% de la producción (tomada como µ ± 3σ) se encuentre cómodamente dentro los márgenes que habíamos tomado para el mercado (tomada como µ ± 2σ). En la siguiente tabla se pueden ver los valores porcentuales de los desvíos respecto a las medias de cada medida. Tipo Medida STD REF % 5/8" 2,0 3/4" 2,6 7/8" 2,2 1" 2,8 5/8" 2,2 3/4" 3,2 7/8" 2,5 1" 3,0 Tabla 18: Desvíos respecto a las medias Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 53 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 4.8 RECICLADO DE DESPERDICIOS Los desperdicios que se generan durante el proceso productivo se pueden agrupar, a grandes rasgos, en 2 momentos puntuales. Uno es cuando el proceso comienza, que se generan “chorreadas” de plástico hasta que se logre centrar el pico o cuando se generan cambios de filtro. Este último acontecimiento no hace falta analizarlo ya que usaremos, como ya se dijo, un sistema de filtro continuo. Entonces, únicamente nos tendremos que preocupar por los desperdicios generados al comienzo del proceso. Además, en un sentido más amplio, podemos entender como desperdicio a los primeros metros de caño corrugado que se generan hasta que el proceso se encuentre en estado de régimen o bajo control o a aquellos rollos que no cumplan con las condiciones para ser enviados al mercado. Es posible reutilizar sin ningún problema estas cantidades de material al molerlas y mezclarlas nuevamente con material nuevo. Esta es una gran ventaja competitiva respecto al proceso de reutilización del PVC, su principal competidor en este segmento, ya que el PVC tiene un número limitado de veces para ser reprocesado, mientras que en el PEAD, esto no es un problema. Debido a las características ya comentadas, es claro el gran beneficio que implica la utilización del PEAD. Es posible generar un proceso productivo con cero niveles de desperdicios. Todo lo que sale de la extrusora es posible reutilizarlo en un 100% una gran cantidad de veces siempre y cuando se lo muela y reprocese y mezcle con material nuevo. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 54 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 4.9 DESARROLLO DEL LAYOUT Se trabajara con una nave8 de 300 M2 con accesos frontal para las oficinas comerciales y accesos lateral para empleados y camiones. Ilustración 15: Vistas exteriores de planta 8 Las ilustraciones mostradas, tanto del interior como del exterior de la nave, son capturas de pantalla de un diseño interactivo en 3D mediante un software de diseño. Su video será entregado en formato digital. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 55 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 4.9.1 LOGÍSTICA INTERNA DE LA PLANTA Como se puede ver en la siguiente imagen, se trabajó en la localización de cada área con el fin de que la logística interna sea la mínima posible y no haya excesivo traslado de materiales entre las distintas áreas de la planta. Ilustración 16: Logística Interna 4.9.2 ORGANIZACIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL PERSONAL REQUERIDO El desglose del trabajo se hizo en función de las tareas principales. En función a ellas se calculó un estimativo de los requerimientos de recursos humanos para el área fabril. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 56 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Desglose de trabajo Operario Área Tarea Operario n°1 Producción Preparación de MP y Producción Operario n°2 Producción Preparación de MP y Producción Operario n°3 Producción Preparación de MP y Producción Operario n°4 Producción Preparación de MP y Producción Operario n°5 Producción Preparación de MP y Producción Operario n°6 Molienda y Limpieza Molienda Zarandeo Limpieza y Orden Operario n°7 Almacén PT Mantenimiento de Molino Control de Stock Preparación de Pedidos Operario n°8 - Tareas Generales Tabla 19: Desglose del trabajo 4.10 ANÁLISIS DE VARIANTES PRODUCTIVAS 4.10.1 DESARROLLO DE LÍNEA BICAPA Para generar un producto bicapa, es necesario recurrir a otro tipo de máquinas debido a la complejidad de su proceso. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 57 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 La coextrusión es un proceso de extrusión utilizado para obtener un producto que combina dos texturas: dos materiales diferentes se extruden para formar un solo producto. La Coextrusión implica el uso de dos extrusoras conectadas entre sí para extrudir dos productos de forma simultánea y así formar uno solo. Ilustración 17: Sistemas de Coextrusióm Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 58 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Entre las tantas complicaciones que surgen de este proceso, una de las principales es la de combinar dos plásticos distintos, que en nuestro caso de análisis seria el PVC y el PEAD. Al hacerlo hay que tener en cuenta que ambos cuentan con propiedades totalmente distintas, tanto para su procesamiento como para su manufactura, para nombrar algunas podemos saber que el PEAD se lo utiliza a una temperatura media de 200°C mientras que al PVC 140°C, el tiempo de permanencia del PVC es mucho menor dentro de la máquina extrusora por lo que deben ser maquinas totalmente diferentes desde el punto de vista constructivo y la complejidad de generar flujos de materiales idénticos, entre otros aspectos. Comúnmente este tipo de proceso se lo utiliza a gran escala para grandes tubos cloacales (no menor a 4”), utilizando un interior de PVC liso, para reducir los efectos de pérdidas de carga, y un exterior corrugo de PE para reducir costos a la vez de aportar resistencia mecánica al conjunto. Aun sin considerar el aspecto de factibilidad económica ya surge a simple vista la imposibilidad mecánica para trabajar con medidas que oscilan entre 1/6 y 1/4 de las medidas mínimas de producción. Si a este punto, a su vez, analizamos la necesidad de tener 2 extrusoras para una única línea de producto, esto encarecería significativamente la inversión, y por lo tanto afectaría negativamente los estados financieros. Si bien, creemos que sea posible, mediante el diseño de máquinas a medida de nuestras necesidades, sortear las complicaciones técnicas, el producto seria claramente inviable desde el punto de vista de costos e inversión. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 59 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 5 ANÁLISIS ECONÓMICO 5.1 INTRODUCCIÓN En esta sección se analizaran por un lado la estructura básica de costos que involucra el proyecto, desglosando cada uno de sus componentes y características básicas. Se analizará la composición de la inversión inherente al proyecto, teniendo en cuenta el plan necesario para la misma. Se determinará la estructura de capital óptima y la tasa de descuento del proyecto. Finalmente con toda esta información se efectuará la valuación económica financiera de la ejecución del proyecto, utilizando métodos comparativos ante distintos escenarios posibles. 5.2 DESGLOSE Y ANÁLISIS INTEGRAL DE COSTOS 5.2.1 GASTOS GENERALES DE FABRICACIÓN Se utiliza el método de costeo estándar por absorción, para el cual se han obtenido los siguientes datos: Gastos Generales de Fabricación Tipo Concepto Fijos Electricidad Gas Seguros Servicios Comunicación Costo($) 11.000 300 2.000 700 Agua Administración Impuestos 500 60.000 10.000 Subtotal 84.500 Variables Mantenimiento Repuestos 5.000 5.000 Subtotal 10.000 TOTAL 94.500 Tabla 20: Gastos Generales de Fabricación Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 60 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Luego se tomó como base de cálculo la obtención de costo unitario de fabricación de Kilogramo de Material9. 5.2.2 COSTOS DIRECTOS DE FABRICACIÓN Costos Directos Tipo Concepto Costo x Operario MOD CP $ Unidad MOD 12.000 8,00 $/Kg 4,80 MP PEAD Kg/unidad 1,00 MP Masterbach MP PEAD MP Masterbach Kg/unidad $/Kg $/Kg 0,02 5,00 70,00 Kg 20.000 Capacidad Normal Costo Directo Std ($/kg) 11,20 Tabla 21: Costos Directos 5.2.3 AMORTIZACIONES Para el caso de las amortizaciones se tomaron de vida útil 5 años para los bienes de uso (máquinas) y 10 años para las instalaciones necesarias. Quedó afuera de estas consideraciones el terreno. Amortizaciones Tipo Total ($) Vida Útil (Años) VR($) BU Instalaciones 1.491.000 2.906.000 5 10 149.100 1.162.400 TOTAL Cuota($) 22.365 14.530 36.895 Tabla 22: Amortizaciones 9 Todos los datos referentes al costo fueron calculados y recopilados entre Diciembre de 2015 y Febrero de 2016 en Pesos Argentinos. