capitulo 2 pedro de la rosa

UNIVERSIDAD FERMÍN TORO
VICE-RECTORADO ACADÉMICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
ESCUELA DE MANTENIMIENTO MECÁNICO
PROPUESTA DE DISEÑO DE UNA MAQUINA DE INYECCIÓN DE TERMOPLASTICOS DIRIGIDO A LA
COMERCIALIZACION PARA LA
EMPRESA INVEPLAS RMC, C.A.
BARQUISIMETO,
ESTADO LARA
Autor: Br. Pedro J. De la Rosa P.
Tutor: Ing. Luis W. Rodríguez
CABUDARE DICIEMBRE DE 2018

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CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
El propósito del marco teórico es dar a la investigación un conjunto coordinado de
conceptos coherentes y proposiciones que permitan abordar el problema. En este
orden de ideas Hernández, Fernández y Baptista (1991) manifiestan que:
Al construir el marco referencial teórico, debemos centrarnos en el problema de
investigación y no divagar en otros temas ajenos al estudio. Un buen marco teórico
no es aquel que contiene muchas páginas, si no el que trata con profundidad
únicamente los aspectos que se relacionan con el problema y que vincula lógica y
coherentemente con los conceptos y proposiciones existen en estudio anteriores.
(p.21).
De igual manera, Ezequiel A, (2000) dice que:
En el marco referencial teórico se expresan las proposiciones teóricas generales,
las teorías específicas, los postulados, los supuestos, categorías y conceptos que
han de servir de referencia para ordenar la masa de los hechos concernientes al
problema o problemas que son motivos de estudio e investigación. (p.35).
Las definiciones planteadas describen el contenido del marco referencial teórico
donde a través de una serie de conceptos y proposiciones se formulan aspectos
relacionados con el problema, de manera lógica y distribuida se vinculan siendo
motivos de estudio e investigación.

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Antecedentes de la investigación
Partiendo de que los antecedentes, consisten en la presentación de la información más
relevante y directamente relacionada con nuestro tema de investigación y que
podamos considerar aportes en referencia a este, incluso cuando se trata de
investigaciones de enfoque muy similar al nuestro.
Según Hurtado J. (2008):
Los antecedentes de la investigación es el proceso mediante el cual un investigador
recopila, revisa, analiza, selecciona y extrae con el propósito de llegar al conocimiento
y compresión más profunda del mismo. (p.90)
Así mismo se exponen algunos trabajos e investigaciones relacionados con el tema en
estudio.
En primer lugar se encuentra como antecedente internacional, Pedro Martínez (2002)
“Diseño y construcción de una máquina de inyección de Termoplásticos para
fines didácticos en El Salvador” Universidad de El Salvador Centro América. El
desarrollo de este estudio surgió por la necesidad de tener una máquina que ayude en
la producción de la empresa; los tiempos de producción eran extensos, el porcentaje
de materiales defectuosas era elevado, y los paros por la mano obrera eran grandes.
Este trabajo se basó en tres puntos clave: conocimiento de la máquina, análisis de
condiciones actuales y desarrollo del sistema de control.

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Seguidamente, Yhomar Santana (2015) “Diseño de una máquina trituradora de caucho para la
empresa taller COIN. C.A., en la zona industrial I Barquisimeto estado Lara” Universidad
Fermín Toro. Se desarrolló el diseño basándose en la necesidad de la compañía en disponer de un
nuevo proyecto capaz de dar grandes ganancias a la empresa tanto por la venta como
instalaciones y servicios, permaneciendo de esta manera en la innovación de máquinas
industriales, aunado a esto ofrecer nuevos productos a los clientes de la compañía y atraer nuevos
clientes , donde su principal objetivo es que la empresa taller COIN C.A reforme el mercado y
tenga máquinas de alta calidad, y permitir cubrir necesidades específicas.
Kheir Massaad (2015) “Propuesta de diseño de una maquina moledora de goma espuma para
mejorar el proceso de producción en la empresa Mercantil Richard, C.A ubicada en San
Pablo estado Yaracuy” Universidad Fermín Toro. Está dirigido al estudio para mejorar los
procesos productivos en la empresa, además darles un activo que dará valor al instituto justificado,
debido a que no se compraran estos insumos a otras empresas.
Finalmente, Jesús Montoya (2012) “Diseño, construcción y ensayo de una máquina
trituradora de bloques para la Cooperativa Franshiana de Venezuela, Barquisimeto”
Universidad Fermín Toro. Tiene como objetivo principal el diseño, construcción y ensayo de una
máquina trituradora de bloques. Esta destinado a mejorar la calidad de servicio y las necesidades
de la sociedad, del mismo modo ampliar así su línea de producción y generar competencia en el
mercado.
Los planteamientos formulados por el investigador de los trabajos presentados, establecen una
relación con la investigación en curso, por cuanto hacen referencia a la necesidad de ofrecer
mejoraras en la calidad del servicio y cubrir nuevas necesidades de la sociedad.

