Desde hace 25 años la empresa familiar “Arribasplata Seguin” viene produciendo juguetes, cuyas partes principales son fabricadas artesanalmente mediante moldeo rotacional, en el que se emplean polímeros termoplásticos como materia prima. Dado que todo el proceso se hace a mano, no se pueden controlar los parámetros del proceso ni las características del producto; asimismo, el tamaño y la cantidad de los juguetes que se fabrican están limitados por la destreza, experiencia y condición física de la persona que realiza el trabajo. Para resolver estos problemas y mejorar la producción de juguetes, la empresa ha decido implementar un equipo de moldeo rotacional, capaz de hacer girar un arreglo de moldes huecos simultáneamente en dos ejes perpendiculares, al mismo tiempo que se calienta dentro de un horno para que el material contenido en los moldes pueda adherirse homogéneamente a la superficie interior de los mismos y, luego de ser enfriados, den como resultado productos huecos de espesor más uniforme, mejor calidad y en mayor cantidad. El objetivo del presente trabajo es diseñar un sistema mecánico de rotación biaxial, de 400 kg de capacidad de carga y 300°C de temperatura máxima de trabajo, para la fabricación de juguetes de polímeros termoplásticos mediante moldeo rotacional. El diseño del sistema mecánico de rotación biaxial se realizó según la metodología recomendada por la Asociación de Ingenieros Alemanes (Verein Deutscher Ingenieure, VDI 2221) cuyo título es “Métodos para el desarrollo y diseño de sistemas técnicos y productivos”. Con ayuda de la recomendación, el proceso de diseño se llevó a cabo de forma ordenada y según las cuatro etapas que sugiere el documento. Durante la primera etapa se identificaron las características generales de todo el equipo de moldeo rotacional, con el fin de conocer su influencia sobre el sistema de rotación. En la segunda etapa se plantearon cuatro conceptos de solución que fueron evaluados con ayuda de un análisis técnico-económico para identificar el concepto de solución óptimo. Finalmente, durante la tercera y cuarta, se desarrollaron todos los detalles del diseño concernientes al sistema de rotación. En conclusión, se ha diseñado un sistema mecánico de rotación biaxial para la fabricación de juguetes de polímeros termoplásticos mediante moldeo rotacional. El sistema mecánico es capaz de hacer girar un conjunto de moldes en dos direcciones perpendiculares con una velocidad máxima de 20 rpm, al mismo tiempo que se calientan dentro de una cámara que puede llegar hasta los 300 °C. / Tesis

En la actualidad, la creciente producción de plásticos, su rápido consumo y eliminación luego del primer uso, genera la acumulación de grandes volúmenes de residuos de plásticos y, en consecuencia, ocasiona serios problemas en términos medioambientales, económicos y sociales. Por otro lado, la industria maderera genera grandes volúmenes de residuos sólidos y los empresarios usualmente invierten parte de su capital para deshacerse de estas mermas de la producción. Por lo que reciclar el plástico, recuperar la madera y transformarlos en objetos con valor agregado siempre será provechoso. Asimismo, un reto constante de la Ingeniería de Materiales es la búsqueda de nuevos materiales, que sean económicos, fiables y de buenas propiedades específicas; lo que, al mismo tiempo, implica el desarrollo de nuevos procesos de fabricación, como es el caso del sinterizado sin presión de materiales poliméricos, mediante el moldeo rotacional, como una técnica de procesamiento ideal para la fabricación de objetos huecos de gran volumen, de buen acabado superficial, económico, versátil en cuanto al diseño y libres de tensiones internas, debido a que no se obliga a fluir el material para tomar la forma final del producto, como usualmente ocurre en otras técnicas de procesamiento. En esta perspectiva, el objetivo principal de este trabajo es el estudio del sinterizado de materiales compuestos de polietileno de alta densidad reciclado y madera pino recuperada, fabricados mediante moldeo rotacional. Con este objetivo, según la metodología de la investigación, inicialmente se identifican los variables más importantes involucradas en el proceso de sinterizado mediante moldeo rotacional de materiales compuestos de plástico y madera. Luego, con el objetivo de evaluar la influencia de dichas variables, el procedimiento experimental se divide convenientemente en 3 etapas de moldeo, organizadas según la jerarquía de la influencia de dicha variables en función del tiempo del proceso. En la primera etapa, se estudia la influencia del contenido en volumen de las partículas de madera en el sinterizado