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 61 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 5.3 INVERSIONES Para las inversiones necesarias para el funcionamiento del proyecto se realizó el siguiente análisis. Se estudió cuáles serán las necesidades tanto de espacio, de maquinaria, de herramientas y de instalaciones. Costeo Equipos y Herramientas Equipos Descripción Precio ($) Cantidad Precio Total ($) Molino 72.500 2 145.000 Extrusora + Corrugadora 217.500 5 1.087.500 Zaranda 36.250 2 72.500 Afilador de Cuchillas 29.000 1 29.000 Torno Paralelo Fresadora 43.500 43.500 1 1 43.500 43.500 Subtotal 1.421.000 Herramientas Descripción Precio ($) Cantidad Precio Total ($) Pañol 50.000 1 50.000 Amoladora de banco 2.000 1 2.000 Sierra de banco 2.000 1 2.000 Equipos Neumáticos 16.000 1 16.000 Subtotal 70.000 TOTAL 1.491.000 Tabla 23: Costeo de Equipos y Herramientas Obra Civil Concepto Horas Ing. Precio ($) 250.000 Construcción 1.550.000 TOTAL 1.800.000 Tabla 24: Obra Civil Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 62 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Costeo Instalaciones Servicio Equipos Aire Comprimido Precio ($) Compresor Kaeser BSD 81 200.000 Tanque 3000 litros 20.000 Unidad de tratamiento y Control 15.000 Cañerías / Accesorios 100.000 Subtotal 335.000 Tanque Bombas Agua 5.000 6.000 Cañerías / Accesorios 150.000 Termotanque 15.000 Subtotal 176.000 Gas Instalación General 40.000 Incendio Instalación General 120.000 Generador 25.000 Protecciones 50.000 Puesta a Tierra 10.000 Conductores 25.000 Cañerías / Accesorios 165.000 Instalación Eléctrica Subtotal TOTAL 435.000 1.106.000 Tabla 25: Costos Instalaciones Costeo General Inversión Concepto Detalle Terreno Zona elegida 2.900.000 Instalaciones Servicios 1.106.000 Obra Civil Estudio + Construcción 1.800.000 Equipos Máquinas Herramientas 1.491.000 TOTAL Precio ($) 7.297.000 Tabla 26: Costos Generales de Inversión Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 63 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 5.3.1 PROGRAMA DE INVERSIÓN Luego en orden de obtener un número representativo del monto y el tiempo necesario para la puesta en orden de la inversión antes detallada es que se confeccionó el siguiente plan de inversión. (Tasa de descuento analizada posteriormente) Programa de Inversión a 1 Año Mes 1,047% Dinero a Invertir ($) Acum ($) VF ($) 0 2.900.000 2.900.000 3.286.111 1 242.167 3.142.167 271.566 2 242.167 3.384.333 268.752 3 242.167 3.626.500 265.967 4 5 6 242.167 3.868.667 263.211 242.167 987.667 4.110.833 5.098.500 260.483 1.051.363 7 242.167 5.340.667 255.113 8 242.167 5.582.833 252.470 9 242.167 5.825.000 249.853 10 242.167 6.067.167 247.264 11 242.167 6.309.333 244.702 12 987.667 7.297.000 987.667 VF 7.904.522 Tabla 27: Programa de Inversión 5.4 ANÁLISIS DE CAPITAL Se partió de la teoría CAPM (Capital asset pricing model) y de los teoremas de Modigliani y Miller para determinar la estructura óptima de capital para el proyecto en cuestión. Para este desarrollo se tomaron como supuestos, por un lado un Beta característico de la industria petroquímica, la prima de mercado, el Risk Free y el riesgo país de la Argentina al momento de realizar el análisis. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 64 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 CAPM Riesgo País Prima de Mercado Rf Beta tipo Kl Beta Ul 4,50% 8% 4% 1,64 0,15 1,21 Tabla 28: CAPM Estructura del capital Financiado Costo de Deuda/Capital Interés de Deuda la deuda (%) (%) (%) (%) Bl Kl WACC - (%) (%) 0 10 20 30 0 11 25 43 0 15 16 17 0,0 9,8 10,4 11,1 1,21 1,30 1,41 1,55 13,36 13,71 14,15 14,71 13,36 13,31 13,40 13,61 40 50 60 70 80 90 67 100 150 233 400 900 18 19 22 24 26 28 11,7 12,4 14,3 15,6 16,9 18,2 1,74 2,00 2,40 3,06 4,37 8,32 15,46 16,52 18,10 20,73 25,99 41,79 13,96 14,43 15,82 17,14 18,72 20,56 100 - 30 19,5 - - 19,5 Tabla 29: Estructura de Capital Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 65 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 CAPM 14,00% Tasa aplicada 12,00% 10,00% 8,00% 6,00% CAPM 4,00% 2,00% 0,00% 0 0,5 1 1,5 2 2,5 Beta característico Gráfico 10: CAPM De aquí surge que la estructura óptima de capital para nuestro proyecto será la que minimice el WACC (Weighted average cost of Capital). Por lo tanto según lo analizado será una relación de (10% deuda – 90% capital), que a su vez es una relación coherente para un modelo de negocios STARTUP. De este análisis a su vez se desprendió la tasa de descuento que se utilizará al momento de realizar la valuación. TREMA (Tasa de Rendimiento Mínima Aceptable) = 13.31% 5.5 VALUACIÓN DE PROYECTO 5.5.1 INTRODUCCIÓN Se realizó la valuación económico – Financiera del proyecto en cuestión, teniendo en cuenta la especial situación macroeconómica de la Argentina al momento de este análisis, siendo que al momento del mismo la economía se encontraba en proceso de un intenso ajuste fiscal con su consecuente retracción de la economía en su conjunto. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 66 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Además se tuvieron en cuenta las siguientes consideraciones básicas del negocio en sí y de su entorno. a. b. c. d. e. f. g. h. i. Duración de proyecto de 5 años Inversión única 3 Escenarios de Inflación y tipo de cambio (TC) Estructura óptima de capital calculada 5% sobre las ventas de inventarios Plazo medio de cobro de 45 días Plazo medio de pago a proveedores de 30 días Impuesto a las ganancias del 35% Tasa promedio de intereses de estructura de capital En la tabla que sigue se muestran los 3 escenarios planteados para la inflación: Escenario Año 1 2 3 4 5 1 2 3 Inflación TC Inflación TC Inflación TC (%) ($/USD) (%) ($/USD) (%) ($/USD) 30 18,85 35 19,58 40 20,30 25 23,56 30 25,45 35 27,41 15 27,10 25 31,81 35 37,00 10 29,81 20 38,17 35 49,95 5 31,30 15 43,90 35 67,43 Tabla 30: Escenarios de Inflación Como se verá más adelante en el análisis de cuadro de resultados la inflación jugará un papel preponderante en la valuación del proyecto. Bajo las circunstancias macroeconómicas de la Argentina al momento de realizar la valuación no es probable esperar una fuerte desaceleración de la inflación crónica que afecta al país. Por lo tanto los tres escenarios plantean: Escenario 1: Descenso gradual de la inflación bajo un techo de 30 % en el año 2016, producto del triunfo de la política monetaria planteada. Escenario 2: Techo del 35% descenso menos gradual. Escenario 3: Fracaso de las políticas monetarias. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 67 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 5.5.2 CUADRO DE RESULTADOS PROYECTADO Los cuadros de Resultados al igual que el costeo se calcularon todos en pesos Argentinos, teniendo en cuenta los índices de inflación antes mencionados. Año Inflación (%) Ventas ($) CD ($) CI ($) CV ($) Utilidad Operativa ($) Resultado por Venta ($) Intereses ($) UNAI ($) Impuestos ($) Utilidad Neta 1 Escenario 1 2 3 62,5 87 13.523.820 15.555.423 4.329.967 4.980.433 2.945.608 3.388.109 7.275.575 8.368.541 0 - 4 5 30 10.816.947 3.463.299 2.356.027 5.819.325 106 17.114.299 5.479.543 3.727.646 9.207.189 116 17.973.515 5.754.641 3.914.791 9.669.432 - 4.997.622 6.248.245 7.186.882 7.907.110 8.304.083 - - - - - 9.090.128 - 118.568 4.879.054 1.707.669 3.171.385 118.568 6.129.677 2.145.387 3.984.290 118.568 7.068.314 2.473.910 4.594.404 118.568 7.788.543 2.725.990 5.062.553 909.020 16.485.191 5.769.817 10.715.374 Tabla 31: Escenario 1 Año Inflación (%) Ventas ($) CD ($) CI ($) CV ($) Utilidad Operativa ($) Resultado por Ventas ($) Intereses ($) UNAI ($) Impuestos ($) Utilidad Neta 0 - 1 Escenario 2 2 3 62,5 87 14.605.725 18.260.714 4.676.364 5.846.595 3.181.256 3.977.345 7.857.621 9.823.940 4 5 106 21.917.127 7.017.281 4.773.744 11.791.025 116 25.209.606 8.071.445 5.490.875 13.562.320 - 30 11.232.984 3.596.502 2.446.643 6.043.146 - 5.189.838 6.748.104 8.436.774 10.126.102 11.647.286 - - - - - 12.749.790 - 118.568 5.071.270 1.774.945 3.296.326 118.568 6.629.537 2.320.338 4.309.199 118.568 8.318.207 2.911.372 5.406.834 118.568 10.007.534 3.502.637 6.504.897 909.020 23.488.055 8.220.819 15.267.236 Tabla 32: Escenario 2 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 68 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Año Inflación (%) Ventas ($) CD ($) CI ($) CV ($) Utilidad Operativa ($) Resultado por Ventas ($) Intereses ($) UNAI ($) Impuestos ($) Utilidad Neta 0 - 40 11.649.020 3.729.706 2.537.260 6.266.966 89 15.729.242 5.036.085 3.425.968 8.462.053 Escenario 3 3 155 21.238.615 6.800.039 4.625.958 11.425.998 - 5.382.054 7.267.189 9.812.618 13.249.615 17.890.464 - - - - - 19.583.933 - 118.568 5.263.486 1.842.220 3.421.266 118.568 7.148.622 2.502.018 4.646.604 118.568 9.694.050 3.392.917 6.301.132 118.568 13.131.047 4.595.866 8.535.181 909.020 36.565.377 12.797.882 23.767.495 1 2 4 5 244 28.677.717 9.181.842 6.246.261 15.428.102 365 38.722.460 12.397.901 8.434.094 20.831.996 Tabla 33: Escenario 3 5.5.3 FLUJO DE FONDOS Para el flujo de fondos de cada uno de los escenarios se calcularon los mismos en pesos teniendo en cuenta el quebranto, las amortizaciones, las inversiones y la utilidad neta. Luego se los convirtió en dólares teniendo en cuenta la evolución del tipo de cambio para cada escenario. Finalmente se incorporó a la valuación del proyecto el impacto que tendrá sobre el mismo el IVA (impuesto al valor agregado), para ver este análisis ver tabla 37. Las técnicas utilizadas para comparar la evolución de los tres escenarios son el VAN (Valor Actual Neto) y la TIR (Tasa Interna de Retorno). Surge claramente de su análisis que solo es factible financieramente el proyecto bajo la acción de un efecto inflacionario como el planteado en el escenario 1. Para este escenario el VAN es mayor a cero y la TIR es mayor que el WACC, por lo que concluimos que el proyecto agrega valor. Se muestra además en la tabla 38 el análisis de retorno sobre la inversión realizado para el escenario 1, aquí podemos ver que el PAYBACK simple es un poco más elevado del que se suele sugerir para proyectos nuevos (2,5 años). Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 69 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Año UNAIG($) Utilidad Neta($) Inversión($) Quebranto($) Amortización($) FCFF($) FCFFreal(USD) VAN (USD) VAN c/IVA TIR (%) 0 7.114.070 -7.114.070 - 490.626 29.757 8.201 16,0 1 4.997.622 4.997.622 7.114.070 442.740 5.440.362 222.010 Escenario 1 2 3 6.248.245 7.186.882 4.802.116 4.671.473 2.116.448 442.740 442.740 5.244.856 5.114.213 136.981 100.997 4 7.907.110 5.139.622 442.740 5.582.362 91.109 5 17.394.211 11.306.237 442.740 11.748.977 173.926 Tabla 34: FF Escenario 1 Año UNAIG($) Utilidad Neta($) Inversión($) Quebranto($) Amortización($) FCFF($) FCFFreal(USD) VAN (USD) VAN c/IVA TIR (%) 0 7.114.070 -7.114.070 -490.626 -112.465 -134.021 2,5% 1 5.189.838 5.189.838 7.114.070 442.740 5.632.578 163.956 Escenario 2 2 3 6.748.104 8.436.774 5.059.749 5.483.903 1.924.232 442.740 442.740 5.502.489 5.926.643 98.566 70.776 4 5 10.126.102 24.397.075 6.581.966 15.858.099 442.740 442.740 7.024.706 16.300.839 69.907 122.662 Tabla 35: FF Escenario 2 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 70 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Año UNAIG($) Utilidad Neta($) Inversión($) Quebranto($) 0 7.114.070 - Amortización($) - FCFF($) FCFFreal(USD) VAN (USD) VAN c/IVA TIR (%) -7.114.070 -490.626 -126.815 -148.371 0,1 1 5.382.054 5.382.054 7.114.070 Escenario 3 2 3 7.267.189 9.812.618 5.329.879 6.378.201 1.732.016 - 442.740 4.824.794 169.768 442.740 5.772.619 111.450 442.740 6.820.941 72.258 4 13.249.615 8.612.250 - 5 40.415.929 26.270.354 - 442.740 9.054.990 52.633 442.740 26.713.094 85.198 Tabla 36: FF Escenario 3 Trimestres IVA inversión IVA Compras IVA Ventas Pago AFIP FF Crédito VAN IVA - FF IVA Año 1 2 1 -610.260 -610.260 610.260 -21.556 -141.120 440.761 299.641 310.619 -141.120 440.761 299.641 10.978 3 4 -136.096 425.069 288.974 -277.996 -141.120 440.761 -577.637 -277.996 - Tabla 37: FF IVA Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 71 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Payback Simple Año FF ($) 0 1 2 3 4 Acum($) -490.626 222.010 136.981 100.997 91.109 -490.626 -268.615 -131.635 -30.638 60.471 5 173.926 PBS (Años) 234.398 3,30 Tabla 38: Payback Simple 5.5.4 ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD Se confeccionó a modo de poder cuantificar la sensibilidad del proyecto ante las posibles variaciones de algunos parámetros del proyecto (escenario 1) el siguiente análisis. Los gráficos adjuntados, ilustraciones 18 a 23, muestran la afectación del VAN del proyecto ante una variación porcentual de los parámetros: Precio de la mano de obra ($/kg) Precio del PEAD ($/kg) Ineficiencia en el aprovechamiento de la MP Costo Directo Standard ($) Gastos Generales de Fabricación Nivel de actividad (Kg de material producidos) Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 72 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Variación (%) MOD ($/Kg) VAN: 29.757 50 2,40 86.790 60 2,88 75.383 70 3,36 63.977 80 3,84 52.570 90 4,32 41.163 100 4,80 29.757 110 5,28 18.350 120 5,76 6.944 130 6,24 -4.463 140 6,72 -15.870 150 7,20 -27.276 Ilustración 18: Sensibilidad MOD Variación(%) Precio PEAD ($/Kg) VAN: 29.757 50 2,50 89.166 60 3,00 77.284 70 3,50 65.402 80 4,00 53.521 90 4,50 41.639 100 5,00 29.757 110 5,50 17.875 120 6,00 5.993 130 6,50 -5.889 140 7,00 -17.771 150 7,50 -29.653 Ilustración 19: Sensibilidad Precio PEAD Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 73 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Variación(%) Inef.MP VAN: 29.757 100% 1,00 29.757 103% 1,03 26.192 106% 1,06 22.628 109% 1,09 19.063 112% 1,12 15.499 115% 1,15 11.934 118% 1,18 8.369 121% 1,21 4.805 124% 1,24 1.240 127% 1,27 -2.324 130% 1,30 -5.889 Ilustración 20: Sensibilidad Ineficiencia Variación (%) 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 Costo STD VAN: 29.757 $ 5,60 162.834 $ 6,72 136.218 $ 7,84 109.603 $ 8,96 82.988 $ 10,08 56.372 $ 11,20 29.757 $ 12,32 3.141 $ 13,44 -23.474 $ 14,56 -50.089 $ 15,68 -76.705 $ 16,80 -103.320 Ilustración 21: Sensibilidad Costo STD Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 74 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Variación (%) 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 GGF 47.250 56.700 66.150 75.600 85.050 94.500 103.950 113.400 122.850 132.300 141.750 VAN: 29.757 85.899 74.670 63.442 52.214 40.985 29.757 18.528 7.300 -3.928 -15.157 -26.385 Ilustración 22: Sensibilidad GGF Variación(%) 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 NAN VAN: 29.757 10.000 -240.431 12.000 -150.369 14.000 -86.038 16.000 -37.790 18.000 -264 20.000 29.757 22.000 54.319 24.000 74.788 26.000 92.108 28.000 106.953 30.000 119.819 Ilustración 23: Sensibilidad NAN De lo señalado podemos ver que nuestro modelo será más sensible ante los posibles cambios por un lado del nivel de actividad y a su vez a las posibles variaciones del costo STD. Esto deberá de tenerse en cuenta al momento de armar la estructura en orden de poder tomar las medidas necesarias para contrarrestar los efectos de las variaciones en los parámetros antes mencionados. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 75 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 6 CONCLUSIONES 6.1 IMPACTO AMBIENTAL Tanto los productos fitosanitarios como sus envases vacíos pueden ser muy dañinos para el hombre, los animales y el ambiente si no se los aplica en dosis adecuadas, se los manipula en forma correcta y se los almacena en forma segura. Problemática de los envases: Quema de envases vacíos: Esta es una práctica muy habitual por muchos productores, que debido a al no saber qué hacer con sus envases, optan por quemarlos en el campo. Esta metodología es muy peligrosa, debido a que la quema a baja temperatura genera gases que afectan la capa de ozono y a la salud de las personas. Darles un uso posterior: En muchos casos se utilizan estos bidones para transportar agua, con las consiguientes consecuencias a la saludad asociadas. Abandonarlos y Enterrados. Ambas prácticas traen como consecuencia la contaminación del agua, aire y suelo. Debido al remanente de agroquímico que contienen estos envases. A esto se le suma la imposibilidad por parte de los productores agropecuarios para poder cumplir con los requisitos de las leyes nacionales y provinciales. Unida a la inexistencia de un sistema de fiscalización, hacen que se haya instalado un comercio ilegal de plástico contaminado; que en algunos casos llega a ser acopiado dentro del radio urbano y transformado en utensilios de uso doméstico, reutilizados, o quemados a cielo abierto provocando contaminación y posibles afectaciones a la salud de las personas. La Red Universitaria de Ambiente y Salud (REDUAS) indica en un informe que recientemente CASAFE (Cámara de Agrotóxicos Argentina) informó la evolución de su mercado, en el que el consumo de pesticidas aumentó 858% en los últimos 22 años, la superficie cultivada lo hizo en un 50% y el rendimiento de los cultivos solo aumentó un 30%. Por tanto consideramos imprescindible la implementación de políticas de desarrollo en esta materia que trabajen sobre mitigar los riesgos inherentes a lo antes mencionado. Este trabajo intenta ofrecer una alternativa productiva que tiende a disminuir el impacto generado, con el agregado de valor a la cadena establecida. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 76 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 6.2 RESULTADOS DEL PROYECTO 6.2.1 RESUMEN A lo largo de este trabajo se estudiaron los diversos aspectos técnicos y de contexto necesarios para la implementación del mismo. Surgieron de este análisis los siguientes resultados: I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. Agilidad y flexibilidad del proceso productivo Equipos de diseño sencillo Estructura de costos competitiva Viabilidad de proyecto en contexto adverso Versatilidad de Producto Baja inversión inicial Fácil reconversión del proceso Mano de obra no especializada Producto obtenido íntegramente de material reciclado Bajo nivel de desechos 6.2.2 PERSPECTIVAS FUTURAS Teniendo en cuenta los planteos realizados en la sección de análisis 2 “El producto”, respecto al posicionamiento del producto en cuestión frente al sustituto de PVC, encontramos que el caño corrugado de PEAD presenta amplias ventajas técnicas, tanto en sus propiedades físicas como químicas. Siendo además un producto mucho más económico y ya difundido para otras aplicaciones comerciales. Dado esto y los actuales cuestionamientos al caño de PVC por su peligrosidad tóxica ante su combustión, vemos una clara oportunidad de avance del PEAD con aditivos frente al PVC en aplicaciones eléctricas de media y baja tensión. Quedo fuera del alcance del proyecto pero cabe dar las siguientes aclaraciones. Existen una gran variedad de fuentes de materia prima más allá del reciclado de bidones de agroquímicos, sumado a la nobleza del material que hace posible una casi completa recuperación de todos los materiales a reciclar, más la posibilidad de producir sin grandes cambios en los esquemas de trabajo distintas gamas de productos. Nos hacen concluir que este proyecto es extremadamente versátil y flexible, de fácil reconversión y adaptación a las situaciones de su contexto. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 77 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 7 ANEXO 1: CÁLCULOS Y DESARROLLOS MATEMÁTICOS 7.1 RESUMEN DE NOMENCLATURA 1. Ancho del Canal [m] = w 2. Ángulo del filete del tornillo respecto de un eje vertical [°] = θ 3. Área Exterior de la Camisa [m2 ] = Ae J 4. Calor Específico del Acero [kg.K] = CACERO J 5. Calor Específico del PEAD [kg.K] = CPEAD kg 6. Caudal de Arrastre o Drag [ s ] = QD kg 7. Caudal de Pérdida o Lost [ s ] = QL kg 8. Caudal de Presión o Pressure [ s ] = QP kg 9. Caudal máximo de funcionamiento [hs] = Qmax 10. Caudal ponderado de uso [ 11. Caudal total Con Boquilla [ 12. Caudal total Sin Boquilla [ m3 s m3 s m3 s ] = Qpon ] = QCB ] = QSB W 13. Coeficiente de Conductividad térmica del Acero [m.K] = k Acero W 14. Coeficiente de Conductividad térmica del PEAD [m.K] = k PEAD W 15. Coeficiente de transferencia de calor sup. del Acero [m2 .K] = hAcero Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 78 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 16. Constante de Proporcionalidad del PEAD [−] = k 17. Constante para calculo de Caudal de Arrastre[m3 ] = C1 18. Constante para calculo de Caudal de Presión [m3 ] = C2 19. Constante para calculo de Caudal de Fuga [m3 ] = C3 kg 20. Densidad del Acero [m3 ] = ρAcero 21. Densidad del PEAD [ kg m3 ] = ρPEAD 22. Diámetro Exterior de la Camisa [m] = De 23. Diámetro Interior de la Camisa [m] = Di 24. Difusividad Térmica del PEAD [ m2 s ]= α 25. Eficiencia de Caudales[−] = η 26. Esfuerzo Cortante Medio [Pa] = τ0 27. Espesor del filete del tornillo [m] = e 28. Factor de Incidencia de la Boquilla [m3 ] = K Pa 29. Gradiente de Presión a lo largo de canal [ m ] = dP dZ 30. Holgura entre camisa y tornillo(en dosificado) [m] = δ 31. Longitud de la Boquilla o pico [m] = LB 32. Longitud de la Camisa [m] = LC 33. Masa de la Camisa [kg] = mC 34. Masa del Rollo [kg] = mR 35. Masa del Tornillo [kg] = mT Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 79 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 36. Número de hélices en el tornillo [−] = n 37. Potencia Mecánica requerida ~ Motor Principal [kW] = PMEC 38. Presión de Operación o trabajo [Pa] = POP 39. Presión Máxima [Pa] = PMAX 40. Profundidad del Canal en área de Dosificado [m] = h 41. Profundidad media del Canal [m] = h 42. Radio del Tornillo[m] = R 43. Radio Exterior de la boquilla[m] = re 44. Radio Interior de la boquilla[m] = ri 45. Sección o espesor del caño [m] = S 46. Temperatura Final Interior[°C] = T∞f 47. Temperatura inicial Interior[°C] = T∞i 48. Temperatura media de ingreso al molde (salida del pico)[°C] = Ti 49. Temperatura media de la pared del molde[°C] = Tw 50. Temperatura media salida del molde[°C] = Te 51. Tiempo de contacto del PEAD con el Molde [s] = t c 52. Tiempo de Permanencia del PEAD en la Camisa [s] = t p 53. Velocidad angular del tornillo [rad/s] = N’ 54. Velocidad angular del tornillo [rps] = N 55. Velocidad de Cortadura [s−1 ] = γ m 56. Velocidad máxima de enrollado [ h ] = Ve Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 80 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 57. Viscosidad[Pa. s] = μ 7.2 HIPÓTESIS Y SISTEMAS DE REFERENCIA Las hipótesis son: El canal del tornillo se considera de sección rectangular El canal del tornillo se encuentra “desenrollado” y se escoge el sistema de coordenadas El cilindro es una superficie plana que se mueve sobre el canal del tornillo, arrastrando al material Se considera que el fundido tiene un comportamiento newtoniano Se considera que el fundido se comporta como un fluido incompresible y Se supone que el proceso es continuo y en régimen estacionario. Ilustración 24: Sistema de Referencia Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 81 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 7.3 CALCULO DE VELOCIDAD Hay dos tipos de flujo a lo largo del eje Z que han sido comentados anteriormente: el movimiento del material es debido en parte al flujo de fricción o flujo de arrastre provocado por el movimiento de la superficie del cilindro (siempre en dirección +Z, la dirección positiva + Z es considerada hacia la boquilla). Si hay un impedimento al flujo (una boquilla, una válvula, etc.) se crea un gradiente de presión en dirección Z. Esto causa un flujo en dirección negativa, es el flujo de presión o flujo de retroceso. El análisis de la velocidad, y el posterior cálculo del caudal, se basan en considerar el flujo newtoniano e isotermo de un fluido incompresible en un canal rectangular de ancho w y altura h. para la velocidad se desprecia la holgura entre el tornillo y el cilindro) no así para los cálculos de caudal, ya que ese factor es indicador de vida útil o desgaste del equipo. Partimos de la ecuación de velocidad de Navier-Stokes: 𝜕 2 𝑣 𝜕 2 𝑣 1 𝜕𝑃 + = ( ) 𝜕𝑥 2 𝜕𝑦 2 𝜇 𝜕𝑍 Ecuación 3 - Velocidad Navier-Stokes 𝐶𝑜 𝑜𝑤 ≫ ∴ 𝜕2𝑣 𝜕2𝑣 ≪ 𝜕𝑥 2 𝜕𝑦 2 𝐸𝑛𝑡𝑜𝑛𝑐𝑒 , 𝑙𝑙𝑒 𝑎 𝑜 𝑎𝑙𝑎 𝑖 𝑢𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒𝑒𝑐𝑢𝑎𝑐𝑖ó𝑛 ∶ 𝜕 2 𝑣 1 𝜕𝑃 = ( ) 𝜕𝑦 2 𝜇 𝜕𝑍 𝜕2𝑣 1 𝜕𝑃 𝜕𝑣 𝑦 𝜕𝑃 𝐴𝑙𝑖𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑎𝑟: ∫ 2 = ∫ ( ) → = ( ) + 𝐴1 𝜕𝑦 𝜌 𝜕𝑍 𝜕𝑦 𝜇 𝜕𝑍 𝐼𝑛𝑡𝑒 𝑟𝑎𝑛𝑑𝑜𝑁𝑢𝑒𝑣𝑎 𝑒𝑛𝑡𝑒: 𝑣 = 𝑦2 1 𝜕𝑃 ( ) + 𝑦𝐴1 + 𝐴2 2𝜇 𝜕𝑍 Teniendo en cuenta las condiciones límite: cuando y = 0, es decir, junto al tornillo v = 0. Sustituyendo esta condición, se obtiene 𝐴2 = 0. Por otro lado, junto a la pared del cilindro donde y = h, la velocidad será v=V, velocidad lineal periférica del cilindro, con lo que resulta: 2 𝑣= 𝜕𝑃 ( ) + 𝐴1 2𝜌 𝜕𝑍 𝐴1 = 𝑉 − 𝜕𝑃 ( ) 2𝜌 𝜕𝑍 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 82 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Teniendo en cuenta eso, y reemplazando los valores despejados, llegamos a la ecuación final de la velocidad. 𝑣= 𝑉𝑦 + 𝑦(𝑦 − ) 𝜕𝑃 ( ) 2𝜇 𝜕𝑍 Ecuación 4 - Perfil de Velocidad dentro de la camisa 7.4 CÁLCULO DE MÁXIMA VELOCIDAD ADMISIBLE De acuerdo a V.K. Savgorodny en su libro de tecnología de plásticos es posible saber la máxima velocidad admisible para un polímero sabiendo su velocidad de cortadura 𝛾 de la siguiente forma: 𝑁= 𝛾 60. 𝜋. 𝐷𝑖 Ecuación 5 - Velocidad Angular Máxima 7.5 CÁLCULO DE LAS PRESIONES MÁXIMAS Y OPERATIVAS La presión máxima 𝑃𝑀𝐴𝑋 se calcula únicamente para el cálculo de resistencia mecánica de los elementos, y se da en condiciones de arranque en frio, donde al no poder pasar el material por la boquilla el caudal de salida será cero, y la presión de operación será la máxima que. Matemáticamente se calcula así: 𝑄𝑇𝑜𝑡𝑎𝑙 = ∑ 𝑄𝑖 = 0 ≫ 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶1 . 𝑁 − 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶2 . 𝑃𝑀𝐴𝑋 = 𝑃𝑀𝐴𝑋 𝑃𝑀𝐴𝑋 + 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶3 . =0 𝜇 𝜇 𝐶1 . . 𝑁. 𝜇 𝐶2 − 𝐶3 Ecuación 6 - Presión máxima Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 83 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Mientras que la presión de operación u operativa 𝑃𝑂𝑃 se calcula para el estado de trabajo en régimen donde, obviamente, el caudal no es cero. 𝑃𝑂𝑃 = 𝐶1 . 𝑁. 𝜇 𝐶2 + 𝐶3 Ecuación 7 - Presión de Trabajo u Operación 7.6 CÁLCULO DEL CAUDAL Para el cálculo del caudal, obtendremos 3 valores, cada uno correspondiente a un fenómeno que sucede dentro del conjunto. Estos van a ser el Caudal de arrastre o Drag (𝑄𝐷 ), el caudal de presión (𝑄𝑃 ) y el de pérdida o Lost (𝑄𝐿 ) el cual estará afectado por el término de la holgura entre el tornillo y la camisa que en este caso si será tenido en cuenta 𝑄 = ∬ 𝑣 𝑑𝐴 ℎ 𝑤 𝑄=∫ ∫ 0 𝑉𝑦 + 0 𝑦(𝑦 − ) 𝜕𝑃 ( ) 𝑑𝑤𝑑𝑦 2𝜇 𝜕𝑍 ℎ 𝑉𝑦 𝑦(𝑦 − ) 𝜕𝑃 𝑄 = ∫ 𝑤( + ( )) 𝑑𝑦 2𝜇 𝜕𝑍 0 𝑄= 𝑤𝑉 𝑤 3 𝜕𝑃 + ( ) 2 12𝜇 𝜕𝑍 𝑄𝐷 = 𝑤𝑉 2 𝑄𝑃 = 𝑤 3 𝜕𝑃 ( ) 12𝜇 𝜕𝑍 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 84 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 A partir de ahora, usaremos 3 constantes cuyas unidades serán m3 para ir simplificando los cálculos. Las mismas serán: 1 𝐶1 = . 𝜋 2 . 𝐷𝑖 2 . . sin 𝜃 . cos 𝜃 2 𝜋. 𝐷𝑖 . 3 . (sin 𝜃)2 𝐶2 = 12 . 𝐿𝐶 𝐶3 = 𝜋 2 . 𝐷𝑖 2 . 𝛿 3 . tan 𝜃 12 . 𝑒. 𝐿𝐶 Reescribiendo los caudales hasta aquí cálculos e incorporando el faltante, los términos quedaran así: 𝑄𝐷 = 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶1 . 𝑁 𝑄𝑃 = −𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶2 . 𝑄𝐿 = 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶3 . 𝑃𝑂𝑃 𝜇 𝑃𝑂𝑃 𝜇 El término 𝑄𝑃 es negativo, ya que el incremento de presión genera un flujo de sentido contrario al avance. 𝑄𝑇 = 𝑄 = ∑ 𝑄𝑖 = 𝑄𝐷 + 𝑄𝐿 + 𝑄𝑃 𝑄 = 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶1 . 𝑁 + (−𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶2 . 𝑃𝑂𝑝 𝑃𝑂𝑝 ) + 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶3 . 𝜇 𝜇 Reescribiendo y abriendo algunos parámetros, obtendremos, como es de esperar una ecuación del caudal en función de las Revoluciones del tornillo. 𝑄 = 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶1 . 𝑁 + 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝑄 = 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶1 . 𝑁 + 𝑃𝑂𝑝 (𝐶3 − 𝐶2 ) 𝜇 𝜌 𝐶1 . 𝑁. 𝜇 (𝐶3 − 𝐶2 ) ( ) 𝜇 𝐶2 + 𝐶3 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 85 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Simplificando y Ordenando: 𝑄= 2. 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶1 . 𝐶3 𝑁 𝐶2 + 𝐶3 Podemos observar que este valor de caudal calculado no tiene en cuenta el efecto del pico o boquilla de la extrusora, es un caudal a priori o máximo o en términos prácticos, con el cabezal abierto. Lo denominaremos a partir de ahora caudal Sin Boquilla. 𝑄𝑆𝐵 = 2 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶1 . 𝐶3 𝑁 𝐶2 + 𝐶3 Ecuación 8 - Caudal sin Boquilla 7.7 EFECTO DEL PICO O BOQUILLA SOBRE EL CAUDAL A priori, es de esperar que un accesorio aumente los efectos de perdida de carga del sistema, la pregunta que surge es si ese valor es lo suficientemente grande para ser significativo. Este accesorio genera un “nuevo” caudal que en términos absolutos incrementa el caudal de presión o bien en términos relativos, es un caudal negativo. Este fenómeno está en relación con una variable que llamaremos K o factor de incidencia de la boquilla y la cual depende de la geometría del cabezal, en nuestro caso, de un pico cilíndrico el cálculo de K será: 𝜋(𝑟𝑖 + 𝑟𝑒 )(𝑟𝑖 − 𝑟𝑒 )3 𝐾= 12 𝐿𝐵 Ecuación 9 - Factor de Corrección por la boquilla Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 86 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 7.8 AJUSTE DEL CAUDAL POR EFECTO DE BOQUILLA (K) Como ya dijimos, este factor tiene incidencia sobre el caudal de presión, por lo que se puede recalcular el mismo o bien sumarlo como un caudal más. De esta última forma el caudal total corregido será: 𝑄𝐶𝐵 = 𝑄𝑆𝐵 = 2. 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶1 . 𝐶3 𝑃𝑂𝑃 𝑁 + 𝐾. 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 𝐶2 + 𝐶3 𝜇 Reordenando: 2 𝐶3 + 𝐾 𝑄𝐶𝐵 = 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶1 . 𝑁 ( ) 𝐶2 + 𝐶3 Ecuación 10 - Caudal con efecto de la boquilla 7.9 CÁLCULO DEL TIEMPO DE PERMANENCIA EN LA CAMISA Mediante el análisis hasta aquí hecho, es posible saber el tiempo de permanencia del material dentro de la camisa, el cual será un dato esencial a la hora de calcular las resistencias eléctricas. Tanto el volumen del polímero como el peso del tornillo, a ser variables difíciles de calcular, se tomaran los valores de materiales dados por el proceso de simulación térmica. 𝑡𝑝 = 𝑉𝑜𝑙𝑢 𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑃𝐸𝐴𝐷 1 𝜋(𝐷𝑒 2 − 𝐷𝑖 2 ). 