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BASES TEORICAS
Las bases teóricas constituyen el corazón del trabajo de Investigación, pues es sobre
este que se constituye todo el trabajo. Una buena base teórica formará la plataforma
sobre la cual se construye el análisis de los resultados obtenidos en el trabajo, sin ella
no se puede analizar los resultados.
Martínez (2001) señala:
La base teórica presenta una estructura sobre la cual se diseña el estudio, sin esta no
se sabe cuáles elementos se pueden tomar en cuenta, y cuáles no. Sin una buena base
teórica todo instrumento diseñado o seleccionado, o técnica empleada en el estudio,
carecerá de validez. (p.141)
Máquina Inyectora
Es un proceso semi-continuo que consiste en inyectar un polímero, cerámico o un
metal, consta de fundir un material para inyectarlo dentro de un molde a través de un
pequeño orificio llamado compuerta. Este molde debe estar frío y cerrado a presión.
Una vez que ha sido inyectado el material se enfría dentro del molde, se solidifica y se
obtiene una pieza moldeada.
Los polímeros han logrado sustituir otros materiales como son madera, metales, fibras
naturales, cerámicas y hasta piedras preciosas; el moldeo por inyección es un proceso
ambientalmente más favorable comparado con la fabricación de papel, la tala de
árboles o cromados. Ya que no contamina el ambiente de forma directa, no emite gases
ni desechos acuosos, con bajos niveles de ruido. Sin embargo, no todos los plásticos
pueden ser reciclados y algunos susceptibles de ser reciclados son depositados en el
ambiente, causando daños al medio ambiente.

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Entre los materiales a los que se les aplica el proceso de moldeo por inyección se
encuentran:
Metales.
Materiales cerámicos.
Plásticos.
En la actualidad, el moldeo por inyección aplicado al plástico es uno de los procesos
más utilizados en la producción de piezas como juguetes, artículos de uso
doméstico, partes de automóviles, componentes de aeronaves, entre otras.
La popularidad de este método se explica con la versatilidad de piezas que pueden
fabricarse, la rapidez de fabricación, el diseño escalable desde procesos de
prototipos rápidos, altos niveles de producción y bajos costos, alta o baja
automatización según el costo de la pieza, geometrías muy complicadas que serían
imposibles por otras técnicas, las piezas moldeadas requieren muy poco o nulo
acabado pues son terminadas con la rugosidad de superficie deseada, color y
transparencia u opacidad, buena tolerancia dimensional de piezas moldeadas con o
sin insertos y con diferentes colores.

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Máquina Inyectora de Plástico
Su función es la de proveer de materia prima al molde que se encargará de darle forma y enfriarla. Como su
nombre indica, la materia prima que utiliza esta máquina es el plástico. Básicamente, el funcionamiento de la
máquina inyectora de plástico consta de tres principios:
1. Se eleva la temperatura para fundir el plástico a un grato tal que pueda fluir cuando se le aplica presión. Este
incremento de temperatura suele llevarse a cabo en una parte de la máquina conocida como barril. En este barril
se depositan gránulos del plástico que, al calentarse, forman una masa viscosa y de temperatura uniforme. Es
importante mencionar en este punto que el plástico no es un buen conductor de calor, por lo que el proceso de
incremento de temperatura debe combinarse con un proceso de corte a velocidad para que sea más eficiente el
fundido.
2. La masa viscosa que se obtiene de la fundición de los gránulos de plástico se inyecta por medio de un canal
que irá disminuyendo su profundidad de forma gradual. De esta manera, la presión ejercida dentro de ese canal
“empujará” la masa viscosa para que pase a través de la compuerta directamente al molde.
3. Dentro del molde, la masa viscosa es sometida a la presión del mismo hasta que se enfría y se solidifica. Ya en
estado sólido, la pieza es retirada para su posterior decoración o empaque, según la finalidad.
Cuando se obtiene una pieza ya solidificada, el proceso de inyección de plástico puede reiniciarse para continuar
con la producción.
Un aspecto importante del proceso de inyección de plástico es que no produce contaminación directa al no emitir
gases contaminantes ni altos niveles de ruido.