del material compuesto. En la segunda etapa se analiza la influencia de la temperatura. Finalmente, en la tercera etapa se evalúa el efecto del tamaño de las partículas sobre el sinterizado del material compuesto. Cada una de las etapas de moldeo suministra valores de entrada para las etapas posteriores, por ello es indispensable realizar cada etapa de moldeo en el orden establecido. El ensayo de control en todas las etapas es la resistencia a la tracción de muestras fabricadas según el diseño experimental, a partir de las cuales se obtienen probetas según las normas ASTM. A partir del estudio del sinterizado de materiales compuestos de polietileno de alta densidad reciclado y madera pino recuperada, fabricados mediante moldeo rotacional, se ha identificado que las variables que gobiernan el proceso y, por tanto, las propiedades de dichos materiales son: i) el tiempo de sinterizado; ii) la temperatura de sinterizado; iii) el contenido en volumen de las partículas de madera y iv) el tamaño de las partículas de madera. Asimismo, se ha demostrado que el nivel de sinterizado de los materiales compuestos, puede ser cuantificado de manera indirecta a través del análisis de las superficies internas de los objetos moldeados y con la ayuda de los resultados de los ensayos de tracción, densidad y absorción de agua. Las mejores propiedades se obtienen para el material compuesto con un contenido en volumen del 15% de madera pino recuperada y 85% de polietileno de alta densidad reciclado, bajo las siguientes condiciones que permiten alcanzar un nivel de sinterizado óptimo: 320°C de temperatura nominal del horno, 28 minutos de tiempo de permanencia en el horno y un tamaño de partícula entre 297 y 500 μm. Estas condiciones de procesamiento dan como resultado, una material con una superficie interna libre de poros y con las siguientes propiedades: 18 MPa de resistencia a la tracción; 1000 MPa de módulo elástico; 0,938 g/cm3 de densidad y 0,7% de absorción de agua. / Tesis

El moldeo rotacional de polímeros es un proceso seleccionado únicamente con el objetivo de fabricar objetos huecos, mediante la rotación de un molde dentro de un horno. La aparente simplicidad del proceso no incentivó la investigación ni su desarrollo. En los últimos 20 años se ha perfeccionado este proceso y sus productos, asimismo se ha ampliado la diversidad de materiales que pueden ser empleados como materia prima. Con el fin de reducir costos y tener buenas propiedades mecánicas en los productos, se fabricaron materiales compuestos reforzados con fibras naturales tales como: sisal, linaza, hoja de plátano, cáscara de arroz, salvado de trigo, agave, coco, abacá y madera, entre otras. Los investigadores estudiaron el sinterizado de diferentes matrices y fibras natural, así como el tratamiento químico del refuerzo y determinaron los parámetros de fabricación para obtener el mejor comportamiento mecánico. El objetivo del presente trabajo de investigación es realizar una revisión sobre el estado de la tecnología del proceso de moldeo rotacional de materiales compuestos de matriz polimérica reforzados con fibras naturales. En esta perspectiva, para todas las investigaciones exploradas, inicialmente se revisó acerca de los constituyentes empleados, así como la preparación y el tratamiento químico al que fueron sometidos. Luego, se identificó las condiciones de fabricación y los parámetros de moldeo: velocidades de giro de los ejes, temperaturas del horno, tiempos de calentamiento y enfriamiento. A continuación, se abordaron los diseños experimentales utilizados. Se presentaron los ensayos, las normas y las maquinas utilizadas. Finalmente, se realizó una comparación de las propiedades de los materiales resultantes. Como resultado de este trabajo se ha concluido que las muestras óptimas se encuentran en el rango de 10% y 20% en peso de refuerzo, ya que con cantidades mayores a 20% de fibras no se genera una buena adhesión entre matriz y refuerzo. Se alcanzaron incrementos en el módulo elástico fue de hasta 25% respecto a la matriz e incluso de hasta 56% cuando se trata químicamente el refuerzo. Sin embargo, la reducción de la resistencia a la tracción y a la flexión pertenecen al rango de 3% a 26% y de hasta 75%, en el caso de la energía absorbida al impacto; en todos los casos, el incremento por tratamiento químico es bajo o nulo. Para obtener una muestra con alto contenido de refuerzo, con el propósito de mejorar considerablemente sus propiedades, es necesario recurrir a un tratamiento químico; pero en muestras con cantidades menores a 20% de refuerzo, dicho tratamiento no brinda beneficios y solo representa un gasto económico.

