2020/Grupo3/DimensionamientoFisico

Determinación de la localización

Para el siguiente análisis ponderamos principalmente los factores de cercanía con los clientes y los proveedores, además de que consideramos imprescindible la posibilidad de tener un terreno amplio y energía eléctrica.

Como se puede observar en la matriz se concluye que la mejor locación para los factores que nosotros consideramos es GBA Sur.

Definición técnica del producto

BOM

PP Copolímero Bloque

Ítem	Código	Descripción	Nivel	Unidad de medida	Cantidad
1	PT	20 Tubos PN20 x 20mm embolsados	1	u	1
2	BOL	__Bolsa	2	gr	208
3	PN20	__Tubo PN20 x 20mm	2	u	20
4	TSS	____Tubo sin sellar	3	u	20
5	SEL	____Sello/Cinta de marcación	3	mts	48
6	TUB	______Tubo verde	4	u	20
7	LIN	______Línea naranja	4	u	20
8	PP	________Polipropileno	5	gr	11.682
9	MBv	________Masterbatch verde	5	gr	1.175,1
10	MBn	________Masterbatch naranja	5	gr	4,9

Especificaciones técnicas

Normas aplicables

La fabricación de tubos por unión de termofusión debe ajustarse a las siguientes normas:

IRAM 13.470: "1.1. Esta norma establece las medidas y las presiones nominales de los tubos de polipropileno homopolímero (PP-H), copolímero “block” (PP-B) o “random” (PP-R), para unión por interfusión, que se destinan a la conducción de líquidos bajo presión, en general, y de agua potable, en particular."

IRAM 13.471: "1. Establecer los requisitos que deben cumplir los tubos fabricados con polipropileno homopolímero, copolímero “block” y copolímero “random”; para unión por interfusión, destinados al transporte de agua potable o no, bajo presión. Se incluye un anexo normativo para evaluar el material del tubo, un anexo con un método alternativo para determinar la resistencia al impacto, y otro con las condiciones de inspección y recepción."

Plan de ensayos

Resistencia al impacto

Aparato Charpy con guillotina y dinamómetro.

Para los tubos de hay dos ensayos de resistencia mecánica que son muy recurrentes, en primer lugar está el ensayo Charpy y en segundo lugar el ensayo Izod. Ambos miden la tenacidad o resiliencia del material pero para nuestro producto optamos solamente por realizar un ensayo Charpy.

Probeta sin rotura.

Para este ensayo contamos con el aparato estandarizado de la figura. Colocamos la probeta de prueba en unas morsas y luego se procede a destrabar la guillotina. El dinamómetro va a quedar trabado en la fuerza máxima experimentada.

La energía de rotura se puede calcular como:

Ea = MgL[cos(β) − cos(α)]

Donde M es la masa de la guillotina, g representa la fuerza de la gravedad, L la longitud del péndulo y Alpha y beta los ángulos inicial y final, después de la rotura, respectivamente.

En nuestro caso, el ensayo Charpy se produce con dos temperaturas distintas, debido que para los polímeros la temperatura influye de forma sensible en su resistencia mecánica. Las bajas temperaturas los fragilizan y altas temperaturas provocan la despolimerización del plástico.

En la medida que se aumenta la velocidad de la guillotina, la probeta empieza a ceder. El fin del ensayo es procurar con la mayor precisión cuál fue la fuerza que provocó la rotura.

Ensayo deflexión térmica

Máquina de ensayo HDT a la izquierda y de ensayo VICAT a la derecha.

El ensayo para calcular la deflexión térmica se llama ISO HDT (Heat Deflection Temperature) y consiste en provocar una flexión a una probeta estandarizada de material con un aumento gradual de la temperatura.

Formato del ensayo HDT dentro de la máquina.

Todas las condiciones del ensayo están normalizada, dentro de las cuales están las presiones posibles para el ensayo, que son de 0,45 MPa o de 1.8 MPa. Luego , la temperatura a la cual se nota una deflexión de 0.25mm es la HDT.