𝐿𝐶 𝑇 = − ( ) 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑄𝐶𝐵 4 𝜌𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 Ecuación 11 - Tiempo de permanencia del Polímero Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 87 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 7.10 CÁLCULO DEL RESISTENCIAS ELÉCTRICAS Para iniciar el análisis de transporte de calor a través de las resistencias eléctricas que posteriormente se seleccionarán, se define el problema como conducción de calor a través de un cilindro infinito; esta suposición puede ser tomada L en vista que el cilindro cumple con la relación de D ≥ 10, esto se cumple como fue comentado con anterioridad. Para simplificar la solución se considera que el sólido pueda variar su temperatura, pero que todo su interior se encuentra a la misma temperatura, debido a que su resistencia interna es nula o despreciable por ser un cilindro conteniendo un líquido con convección que homogenice su temperatura, entonces se supone que el flujo de calor transmitido por su superficie es aportado por el calor acumulado. Para comprobar que la resistencia interior es despreciable se recurre a un coeficiente adimensional denominado número de Biot (Bi), que relaciona la resistencia superficial con la resistencia interna, y cuyo valor debe ser muy inferior a la unidad. En este caso se conoce que si Bi < 0,1 el error será menor del 5% aunque es deseable que biot sea lo menor posible De esta manera queda valida la aproximación por el método de la resistencia despreciable para el caso en mención. A partir de este momento se asume que los gradientes de temperatura del cilindro son despreciables, calculando el flujo de calor necesario que deben suministrar las resistencias a fin de elevar la temperatura del cilindro entre la temperatura exterior y la deseada dentro del mismo. 𝐵𝑖 = 𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 𝐷𝑒 −𝐷𝑖 ) 2 ( 𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 = 0,0238 < 0,1 Ecuación 12 - Cálculo del Número de Biot Por ultimo hace falta calcular la cantidad de calor necesario a otorgar por unidad de longitud, tomando como parámetro temperas constantes será: Haciendo un balance energético podemos concluir que el calor (H) requerido ∆𝐻𝑖𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑜 = ∆𝐻𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 + ∆𝐻𝑃𝐸𝐴𝐷 + ∆𝐻𝐶𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎 𝑎 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 Ecuación 13 - Balance energético para cálculo de resistencias Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 88 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Este cálculo es una primera aproximación, dado que no contempla las perdidas por radiación. Se toma como hipótesis que existe un contacto térmico ideal entre la camisa, el polímero y el tornillo: 𝑑𝐻𝑎𝑙𝑚𝑎𝑐𝑒𝑛𝑎𝑑𝑜 = ( 𝑑𝐻𝑃𝐸𝐴𝐷 = 𝑇 𝐶 ). 𝐶𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 + 𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐻𝑐𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎 𝑎 𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 = 𝑑𝑇𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑡 𝑑𝑇𝑃𝐸𝐴𝐷 𝑑𝑡 𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 𝐴𝑒 (𝑇𝑐𝑎𝑚𝑖𝑠𝑎 − 𝑇𝐴𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 ) Partiendo de un instante 𝑡0 , sabemos que 𝑇𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜(0) = 𝑇𝑃𝐸𝐴𝐷(0) = 𝑇𝑎𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 y si evaluamos a 𝑑𝑡 en un periodo de tiempo lo suficientemente largo hasta que se pueda 𝑑𝑇 𝑑𝑇 𝑑𝑇 = 𝑃𝐸𝐴𝐷 = 𝑑𝑡 . alcanzar una temperatura estable podemos decir que 𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑡 𝑑𝑡 Para facilitar la solución de las ecuaciones obtenidas, se considera que la camisa y el tornillo tienen la misma temperatura conforme varía el tiempo, consideración debida a que la termocuplas se la coloca lo más cerca posible al polímero. Además de que ambas temperaturas puedan ser consideradas como la temperatura de la masa de acero. ∆𝐻𝑖𝑛𝑔𝑟𝑒𝑠𝑎 = ∆𝐻𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 (𝐺𝑒𝑛𝑒𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑜𝑟 𝑅𝑒 𝑖 𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 ) ∆𝐻𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 = [( + 𝐶 𝑇 ). 𝐶𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 + 𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶𝑃𝐸𝐴𝐷 ]. ∆𝑇 + ∆𝑡 𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 . 𝐴𝑒 . (𝑇𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 − 𝑇𝐴𝑚𝑏𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒 ) para la resolución se toma: ∆Helectrica = Q TAcero − Tambiente = Q(T) Dividiendo por: ( P= M= ( 𝐶 + 𝐶 ∆𝐻𝑒𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎 𝑇 ). 𝐶𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 + + 𝑇 ). 𝐶𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 + 𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶𝑃𝐸𝐴𝐷 𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶𝑃𝐸𝐴𝐷 𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 . 𝐴𝑒 ( 𝐶 + 𝑇 ). 𝐶𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 + 𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶𝑃𝐸𝐴𝐷 La ecuación queda así: P= dQ(t) + MQ(t) dt Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 89 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Resolviendo: P Q(t) = Q 0 e−Mt + (1 − e−Mt ) ( ) M Recuperando el cambio de variable y Reordenando los términos H𝐸𝑙𝑒𝑐𝑡 = (𝑇∞𝑓 − 𝑇∞𝑖 ) 𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 . 𝐴𝑒 (1 − e − ℎ𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 .𝐴𝑒 .t (𝑚𝐶 +𝑚𝑇 ).𝐶𝐴𝑐𝑒𝑟𝑜 +𝑚𝑃𝐸𝐴𝐷 .𝐶𝑃𝐸𝐴𝐷 −1 ) Ecuación 14 - Potencia eléctrica necesaria Sobre este cálculo hay que hacer algunas aclaraciones importantes, la primera es que la potencia calculada está basada a un estado inicial “en frio” que sería la energía necesaria por las resistencias para calentar el conjunto antes del primer uso del día. O dicho de otra forma, es la potencia máxima necesaria durante el día o bien la mínima para evitar el arranque con material a un determinado caudal sin fundir y generar roturas en el cabezal. Pero de cualquier forma no es la potencia necesaria en régimen de trabajo ya que una vez que la maquina alcanzo la temperatura de régimen el consumo será mucho menor, en parte por la inercia térmica de las superficies y por la compresión de tornillo. La segunda aclaración importante es que el tiempo tomado será el de permanencia mínima para los caudales máximos de trabajo, es decir, posiblemente en la realidad los tiempo sean significativamente mayores generando una reducción de la potencia requerida. Si bien esto aparenta ser un inconveniente desde la eficiencia energética, ya que a priori, se estaría calculando potencia de más, no lo es puesto que la temperatura estará controlada electrónicamente y por lo tanto las resistencias funcionaran hasta alcanzar ese valor, resistencias de más potencias andarán menos y resistencias de menos potencia andarán más. Pero la energía consumida (kWh) será la misma al final del ciclo. 7.11 CÁLCULO DEL TIEMPO DE PERMANENCIA EN EL MOLDE El tiempo de permanencia en el molde es un valor crítico del proceso productivo, un tiempo menor al calculado implicaría una mala conformación del producto y un sobre tiempo implicaría una directa pérdida de productividad. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 90 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Con la siguiente formula, a partir de las leyes de Fourier, podemos calcular el tiempo mínimo de permanencia en condiciones de régimen donde las temperaturas son todas constantes. 𝑡𝑐 = 𝑆2 8 (𝑇𝑖 − 𝑇𝑚 ) ln ( ) 𝑎𝜋 2 𝜋 2 (𝑇𝑒 − 𝑇𝑚 ) Ecuación 15 - tiempo de Contacto con el molde 𝑎= 𝑃𝐸𝐴𝐷 𝜌𝑃𝐸𝐴𝐷 . 𝐶𝑃𝐸𝐴𝐷 Ecuación 16 - Calculo de Difusividad Térmica del PEAD Resolviendo esta ecuación, podemos obtener el tiempo mínimo en segundos Δ𝑡 por unidad de longitud (o matemáticamenteΔ𝑙 ) necesario para un adecuado conformado en las matrices. Dado que es un tiempo mínimo y se encuentra en el denominador, si a la expresión la trabajamos podemos obtener el caudal máximo de funcionamiento para cada medida de la siguiente manera: 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 𝑅 𝑡𝑚𝑖𝑛 . 3600 Ecuación 17 - Caudal máximo de funcionamiento 7.12 CÁLCULO DEL CAUDAL DE TRABAJO El caudal de trabajo será el valor mínimo entre el máximo caudal de enfriamiento calculado con anterioridad y el que surja de la velocidad máxima de enrollado de un operario calificado multiplicado por un área media de cada caño. De esa forma se llegara a una combinación óptima de tiempo entre máquina y operarios sin desperdiciar recursos ni sobresaturar la capacidad humana. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 91 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 7.13 CÁLCULO DE POTENCIA MECÁNICA (MOTOR PRINCIPAL) El cálculo de la potencia necesaria para generar un par en el eje centrar o tornillo es significativamente complejo por la cantidad de elementos no constante que entran en juego a lo largo del proceso. Por lo tanto se tomara como ecuación la formulada publicada por el instituto de Ingeniería de Materiales y Tecnología de Fabricación-IMTEF (centro América y Caribe).para luego comparar el resultado final con datos comerciales para analizar su exactitud. 