En el ámbito nacional se tiene la investigación titulada «Parámetros de control, de seguridad, salud ocupacional y medio ambiente»; en dicha investigación se toma como premisa el hecho que el cuidado y la preservación del medio ambiente están cobrando importancia entre las empresas peruanas debido a exigencias legales, así como a las del mismo mercado que utiliza estos aspectos como una ventaja competitiva, y que, un descuido en estos temas puede ocasionar un daño al medio ambiente y, a su vez, al entorno del trabajador, al de las empresas y al de la comunidad. Las conclusiones a las que se llego en esta investigación, entre otros, fueron: “Los conceptos de seguridad, salud y medio ambiente en la mayoría de las empresas visitadas no están identificados adecuadamente. Generalmente relacionan el término seguridad, por ejemplo, con la protección al patrimonio, sin considerar a los trabajadores. Hay otros sectores en los que ni siquiera se conoce el término, como es el caso del sector de Litografiado. La deficiencia en la identificación de los riesgos ocupacionales y medioambientales, en la determinación de sus significados, en la evaluación de las medidas correctivas disponibles, así como en la selección de los remedios óptimos para minimizarlos, son los principales problemas que presentan las empresas actualmente y que resulta imperativo tratar. Una vez identificada esta necesidad se considera necesario determinar los parámetros de seguridad, salud y medio ambiente que se requiere medir dentro de las empresas para satisfacerla.

El presente trabajo expone la necesidad ambiental de reciclar, recuperar y re-utilizar los residuos sólidos que se generan actualmente en las ciudades e industrias del país; para ello, el objetivo de este trabajo es el diseño de un molde capaz de fabricar, por medio de compresión térmica, probetas de ensayo conformadas por un material compuesto de matriz plástica y refuerzos celulósicos que pueda ser compatible con la gran variedad de residuos plásticos reciclados y desechos de la industria maderera, para así obtener tableros y paneles que sean utilizados en la construcción de viviendas, muebles y accesorios ecológicos de bajo costo. Asimismo, se ha establecido que las probetas estén compuestas por una matriz plástica y refuerzos celulósicos, principalmente; PET y desechos madereros, respectivamente. El diseño se ha basado en los requerimientos que establece la norma internacional ASTM 1037 - 06a “Standard Test Methods for Evaluating Properties of Wood-Base Fiber and Particle Panel Materials”. El procedimiento metodológico adoptado para este trabajo ha sido, en primer lugar, el análisis individual de las propiedades mecánicas y físicas de los elementos constituyentes de la probeta y su comportamiento bajo las condiciones de procesamiento. Seguidamente, se elaboró una comparación cuantitativa de posibles alternativas de diseño para obtener la mejor posibilidad tecnológica; a continuación, mediante un análisis mecánico y térmico del molde y demás accesorios necesarios, se ha diseñado el equipo de moldeo: tanto planos de despiece y fabricación, como los costos involucrados en materiales y manufactura. Finalmente, el trabajo concluye que es posible diseñar un molde capaz de cumplir con las especificaciones de fabricación de probetas de madera compuesta, en lo referente a dimensiones y tolerancias, según la norma internacional ASTM D 1037 – 06a. Asimismo, los refuerzos de madera no se degrada instantáneamente a altas temperaturas, sino que existe un período de tiempo que posibilita conservar, de forma parcial, las propiedades mecánicas y físicas de aquellas, durante del proceso de fabricación de la probeta. / Tesis

