Diseño e implementación de un prototipo funcional de máquina trituradora de residuos plásticos.
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Angulo Vergara, Carlos Daniel
Vega Peraza, Johan Steven
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Universidad Santo Tomás
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Este proyecto desarrolla el diseño conceptual, detalle, fabricación y validación de un sistema de trituración de plásticos orientado a obtener material con un tamaño promedio igual o inferior a 5 mm, apto para procesos de inyección, partiendo de la necesidad de transformar residuos plásticos posconsumo en materia prima reutilizable mediante un equipo compacto, robusto y con capacidades industriales. En la primera fase se establecen los requisitos funcionales, operativos y de manufacturabilidad, y se comparan varias configuraciones de trituración para seleccionar un concepto que garantice eficiencia de corte, estabilidad mecánica y facilidad de ensamble; a partir de estos criterios se desarrolla un primer prototipo conceptual que permite validar el funcionamiento general del mecanismo, identificar limitaciones y ajustar el diseño. Con la información obtenida se procede a desarrollar un segundo prototipo, concebido como una máquina real y totalmente funcional, con dimensiones, materiales y prestaciones compatibles con un entorno de operación industrial ligera. El diseño de detalle se estructura siguiendo el orden lógico de ingeniería que incluye la selección de cuchillas, diseño del rotor, cálculo estructural del eje bajo cargas combinadas, selección de rodamientos y diseño de la cámara de trituración y la tolva; posteriormente se fabrica el prototipo final utilizando procesos convencionales de corte, mecanizado y soldadura, incorporando ajustes menores durante el ensamble para mejorar la manufacturabilidad y la integración de los componentes. Los resultados demuestran que la máquina opera de manera estable, produce un triturado homogéneo menor a 5 mm y constituye una base sólida para su implementación directa en aplicaciones industriales.
Abstract
This project presents the conceptual design, detailed design, manufacturing, and validation of a plastic shredding system intended to produce material with an average size of 5 mm or less, suitable for injection molding processes, addressing the need to convert post-consumer plastic waste into reusable feedstock through a compact, robust system with industrial-grade capabilities. In the first phase, the functional, operational, and manufacturability requirements are defined, and several shredding configurations are compared to select a concept that ensures cutting efficiency, mechanical stability, and ease of assembly; based on these criteria, an initial conceptual prototype is developed to validate the mechanism's overall operation, identify limitations, and refine the design. The insights gained support the development of a second prototype conceived as a real, fully functional machine with dimensions, materials, and performance consistent with light industrial operation. The detailed design follows a structured engineering sequence, including blade selection, rotor design, structural shaft analysis under combined loads, bearing selection, and the design of both the shredding chamber and the hopper; the final prototype is manufactured using conventional cutting, machining, and welding processes, incorporating minor adjustments during assembly to improve manufacturability and component integration. The results confirm that the machine operates reliably, produces a homogeneous output smaller than 5 mm, and provides a solid foundation for direct implementation in industrial applications.
Idioma
spa
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Citación
Angulo Vergara, C. D. y Vega Peraza, J. S. (2026). Diseño e implementación de un prototipo funcional de máquina trituradora de residuos plásticos. [Trabajo de Grado, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional.
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