𝑅2 𝐷 4𝑛𝜋 ( 2 − 𝑅 2𝑖) 3𝜇𝑁′ 2 𝑃 = −𝑁′R ( 2 + 𝜏0 ) ( ) −1 cos 𝜃 Ecuación 18 - Potencia Mecánica Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 92 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 8 ANEXO 2: CALCULOS, SIMULACIONES Y RESULTADOS 8.1 PARÁMETROS DE INICIO Parámetros Angulo del filete del tornillo con la vertical valor Unidad 16,0 ° J kg. K m3 m3 Calor especifico del Acero C1 C2 460 1,38E-05 3,05E-11 C3 Conductividad térmica del Acero Constante de Proporcionalidad del PEAD Densidad ACERO 1,54E-11 m3 68 W m2 . K 0,980 − 7.850 kg m3 950 kg m3 Densidad PEAD Diámetro externo de la Camisa Diámetro Interno de la Camisa 0,090 0,055 m m Esfuerzo Cortante Medio 1.000 Pa Espesor del Filete 5,00E-03 m holgura entre el cilindro y el filete Longitud Longitud de la boquilla / cabezal Masa Camisa + Tornillo (Acero) 5,50E-04 1,540 0,030 63 m m m Kg Profundidad del Canal (Dosificación) 0,004 m Profundidad Media del Canal Radio Externo de la boquilla Radio Interno de la boquilla Temperatura Infinita Final Temperatura Infinita Inicial Temperatura media Eyección Temperatura media Inyección Temperatura media Pared del Molde 0,028 0,004 0,003 200 20 71 220 70 m m m °𝐶 °𝐶 °𝐶 °𝐶 °𝐶 Velocidad de Cortadura Velocidad Máxima de Enrollado Viscosidad Aparente 600 650 1000 1 𝑃𝑎. Tabla 39: Parámetros Iniciales Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 93 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 8.2 RESULTADOS DE EXTRUSORA EN RÉGIMEN MÁXIMO DE TRABAJO Cálculos de la extrusora en velocidad máxima Parámetros Valor Unidad 10,18 𝑟𝑎𝑑 / Velocidad Angular 1,62 𝑟 97,23 𝑟 Presión Máxima (Q=0) 1,49E+09 𝑃𝑎 Presión De Operación 4,89E+08 𝑃𝑎 27,54 Potencia Mecánica 36,72 𝐻𝑃 Caudal de Arrastre (Drag) 76,72 / Caudal de Presión (Pressure) -50,94 / Caudal de fuga (Lost) 25,78 / Caudal Total sin Boquilla 51,56 𝒌𝒈/𝒉𝒔 Caudal Total con Boquilla 39,70 𝒌𝒈/𝒉𝒔 Eficiencia de Caudales (SB) 67,21 % Eficiencia de Caudales (CB) 51,75 % Tabla 40: Resultados en régimen Máximo En la anterior tabla podemos observar los valores calculados para un estado de régimen máximo, cuando las rpm del tornillo son las máximas admisibles para esa combinación de datos o especificaciones. Los cálculos presentan clara evidencia de que el efecto de la boquilla no es despreciable para el caudal de funcionamiento, se pierde debido a ella cerca de un 15% en la eficiencia en la salida de caudal. O simplemente una reducción de la productividad. Trabajar para buscar distintos perfiles o diseños del pico o boquilla es más que recomendable para intentar reducir estas pérdidas. Una aclaración importante es que estos cálculos, es que si bien hay correcciones para intentar llevar los resultados lo más cerca de la realidad posible es que no contemplan los efecto del material sucio o bien los efectos de los filtros en el cabezal. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 94 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 8.3 RESULTADOS DE EXTRUSORA EN RÉGIMEN ARBITRARIO Esta nueva tabla, arroja los mismos parámetro, que la anterior, pero a un régimen arbitrario de rpm, en este caso la maquina estará a un 75% de su capacidad máxima. Ese valor no fue aleatorio, se buscó, mediante un análisis de situaciones, la combinación de equipos cuya capacidad a un régimen del 75% este muy cercana al caudal ponderado de uso de la máquina. El régimen ponderado de uso, es como su nombre lo indica, es el caudal promedio de funcionamiento ponderado por la tasa de producción de cada medida dado q no todas las medidas se fabrican con la misma necesidad. Esto surge de los datos estimados de producción y venta de la sección 3. Factor de utilización Parámetros Velocidad Angular Presión Máxima (Q=0) 0,75 Valor Unidad 7,64 𝑟𝑎𝑑 / 1,22 𝑟 72,92 𝑟 1,12E+09 𝑃𝑎 Presión De Operación 3,67E+08 15,48 Potencia Mecánica 20,64 Caudal de Drag 57,54 Caudal de Presión (Pressure) -38,20 Caudal de fuga (Lost) 19,34 Caudal Total sin Boquilla 38,67 Caudal Total con Boquilla 26,81 Caudal Ponderado de uso 24,14 Coeficiente de utilización 90 𝑃𝑎 𝐻𝑃 / / / 𝒌𝒈/𝒉𝒔 𝒌𝒈/𝒉𝒔 𝒌𝒈/𝒉𝒔 % Tabla 41: Resultados en condiciones seteadas Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 95 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 8.4 CALCULO DE CAUDALES DE FUNCIONAMIENTO Medida Espesor Tiempo en el Molde(𝐭 𝐜 ) Pulgadas Std 5/8 Std 3/4 Std 7/8 Std 1 Ref 5/8 Ref 3/4 Ref 7/8 Ref 1 0,53 0,51 0,76 0,82 0,65 0,65 0,93 1,01 59,9 56,1 122,2 142,2 89,5 88,8 182,4 218,9 Máximo caudal según 𝐭 𝐜 / 39,04 48,12 38,31 40,51 32,18 38,50 31,58 32,89 Var Máximo caudal según % / -2 21 -4 2 -19 -3 -20 -17 𝐕𝐞 Var Caudal de trabajo Va r % / % -60 -53 -20 -2 -52 -42 -4 21 15,81 18,48 31,57 39,00 19,17 23,08 31,58 32,89 -60 -53 -20 -2 -52 -42 -20 -17 15,81 18,48 31,57 39,00 19,17 23,08 38,27 48,00 Tabla 42: Caudales Máximos y de trabajo En la tabla anterior podemos ver la cómo puede cambiar el caudal de funcionamiento según el tiempo que debe permanecer en el molde para su conformado. Como era de esperarse a medida que aumente el diámetro, es necesario más tiempo dado que hay más material para enfriar. A su vez se ve que como la velocidad de enrollado es independiente de la sección, la mayor productividad por kilo se da en las medidas más grandes. La combinación de estos 2 factores, ambos limitantes llegado el caso, da un caudal de trabajo óptimo y posible para cada medida. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 96 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Segundos Tiempo minimo de permanencia 300 250 200 150 100 50 0 5/8 3/4 7/8 1 Medidas Gráfico 11: Tiempo de permanencia en el Molde Porcentaje Tasa de uso respecto capacidad maxima 70% 50% 30% 10% -10% -30% -50% -70% 5/8 3/4 7/8 1 Medida Gráfico 12: Tasa de Uso en relación al Caudal Máximo de extrusora Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 97 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 8.5 TIEMPOS DE PERMANENCIA Y POTENCIA ELÉCTRICA Cálculos de tiempos de permanencia y Resistencias Tipo STD Medida masa de PEAD Caudal de Tiempo dentro Potencia trabajo De la camisa en camisa10 Pulgadas 𝒌𝒈 𝒌𝒈/𝒉𝒔 𝒔 𝒌𝑾 5/8 3/4 3,00 3,00 15,81 18,48 680 585 11,4 12,7 7/8 3,00 31,57 342 19,6 1 5/8 3/4 7/8 1 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 39,00 19,17 23,08 31,58 32,89 277 563 468 342 328 23,6 13,1 15,2 19,6 20,3 Ponderado 3,00 24,14 447 15,7 REF Tabla 43 : Tiempos de permanencia y Resistencias Eléctricas 8.6 SIMULACIÓN DE RESISTENCIAS ELÉCTRICAS Una vez calculadas las resistencias, podemos mediante un software de simulación, obtener las temperaturas punto a punto. Prestaremos especial atención a la temperatura en el extremo del cabezal donde es un factor crítico. Se calculara en base a una potencia de 15 kW, coincidente con la potencia para trabajo según el régimen de caudal ponderado. A continuación, en el informe de simulación11, podemos ver que los valores están dentro de los rangos deseados de funcionamiento. Se cumple las temperaturas de cabezal un gradiente positivo hacia el mismo. Como aclaración es importante decir que las temperaturas, que en algunos casos son demasiado elevadas, son porque son los valores superficiales. Sin embargo en el extremo del pico del cabezal donde el espesor es muy pequeño podemos tomar a la temperatura de borde igual a la del material. 10 Según los datos obtenidos por software, la masa es de 3,145kg, sin embargo en la primera etapa donde los pellets no están fundidos hay espacios de aire entre ellos que hacen que la masa total sea menor de la calculada. 11 Las ilustraciones mostradas son capturas de pantalla de un video realizado mediante un software de simulación. El mismo video será entregado en formato digital. Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 98 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Ilustración 25: Resultado Simulación térmica en Conjunto Ilustración 26: Resultados de Simulación Térmica en cabezal Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 99 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 8.7 RESULTADOS DE SIMULACIÓN TÉRMICA (SOLID EDGE ST6) 8.7.1 PROPIEDADES DEL ESTUDIO Propiedad del estudio Nombre del estudio Tipo de estudio Tipo de mallado Solucionador iterativo Verificación de geometría de NX Nastran Línea de comandos de NX Nastran Opciones de estudio de NX Nastran Opciones generadas de NX Nastran Opciones predeterminadas de NX Nastran Opciones de carga térmica RadiaciónElemento de ambiente cerrado Convección libreFormulación alterna Exponente de convección Opción de sólo resultados de superficie Valor Estudio de transferencia de calor Transferencia de calor de estado estable Tetraédrico Activado Activado 0,00 No 0,00 Activado Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 100 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 8.7.2 GEOMETRÍA DEL ESTUDIO Nombre camisa.par:1 Tornillo.par:1 material.par:1 resistencia.par:1 resistencia.par:2 resistencia.par:3 resistencia.par:4 resistencia.par:5 resistencia.par:6 resistencia.par:7 resistencia.par:8 resistencia.par:9 resistencia.par:10 resistencia.par:11 resistencia.par:12 resistencia.par:13 resistencia.par:14 resistencia.par:15 resistencia.par:16 resistencia.par:17 resistencia.par:18 resistencia.par:19 Material Steel (Ocurrencia) Steel (Ocurrencia) Polypropylene Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Copper (Ocurrencia) Masa (𝒌𝒈) 77,658 16,623 3,145 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 0,122 Volumen(𝒎𝒎𝟑 ) 9914208,688 2122147,602 3444952,694 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 13642,366 Peso(N) 761,05 162,90 30,82 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 1,20 resistencia.par:20 Copper (Ocurrencia) 0,122 13642,366 1,20 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 101 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 8.7.3 CARGAS APLICADAS Distribución de carga Nombre Tipo de carga Valor de carga Temperatura de cuerpo 1 Flujo térmico 1 Flujo térmico 2 Flujo térmico 3 Temperatura de cuerpo 20 C Flujo térmico 2500 W Total Flujo térmico 7500 W Total Flujo térmico 5000 W Total Radiación 1 Radiación al espacio Convección 1 Convección Temperatura ambiente =0 C, Emisividad =1, Absortancia =1, Factor de vista =1 Coeficiente laminar =1 W/m^2-K, Temperatura ambiente =20 C Dirección