En la actualidad, la creciente producción de plásticos, su rápido consumo y eliminación luego del primer uso, genera la acumulación de grandes volúmenes de residuos de plásticos y, en consecuencia, ocasiona serios problemas en términos medioambientales, económicos y sociales. Por otro lado, la industria maderera genera grandes volúmenes de residuos sólidos y los empresarios usualmente invierten parte de su capital para deshacerse de estas mermas de la producción. Por lo que reciclar el plástico, recuperar la madera y transformarlos en objetos con valor agregado siempre será provechoso. Asimismo, un reto constante de la Ingeniería de Materiales es la búsqueda de nuevos materiales, que sean económicos, fiables y de buenas propiedades específicas; lo que, al mismo tiempo, implica el desarrollo de nuevos procesos de fabricación, como es el caso del sinterizado sin presión de materiales poliméricos, mediante el moldeo rotacional, como una técnica de procesamiento ideal para la fabricación de objetos huecos de gran volumen, de buen acabado superficial, económico, versátil en cuanto al diseño y libres de tensiones internas, debido a que no se obliga a fluir el material para tomar la forma final del producto, como usualmente ocurre en otras técnicas de procesamiento. En esta perspectiva, el objetivo principal de este trabajo es el estudio del sinterizado de materiales compuestos de polietileno de alta densidad reciclado y madera pino recuperada, fabricados mediante moldeo rotacional. Con este objetivo, según la metodología de la investigación, inicialmente se identifican los variables más importantes involucradas en el proceso de sinterizado mediante moldeo rotacional de materiales compuestos de plástico y madera. Luego, con el objetivo de evaluar la influencia de dichas variables, el procedimiento experimental se divide convenientemente en 3 etapas de moldeo, organizadas según la jerarquía de la influencia de dicha variables en función del tiempo del proceso. En la primera etapa, se estudia la influencia del contenido en volumen de las partículas de madera en el sinterizado del material compuesto. En la segunda etapa se analiza la influencia de la temperatura. Finalmente, en la tercera etapa se evalúa el efecto del tamaño de las partículas sobre el sinterizado del material compuesto. Cada una de las etapas de moldeo suministra valores de entrada para las etapas posteriores, por ello es indispensable realizar cada etapa de moldeo en el orden establecido. El ensayo de control en todas las etapas es la resistencia a la tracción de muestras fabricadas según el diseño experimental, a partir de las cuales se obtienen probetas según las normas ASTM. A partir del estudio del sinterizado de materiales compuestos de polietileno de alta densidad reciclado y madera pino recuperada, fabricados mediante moldeo rotacional, se ha identificado que las variables que gobiernan el proceso y, por tanto, las propiedades de dichos materiales son: i) el tiempo de sinterizado; ii) la temperatura de sinterizado; iii) el contenido en volumen de las partículas de madera y iv) el tamaño de las partículas de madera. Asimismo, se ha demostrado que el nivel de sinterizado de los materiales compuestos, puede ser cuantificado de manera indirecta a través del análisis de las superficies internas de los objetos moldeados y con la ayuda de los resultados de los ensayos de tracción, densidad y absorción de agua. Las mejores propiedades se obtienen para el material compuesto con un contenido en volumen del 15% de madera pino recuperada y 85% de polietileno de alta densidad reciclado, bajo las siguientes condiciones que permiten alcanzar un nivel de sinterizado óptimo: 320°C de temperatura nominal del horno, 28 minutos de tiempo de permanencia en el horno y un tamaño de partícula entre 297 y 500 μm. Estas condiciones de procesamiento dan como resultado, una material con una superficie interna libre de poros y con las siguientes propiedades: 18 MPa de resistencia a la tracción; 1000 MPa de módulo elástico; 0,938 g/cm3 de densidad y 0,7% de absorción de agua. / Tesis