La velocidad de elevación de la temperatura es de aproximadamente 2 °C por minuto, es decir, la suba no es súbita.

Para nuestro caso la HDT a 0.45 MPa es 70°C y la HDT 1.8MPa es 46°C.

Ensayo de tracción

Ensayo de tracción de una probeta polimérica.

Dirección de las tensiones en el ensayo de tracción

Este es el ensayo mecánico fundamental debido a todo lo que nos brinda. Para realizarlo partimos de una probeta estandarizada del material. Luego, procedemos a asegurarnos de que está bien montado al aparato, el hecho de que los ejes axiales no coincidan podría provocar el aparecimiento de fuerzas axiales.

Luego, tenemos que proceder a cargar lentamente al material de esfuerzos de tracción.

Los ensayos de tracción se utilizan para determinar el módulo de elasticidad, límite elástico, alargamiento, límite proporcional, reducción de la superficie, resistencia a la tracción, límite de elasticidad, límite elástico a la tracción y otras propiedades.

Así para nuestro caso obtenemos un índice de fluencia de 0,3g/10min. Un módulo de elasticidad en flexión de 830 MPa. Un esfuerzo de tracción a la fluencia de 25 MPa y una elongación de 11%.

Acondicionamiento del producto

El tubo será marcado según lo exigido por la Norma IRAM 13.470, la cual consta de la siguiente leyenda: " PN 20-PPR Tipo 3 SERIE S3.2 20mm x 2.8mm" SEGÚN NORMA IRAM 13470 AGUA FRIA Y CALIENTE INDUSTRIA ARGENTINA LOTE Nº = XXXXXX". El número de lote, no es exigido, pero lo hemos agregado, para realizar la trazabilidad correspondiente.

Como se mencionó, cada bolsa contendrá 20 tubos, y en esta tendrá una etiqueta la cual especificará su destino, número de lote y fecha.

Determinación de las máquinas e instalaciones. Cálculos

Especificaciones técnicas de las máquinas (capacidades, tamaño de lotes, tiempos)

Cargador Gravimétrico

• Marca y modelo: MP Jonix
• Potencia: 2 kW
• Dimensiones:
• Capacidad:

Extrusora Principal

• Marca y modelo: Cincinnati Talos 60/30G
• Potencia: 90 kW
• Dimensiones:
• Capacidad: 400 kg/h

Extrusora Secundaria o Coextrusora

• Marca y modelo: Canziani TR-25
• Potencia: 5 kW
• Dimensiones:
• Capacidad:

Batea de Conformación

• Marca y modelo: Cincinnati Vakon 63S/9/2-N m
• Potencia: 13,7 kW
• Dimensiones:
• Capacidad:

Batea de Enfriamiento

• Marca y modelo:
• Dimensiones: 27m de largo
• Capacidad: 271 kg/h

Esta será alimentada por un circuito de enfriamiento, el cual consta de: un circuito cerrado de 40 m3, un ablandador de agua por ósmosis inversa, una torre de enfriamiento y 3 bombas (1 de impulsión, 1 de recirculación y 1 de back up).

Tren de Tiro

• Marca y modelo: Sica P 125/2
• Potencia: 3,5 kW
• Dimensiones:
• Capacidad: 2100 metros/hora

Marcadora

• Marca y modelo: Gnatta 140/SCRD/V2
• Potencia: 0,5 kW
• Dimensiones:
• Capacidad:

Cortadora

• Marca y modelo: Sica TRK/SY 10-125a
• Potencia: 1,25 kW
• Dimensiones:
• Capacidad:

Consumos de energía, agua y otros servicios

Máquina	Consumo (kWh)	Cant. horas	Consumo diario(kW)	Días por mes	Consumo mensual
Cargador Gravimétrico	2	16	32	20	640
Extrusora Principal	90	16	1.440	20	28.800
Extrusora Secundaria o Coextrusora	5	16	80	20	1.600
Batea de Conformación	13,7	16	219,2	20	4.384
Tren de Tiro	3,5	16	56	20	1.120
Marcadora	0,5	16	8	20	160
Cortadora	1,25	16	20	20	400