de carga Opción de dirección de carga Positivo Perpendicular a cara Positivo Perpendicular a cara 8.7.4 INFORMACIÓN DE MALLADO Tipo de mallado Tetraédrico Número total de cuerpos mallados 23 Número total de elementos 22.913 Número total de nodos 44.570 Tamaño subjetivo de malla (1-10) 3 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 102 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 8.8 RESULTADOS DE SIMULACIÓN PROGRAMACIÓN LINEAL Variable Unidad Máquina Medida Tipo x1 Rollos 1 5/8 Standard x2 x3 Rollos Rollos 1 1 3/4 7/8 Standard Standard x4 Rollos 1 1 Standard x5 Rollos 1 5/8 Reforzado x6 Rollos 1 3/4 Reforzado x7 Rollos 1 7/8 Reforzado x8 Rollos 1 1 Reforzado x9 Rollos 2 5/8 Standard x10 Rollos 2 3/4 Standard x11 Rollos 2 7/8 Standard x12 Rollos 2 1 Standard x13 Rollos 2 5/8 Reforzado x14 Rollos 2 3/4 Reforzado x15 Rollos 2 7/8 Reforzado x16 Rollos 2 1 Reforzado x17 Rollos 3 5/8 Standard x18 Rollos 3 3/4 Standard x19 Rollos 3 7/8 Standard x20 Rollos 3 1 Standard x21 Rollos 3 5/8 Reforzado x22 Rollos 3 3/4 Reforzado x23 Rollos 3 7/8 Reforzado x24 Rollos 3 1 Reforzado xa Kg TOTAL 5/8 Standard xb Kg TOTAL 3/4 Standard xc Kg TOTAL 7/8 Standard xd Kg TOTAL 1 Standard xe xf xg xh Kg Kg Kg Kg TOTAL TOTAL TOTAL TOTAL 5/8 3/4 7/8 1 Reforzado Reforzado Reforzado Reforzado Tabla 44: Nomenclador Variables Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 103 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 104 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 LP OPTIMUM FOUND OBJECTIVE FUNCTION VALUE 1) 178684.2 VARIABLE X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X18 X19 X20 X21 X22 X23 X24 XA XB XC XD XE XF XG XH VALUE 0,00 4.453 0,00 0,00 0,00 400 0,00 140 0,00 0,00 3.000 0,00 0,00 105 0,00 0,00 400 1.307 0,00 325 175 0,00 1.313 0,00 260 4.320 3.900 520 140 480 2.100 280 AT STEP 18 REDUCED 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 105 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 ROW MP) HORAMA1) HORAMA2) HORAMA3) BALANC1) BALANC2) BALANC3) BALANC4) BALANC5) BALANC6) BALANC7) BALANC8) MERC1) MERC2) MERC3) MERC4) MERC5) MERC6) MERC7) MERC8) PROVEA) PROVEC) PROVED) PROVEE) PROVEG) PROVEH) SLACK 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 160 3.800 420 40 2.000 180 OR 0,00 0,00 0,00 0,00 20 17 13 22 14 19 10 20 20 17 13 22 14 19 10 20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 NO. ITERATIONS= 18 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 106 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 RANGES OBJ VARIABLE COEF X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 X11 X12 X13 X14 X15 X16 X17 X18 X19 X20 X21 X22 X23 X24 XA XB XC XD XE XF XG XH IN WHICH THE BASIS IS UNCHANGED: COEFFICIENT RANGES CURRENT ALLOWABLE ALLOWABLE INCREASE DECREASE 13 0,00 INFINITY 13 0,00 0,00 17 0,00 INFINITY 36 0,00 INFINITY 11 0,00 INFINITY 18 0,00 0,00 15 0,00 INFINITY 40 INFINITY 0,00 13 0,00 INFINITY 13 0,00 INFINITY 17 INFINITY 0,00 36 0,00 INFINITY 11 0,00 INFINITY 18 0,00 0,00 15 0,00 INFINITY 40 0,00 INFINITY 13 INFINITY 0,00 13 0,00 0,00 17 0,00 INFINITY 36 INFINITY 0,00 11 INFINITY 0,00 18 0,00 INFINITY 15 INFINITY 0,00 40 0,00 INFINITY 0,00 INFINITY 20 0,00 INFINITY 17 0,00 INFINITY 13 0,00 INFINITY 22 0,00 INFINITY 14 0,00 INFINITY 19 0,00 INFINITY 10 0,00 INFINITY 20 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 107 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 RIGHTHAND ROW RHS MP HORAMA1 HORAMA2 HORAMA3 BALANC1 BALANC2 BALANC3 BALANC4 BALANC5 BALANC6 BALANC7 BALANC8 MERC1 MERC2 MERC3 MERC4 MERC5 MERC6 MERC7 MERC8 PROVEA PROVEC PROVED PROVEE PROVEG PROVEH SIDE CURRENT INCREASE 12.000 160 160 160 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 260 4.320 3.900 520 140 480 2.100 280 100 100 100 100 100 100 RANGES ALLOWABLE ALLOWABLE DECREASE INFINITY 0,00 4 0,00 INFINITY 0,00 4 0,00 0,00 100 0,00 100 0,00 3.900 0,00 100 0,00 100 0,00 100 0,00 100 0,00 100 0,00 100 0,00 100 0,00 3.800 0,00 100 0,00 40 0,00 100 0,00 100 0,00 100 160 INFINITY 3.800 INFINITY 420 INFINITY 40 INFINITY 2.000 INFINITY 180 INFINITY Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 108 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 9 INDICE DE CONTENIDO 9.1 ECUACIONES ECUACIÓN 1 - POLIMERIZACIÓN DEL ETILENO .................................................................................... 4 ECUACIÓN 2 - ENERGÍA Y PERDIDA DE CARGA ................................................................................ 39 ECUACIÓN 3 - VELOCIDAD NAVIER-STOKES .................................................................................... 82 ECUACIÓN 4 - PERFIL DE VELOCIDAD DENTRO DE LA CAMISA ............................................................ 83 ECUACIÓN 5 - VELOCIDAD ANGULAR MÁXIMA .................................................................................. 83 ECUACIÓN 6 - PRESIÓN MÁXIMA...................................................................................................... 83 ECUACIÓN 7 - PRESIÓN DE TRABAJO U OPERACIÓN......................................................................... 84 ECUACIÓN 8 - CAUDAL SIN BOQUILLA.............................................................................................. 86 ECUACIÓN 9 - FACTOR DE CORRECCIÓN POR LA BOQUILLA .............................................................. 86 ECUACIÓN 10 - CAUDAL CON EFECTO DE LA BOQUILLA..................................................................... 87 ECUACIÓN 11 - TIEMPO DE PERMANENCIA DEL POLÍMERO ................................................................ 87 ECUACIÓN 12 - CÁLCULO DEL NÚMERO DE BIOT.............................................................................. 88 ECUACIÓN 13 - BALANCE ENERGÉTICO PARA CÁLCULO DE RESISTENCIAS ......................................... 88 ECUACIÓN 14 - POTENCIA ELÉCTRICA NECESARIA ........................................................................... 90 ECUACIÓN 15 - TIEMPO DE CONTACTO CON EL MOLDE ..................................................................... 91 ECUACIÓN 16 - CALCULO DE DIFUSIVIDAD TÉRMICA DEL PEAD ....................................................... 91 ECUACIÓN 17 - CAUDAL MÁXIMO DE FUNCIONAMIENTO .................................................................... 91 ECUACIÓN 18 - POTENCIA MECÁNICA ............................................................................................. 92 9.2 GRÁFICOS GRÁFICO 1: VARIABILIDAD DE LA DEMANDA ..................................................................................... 17 GRÁFICO 2: ESTIMACIÓN EMPRESAS PUBLICAS ................................................................................ 19 GRÁFICO 3: ESTIMACIÓN EMPRESAS PRIVADAS ............................................................................... 19 GRÁFICO 4: PROPIEDADES DE DISTINTOS POLÍMEROS ...................................................................... 29 GRÁFICO 5: TEMPERATURAS POR ZONAS ........................................................................................ 32 GRÁFICO 6: VARIACIONES DE PESO ................................................................................................ 51 GRÁFICO 7: DISTRIBUCIONES DE PESO ........................................................................................... 51 GRÁFICO 8: XBARRA-R.................................................................................................................. 52 GRÁFICO 9: XBARRA-S .................................................................................................................. 52 GRÁFICO 10: CAPM ...................................................................................................................... 66 GRÁFICO 11: TIEMPO DE PERMANENCIA EN EL MOLDE ..................................................................... 97 GRÁFICO 12: TASA DE USO EN RELACIÓN AL CAUDAL MÁXIMO DE EXTRUSORA ................................. 97 9.3 ILUSTRACIONES ILUSTRACIÓN 1 : EL PRODUCTO ........................................................................................................ 6 ILUSTRACIÓN 2: ESQUEMA DEL MOLINO .......................................................................................... 24 ILUSTRACIÓN 3: TIPOS DE ROTORES ............................................................................................... 25 ILUSTRACIÓN 4: ZARANDA .............................................................................................................. 26 ILUSTRACIÓN 5: ESQUEMA DE UNA EXTRUSORA .............................................................................. 28 ILUSTRACIÓN 6: TORNILLO DE EXTRUSORA ..................................................................................... 28 ILUSTRACIÓN 7: ZONAS DEL TORNILLO ............................................................................................ 30 ILUSTRACIÓN 8: RESISTENCIA......................................................................................................... 32 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 109 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 ILUSTRACIÓN 9: SISTEMA DE FILTRO ............................................................................................... 33 ILUSTRACIÓN 10: CORRUGADORA ................................................................................................... 34 ILUSTRACIÓN 11: CUADRO COMPARATIVO DE EQUIPOS .................................................................... 38 ILUSTRACIÓN 12: MEDIA +/- 1 DESVÍO ............................................................................................. 42 ILUSTRACIÓN 13: MEDIA +/- 2 DESVÍOS .......................................................................................... 42 ILUSTRACIÓN 14: MEDIA +/- 3 DESVÍOS ........................................................................................... 