En las últimas décadas, la industria de los plásticos ha crecido considerablemente con el uso de materiales, tales como el polipropileno y polietileno en la innovación de diversos productos en sectores del envasado, construcción y automovilístico. No obstante, el manejo de los desechos plásticos aún sigue siendo una problemática mundial; ya que, existe un porcentaje de éstos que son depositados en vertederos. Por tanto, la disminución de la contaminación ambiental se ha convertido en un objetivo importante para las entidades gubernamentales, empresas y sociedad en general. De esta manera, se insiste en la implementación de proyectos que disminuyan el impacto ambiental y contribución al desarrollo y progreso del país mediante el reciclaje de residuos plásticos y reutilización de otros desechos. En esta perspectiva, el objetivo de la presente tesis es el estudio del sinterizado de materiales compuestos fabricados a partir de polipropileno reciclado y partículas de madera capirona recuperadas, empleando el proceso de moldeo por compresión. La metodología experimental de la investigación consta de cuatro etapas fundamentales: Primeramente, se realizó la caracterización de la materia prima (plástico y madera) de acuerdo a normas ASTM. En segundo lugar, se fabricó un total de 63 muestras (variando la temperatura y tiempo de trabajo) con la finalidad de determinar los parámetros de sinterizado para la fabricación del material compuesto. Posteriormente, se fabricó 45 muestras del material compuesto sinterizado manteniendo la temperatura y tiempo de trabajo constantes con la variación del contenido y tamaño de partícula de madera. Finalmente, se fabricaron probetas que se utilizaron en los ensayos de flexión, tracción, impacto, densidad y absorción de agua según normas ASTM, y se realizó un análisis térmico de los compuestos que demostraron mejores propiedades mecánicas; así como el análisis morfológico con un microscopio electrónico de barrido (SEM) en la rotura de la probeta después de los ensayos mecánicos. A partir del estudio del proceso de sinterizado de los materiales compuestos fabricados con polipropileno reciclado y partículas de madera capirona mediante el moldeo por compresión, se determinó que, para una misma proporción y tamaño de partícula de madera, las propiedades mecánicas en geometría de flexión se incrementan a mayor temperatura de trabajo y, de manera similar, también se incrementa con el tiempo hasta un máximo para luego disminuir con tiempos excesivos. / Tesis

La presente investigación se realizó en una empresa manufacturera, en la cual el problema es, la baja productividad que presenta el proceso actual, teniendo en cuenta la capacidad de diseño que tiene el área de rotomoldeo, la empresa deja de percibir gran cantidad de ingresos mensuales que se traduce como pérdidas directas; por lo que se planteó como objetivo principal realizar una propuesta de mejora en el área de rotomoldeo de la empresa para incrementar su productividad. Se desarrolló un diagnóstico del proceso actual, se verificó el historial de la productividad y teniendo en cuenta la capacidad de diseño de planta, se procedió a calcular la eficiencia con la que cuenta el proceso actual, obteniendo como resultado la cantidades de producción diaria, estos datos recopilados se utilizaron para dar idea a la propuesta, la cual se elaboró utilizando el software ProModel, permitiendo a través de la simulación, incrementar la eficiencia de 47% a 87%, y así mantener en óptimas condiciones el nivel de producción del área; por último se evaluó la productividad pre y post mejora, presentando un aumento de 14 a 26 tanques producidos por día, lo que se vio reflejado en el incremento de ingresos para la empresa, que pasó de S/.235200 a S/.436800 por mes.

