El proyecto busca dar soluciones al problema de contaminación del agua, aire y suelo causado por los plásticos.
En virtud de que México registra una contaminación excesiva por envases de plástico, alumnos del Instituto Politécnico Nacional (IPN) crearon una Máquina Inyectora de Politereftalato de Etileno (PET), con la que obtuvieron el primer lugar en la categoría de Mecánica del Concurso de Prototipos 2010, organizado por la Dirección de Educación Media Superior de esta casa de estudios.
“El principal motivo para la creación y desarrollo de la Máquina Inyectora de PET, fue una búsqueda de soluciones al problema de contaminación tanto del agua, como del aire y el suelo por plásticos, los cuales representan entre un 25 y 30 por ciento del total de los residuos sólidos contaminantes”, advirtió Ramsés Aceves Sánchez, alumno del Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos 2 (CECyT-2) ““Miguel Bernard”.
Aceves Sánchez, junto con sus compañeros Daniel González Naranjo, Jesús Adrián Martínez García, Juan Arturo Molina Cortez y Jonathan Zarate Trejo, bajo la supervisión del profesor Eric Pérez Soto, también del CECyT-2, consideraron que a través de este proyecto puede implementarse un adecuado uso del PET reciclado.
Antes de fabricar y ensamblar la máquina, los alumnos politécnicos siguieron un proceso mediante el cual se evalúa paso a paso su desarrollo por competencias. Primero presentaron un diseño en papel con las partes fundamentales que integran la máquina y, posteriormente, determinaron que el porcentaje de PET reciclado no podía sobrepasar el 30 por ciento, porque no puede ser tratado de manera ideal, debido al grado de impureza adquirido que afectaría la calidad del producto a realizar.
“Utilizamos 70 por ciento de los llamados pellets vírgenes y después algunos de nuestros compañeros, que hicieron trituradoras, nos proporcionaron la viruta de botellas recicladas. Luego observamos la necesidad de fabricar algunas piezas, conseguir motores, resistencias eléctricas y los componentes necesarios para que la máquina trabaje de forma automatizada”, agregó Daniel González Naranjo.
Una vez obtenidos dichos componentes, los alumnos del CECyT-2 procedieron a ensamblar el prototipo. El primer paso fue armar una base y después la unidad de inyección, cuyo principal componente es el husillo, un tornillo de Arquímedes fijado por un extremo al motor, que lo hace girar a una velocidad angular previamente decidida en los procesos de moldeo por inyección. Posteriormente se procede con el armando de la resistencia, después el área de moldeado y enseguida el sistema de enfriamiento.
Jesús Adrián García detalló que “para construir una máquina de este tipo se deben tomar en cuenta diversos factores como el diseño de la figura, la materia prima y para qué se quiere el producto terminado, pues de esta forma se obtienen datos importantes como son la temperatura de fusión y la viscosidad del material”.
Esta máquina inyectora se compone de cuatro unidades principales: potencia, control, inyección y cierre, que en conjunto llevan a cabo un proceso semicontínuo que consiste en inyectar el polímero en estado fundido en un molde cerrado a presión y frío, a través de un orificio pequeño llamado compuerta. En ese molde el material se solidifica. La pieza final se obtiene al extraerla del molde.
Todo este proceso es posible realizarlo de manera automatizada a través de un tablero que alberga un sistema que controla electroválvulas, relevadores de tiempo, el sensor inductivo y los interruptores de límite, que se encuentran en el motor anexado a la máquina para controlar el sistema mecánico a través de dispositivos electrónicos.
“El principio básico del prototipo comprende tres operaciones: Primero, eleva la temperatura del plástico a un punto donde pueda fluir bajo la aplicación de presión dentro de un componente llamado barril (cilindro de acero capaz de soportar altas presiones), hasta formar una masa fundida con una viscosidad y temperatura uniforme; luego permite la solidificación del material en el molde, que es abierto, para extraer la pieza final”, explicó Juan Arturo Molina Cortez.
Los jóvenes politécnicos, quienes cursan la carrera de Máquinas con Sistemas Automatizados en el CECyT-2, señalaron que la máquina también cuenta con una unidad de cierre, que es una prensa mecánica para contrarrestas la fuerza ejercida por el polímero fundido al ser inyectado en el molde. Si la fuerza fuera insuficiente, el material escaparía por las uniones.
“El molde, al que también le llamamos herramienta, es una parte muy importante de la máquina de inyección, ya que es el espacio donde se genera la pieza. Está formado por la cavidad que determina su tamaño, los canales o ductos de llenado a través de los cuales fluye el polímero fundido y el sistema de enfriamiento para regular la temperatura”, indicó Jonathan Zárate Trejo.
Se trata de una máquina básica, capaz de plastificar el material polimérico y bombearlo hacia la cavidad de un molde para que adquiera la forma del producto deseado.
Funciona para lotes de baja producción y también puede ser de gran utilidad como material didáctico, en virtud de que podrían rediseñarse sus partes e instrumentación para conocer los fundamentos del procesamiento de plásticos y, particularmente, de la inyección de polímeros.