43 ILUSTRACIÓN 15: VISTAS EXTERIORES DE PLANTA ........................................................................... 55 ILUSTRACIÓN 16: LOGÍSTICA INTERNA ............................................................................................. 56 ILUSTRACIÓN 17: SISTEMAS DE COEXTRUSIÓM ............................................................................... 58 ILUSTRACIÓN 18: SENSIBILIDAD MOD............................................................................................. 73 ILUSTRACIÓN 19: SENSIBILIDAD PRECIO PEAD ............................................................................... 73 ILUSTRACIÓN 20: SENSIBILIDAD INEFICIENCIA .................................................................................. 74 ILUSTRACIÓN 21: SENSIBILIDAD COSTO STD .................................................................................. 74 ILUSTRACIÓN 22: SENSIBILIDAD GGF ............................................................................................. 75 ILUSTRACIÓN 23: SENSIBILIDAD NAN ............................................................................................. 75 ILUSTRACIÓN 24: SISTEMA DE REFERENCIA .................................................................................... 81 ILUSTRACIÓN 25: RESULTADO SIMULACIÓN TÉRMICA EN CONJUNTO ................................................. 99 ILUSTRACIÓN 26: RESULTADOS DE SIMULACIÓN TÉRMICA EN CABEZAL ............................................. 99 9.4 TABLAS TABLA 1: ESPECIFICACIÓN DE LOS PRODUCTOS ................................................................................. 6 TABLA 2: LISTA DE PROPIEDADES PRINCIPALES DEL PEAD ................................................................ 9 TABLA 3: PERMISOS DE EDIFICACIÓN .............................................................................................. 14 TABLA 4: ESTIMACIONES DE MERCADO ........................................................................................... 15 TABLA 5: DEMANDA HISTÓRICA ...................................................................................................... 16 TABLA 6: ÍNDICES DE ESTACIONALIDAD............................................................................................ 17 TABLA 7: PRONÓSTICOS DE DEMANDA ............................................................................................ 18 TABLA 8: PRONÓSTICOS COMERCIALES........................................................................................... 20 TABLA 9: CANTIDADES A PRODUCIR SEGÚN PL ............................................................................... 21 TABLA 10: COSTOS Y UTILIDADES................................................................................................... 22 TABLA 11: LISTADO EQUIPOS ......................................................................................................... 36 TABLA 12: EQUIPOS DETALLADOS .................................................................................................. 37 TABLA 13: VALORES COMERCIALES STD ........................................................................................ 46 TABLA 14: VALORES COMERCIALES REF ........................................................................................ 47 TABLA 15: LIMITES DE TOLERANCIA................................................................................................. 48 TABLA 16: VALORES OBTENIDOS DE PESAJES .................................................................................. 49 TABLA 17: DATOS DE PRODUCCIÓN DE 3/4 STD ............................................................................. 50 TABLA 18: DESVÍOS RESPECTO A LAS MEDIAS ................................................................................. 53 TABLA 19: DESGLOSE DEL TRABAJO ............................................................................................... 57 TABLA 20: GASTOS GENERALES DE FABRICACIÓN ........................................................................... 60 TABLA 21: COSTOS DIRECTOS ....................................................................................................... 61 TABLA 22: AMORTIZACIONES .......................................................................................................... 61 TABLA 23: COSTEO DE EQUIPOS Y HERRAMIENTAS ......................................................................... 62 TABLA 24: OBRA CIVIL ................................................................................................................... 62 TABLA 25: COSTOS INSTALACIONES ............................................................................................... 63 TABLA 26: COSTOS GENERALES DE INVERSIÓN ............................................................................... 63 TABLA 27: PROGRAMA DE INVERSIÓN ............................................................................................. 64 TABLA 28: CAPM .......................................................................................................................... 65 TABLA 29: ESTRUCTURA DE CAPITAL .............................................................................................. 65 TABLA 30: ESCENARIOS DE INFLACIÓN............................................................................................ 67 TABLA 31: ESCENARIO 1 ................................................................................................................ 68 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 110 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 TABLA 32: ESCENARIO 2 ................................................................................................................ 68 TABLA 33: ESCENARIO 3 ................................................................................................................ 69 TABLA 34: FF ESCENARIO 1 ........................................................................................................... 70 TABLA 35: FF ESCENARIO 2 ........................................................................................................... 70 TABLA 36: FF ESCENARIO 3 ........................................................................................................... 71 TABLA 37: FF IVA ......................................................................................................................... 71 TABLA 38: PAYBACK SIMPLE .......................................................................................................... 72 TABLA 39: PARÁMETROS INICIALES................................................................................................. 93 TABLA 40: RESULTADOS EN RÉGIMEN MÁXIMO ................................................................................ 94 TABLA 41: RESULTADOS EN CONDICIONES SETEADAS ...................................................................... 95 TABLA 42: CAUDALES MÁXIMOS Y DE TRABAJO ............................................................................... 96 TABLA 43 : TIEMPOS DE PERMANENCIA Y RESISTENCIAS ELÉCTRICAS .............................................. 98 TABLA 44: NOMENCLADOR VARIABLES.......................................................................................... 103 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 111 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 10 BIBLIOGRAFÍA Y MATERIAL DE CONSULTA 10.1 PRESENTACIONES 1. ARGENPLAS (2012), Residuos Sólidos Urbanos en el AMBA – Buenos Aires 2. ECOPAL (2009), Caños de Polietileno de Alta Densidad –Valencia 3. GREENPEACE (2012), Residuos Sólidos Urbanos en AMBA – Buenos Aires 4. ISCO INDUSTRIES, High Density Polyethylene Pipe Typical Physical Properties - Louisiana 5. INDEC (marzo 2015), Indicador Sintético de la Actividad de la Construcción – Buenos Aires 6. INDEC (Julio 2015), Indicador Sintético de la Actividad de la Construcción – Buenos Aires 7. SEMCHIKOV Y. and RYABOV S. (2007), Fireproof Polymer Compounds Based on Polyvinyl Chloride and Perchlorovinyl Resin Nizhni Novgorod 8. REMAR (2002), Manejo Ambiental de Envases Residuales –Buenos Aires 9. IMTEF (2005), Metodología para la selección de motor en los procesos de extrusión–Barranquilla 10.2 TESIS DE GRADO 1. GOMEZ J. BEDOYA J. (2007) , Diseño de una extrusora para plásticos – Risaralda 2. ROOSEVELTH C. (2011) , Diseño de una maquina extrusora, Santiago de Cali 3. FLORES S. (2013) , Maquina extrusora para reciclaje de plástico Ibarra 4. GIRON I. (2005) , Estudio de las propiedades y aplicaciones industriales del polietileno de alta densidad – Antigua Guatemala 5. Estudio de las propiedades y aplicaciones Industriales del PEAD Universidad de San Carlos de Guatemala, Guatemala 6. CAMPOVERDE J. (2008), Rehabilitación, Operación y Mantenimiento de una Extrusora– Guayaquil Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 112 de 113 Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 10.3 LIBROS 1. KIRK – OTHMER (2001), Encyclopedia of Chemical Technology, 4° Ed.- Wiley editorial, New Jersey 2. EBEWELE R.(2000), Polymer Science and Technology, CRC Press LLC editorial, Florida 3. BELTRAN M. y MARCILLA A. (2012), Tecnología de Polímeros. Procesos y Propiedades, Editorial Universidad Alicante, Alicante 4. SAVGORODNY V.(1978), Transformación de Plásticos, 2° Ed. Editorial Gustavo Gili, Barcelona 5. MIRANDA M. (2003), Programación Lineal y su entorno - editorial EDUCA, Buenos Aires 6. RIFAT L. (2008) ,Lecciones de Ingeniería económica y Finanzas – editorial Nueva Librería, Buenos Aires Estudio de Ingeniería conceptual sobre la producción sustentable de caños plásticos a partir de bidones Alumnos: Maisterrena Rodrigo y Pancotto Emilio Versión: 4.0 Página 113 de 113