Desde hace 25 años la empresa familiar “Arribasplata Seguin” viene produciendo juguetes, cuyas partes principales son fabricadas artesanalmente mediante moldeo rotacional, en el que se emplean polímeros termoplásticos como materia prima. Dado que todo el proceso se hace a mano, no se pueden controlar los parámetros del proceso ni las características del producto; asimismo, el tamaño y la cantidad de los juguetes que se fabrican están limitados por la destreza, experiencia y condición física de la persona que realiza el trabajo. Para resolver estos problemas y mejorar la producción de juguetes, la empresa ha decido implementar un equipo de moldeo rotacional, capaz de hacer girar un arreglo de moldes huecos simultáneamente en dos ejes perpendiculares, al mismo tiempo que se calienta dentro de un horno para que el material contenido en los moldes pueda adherirse homogéneamente a la superficie interior de los mismos y, luego de ser enfriados, den como resultado productos huecos de espesor más uniforme, mejor calidad y en mayor cantidad. El objetivo del presente trabajo es diseñar un sistema mecánico de rotación biaxial, de 400 kg de capacidad de carga y 300°C de temperatura máxima de trabajo, para la fabricación de juguetes de polímeros termoplásticos mediante moldeo rotacional. El diseño del sistema mecánico de rotación biaxial se realizó según la metodología recomendada por la Asociación de Ingenieros Alemanes (Verein Deutscher Ingenieure, VDI 2221) cuyo título es “Métodos para el desarrollo y diseño de sistemas técnicos y productivos”. Con ayuda de la recomendación, el proceso de diseño se llevó a cabo de forma ordenada y según las cuatro etapas que sugiere el documento. Durante la primera etapa se identificaron las características generales de todo el equipo de moldeo rotacional, con el fin de conocer su influencia sobre el sistema de rotación. En la segunda etapa se plantearon cuatro conceptos de solución que fueron evaluados con ayuda de un análisis técnico-económico para identificar el concepto de solución óptimo. Finalmente, durante la tercera y cuarta, se desarrollaron todos los detalles del diseño concernientes al sistema de rotación. En conclusión, se ha diseñado un sistema mecánico de rotación biaxial para la fabricación de juguetes de polímeros termoplásticos mediante moldeo rotacional. El sistema mecánico es capaz de hacer girar un conjunto de moldes en dos direcciones perpendiculares con una velocidad máxima de 20 rpm, al mismo tiempo que se calientan dentro de una cámara que puede llegar hasta los 300 °C.

El presente trabajo expone la necesidad ambiental de reciclar, recuperar y re-utilizar los residuos sólidos que se generan actualmente en las ciudades e industrias del país; para ello, el objetivo de este trabajo es el diseño de un molde capaz de fabricar, por medio de compresión térmica, probetas de ensayo conformadas por un material compuesto de matriz plástica y refuerzos celulósicos que pueda ser compatible con la gran variedad de residuos plásticos reciclados y desechos de la industria maderera, para así obtener tableros y paneles que sean utilizados en la construcción de viviendas, muebles y accesorios ecológicos de bajo costo. Asimismo, se ha establecido que las probetas estén compuestas por una matriz plástica y refuerzos celulósicos, principalmente; PET y desechos madereros, respectivamente. El diseño se ha basado en los requerimientos que establece la norma internacional ASTM 1037 - 06a “Standard Test Methods for Evaluating Properties of Wood-Base Fiber and Particle Panel Materials”. El procedimiento metodológico adoptado para este trabajo ha sido, en primer lugar, el análisis individual de las propiedades mecánicas y físicas de los elementos constituyentes de la probeta y su comportamiento bajo las condiciones de procesamiento. Seguidamente, se elaboró una comparación cuantitativa de posibles alternativas de diseño para obtener la mejor posibilidad tecnológica; a continuación, mediante un análisis mecánico y térmico del molde y demás accesorios necesarios, se ha diseñado el equipo de moldeo: tanto planos de despiece y fabricación, como los costos involucrados en materiales y manufactura. Finalmente, el trabajo concluye que es posible diseñar un molde capaz de cumplir con las especificaciones de fabricación de probetas de madera compuesta, en lo referente a dimensiones y tolerancias, según la norma internacional ASTM D 1037 – 06a. Asimismo, los refuerzos de madera no se degrada instantáneamente a altas temperaturas, sino que existe un período de tiempo que posibilita conservar, de forma parcial, las propiedades mecánicas y físicas de aquellas, durante del proceso de fabricación de la probeta.