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Las partes más importantes de la máquina son:
Unidad de inyección
La función principal de la unidad de inyección es la de fundir, mezclar e inyectar el polímero. Para lograr esto se
utilizan husillos de diferentes características según el polímero que se desea fundir. El estudio del proceso de
fusión de un polímero en la unidad de inyección debe considerar tres condiciones termodinámicas:
Las temperaturas de procesamiento del polímero.
La capacidad calorífica del polímero Cp [cal/g °C].
El calor latente de fusión, si el polímero es semi-cristalino.
El proceso de fusión necesita de un aumento de la temperatura del polímero, que resulta del calentamiento y la
fricción de este con la cámara y el husillo. La fricción y esfuerzos cortantes son básicos para una fusión
eficiente, dado que los polímeros no son buenos conductores de calor. Un incremento en temperatura disminuye
la viscosidad del polímero fundido; lo mismo sucede al incrementar la velocidad de corte. Por ello ambos
parámetros deben ser ajustados durante el proceso. Existen, además, cámaras y husillos fabricados con
diferentes aleaciones de metales, para cada polímero, con el fin de evitar el desgaste, la corrosión o la
degradación. Con algunas excepciones como el PVC, la mayoría de los plásticos pueden utilizarse en las
mismas máquinas.
La unidad de inyección es en origen una máquina de extrusión con un solo husillo, teniendo la cámara
calentadores y sensores para mantener una temperatura programada constante. La profundidad del canal del
husillo disminuye de forma gradual (o drástica, en aplicaciones especiales) desde la zona de alimentación hasta
la zona de dosificación. De esta manera, la presión en la cámara aumenta gradualmente. El esfuerzo mecánico,
de corte y la compresión añaden calor al sistema y funden el polímero más eficientemente que si hubiera
únicamente calentamiento, siendo ésta la razón fundamental por la cual se utiliza un husillo y no una autoclave
para obtener el fundido.
Una diferencia sustancial con respecto al proceso de extrusión es que durante la dosificación el husillo retrocede
transportando el material hacia la parte anterior de la cámara. Es allí donde se acumula el polímero fundido
para ser inyectado. Esta cámara actúa como la de un pistón; el husillo entonces, se comporta como el émbolo
que empuja el material. Tanto en inyección como en extrusión se deben tomar en cuenta las relaciones de PvT
(Presión, volumen, temperatura), que ayudan a entender cómo se comporta un polímero al fundir.

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Unidad de cierre
Es una prensa hidráulica o mecánica, con una fuerza de cierre suficiente para contrarrestar la fuerza ejercida por el polímero fundido
al ser inyectado en el molde. Las fuerzas localizadas pueden generar presiones del orden de cientos de MPa, que únicamente se
encuentran en el planeta de forma natural en los puntos más profundos del océano.
Si la fuerza de cierre es insuficiente el molde tenderá a abrirse y el material escapará por la unión del molde. Es común utilizar el
área proyectada de una pieza (área que representa perpendicularmente a la unidad de cierre el total de la cavidad) para determinar
la fuerza de cierre requerida, excluyendo posibles huecos o agujeros de la pieza.
El parámetro fundamental para dimensionar una unidad de cierre es su fuerza para mantener el molde cerrado. Usualmente se da
este valor en toneladas (t). Otros parámetros importantes en una unidad de cierre son: la distancia mínima entre placas, la distancia
máxima de apertura, las dimensiones de las placas y la distancia entre columnas, la carrera del sistema de expulsión. Estos datos
se utilizan para dimensionar los moldes.
Materiales termoplásticos
Entre los materiales termoplásticos se tienen: celulosas, poliestireno, polietileno, polipropileno, plásticos acrilonitrilo-butadieno-
estireno (ABS), poliamida, nylon, resinas acrílicas, resinas de vinilo.
Características de los materiales plásticos
Características térmicas
Expansión térmica:
En general los plásticos tienen un elevado coeficiente de expansión térmica lineal, comparados con los metales y los cerámicos. La
gran capacidad de expansión térmica que los plásticos ofrecen los hace que sean poco sensibles a la fractura térmica.
Conductividad térmica:
Los plásticos tienen generalmente baja conductividad térmica debido a que no tienen electrones libres para transportar energía a
través del gradiente de temperatura. Lo que es más, la mayoría de los polímeros son amorfos, con estructuras internas irregulares y,
por lo tanto, el mecanismo atómico de transferencia de energía por coordinación de vibraciones atómicas es ineficaz.
Ablandamiento con el incremento de la temperatura:
Debido a que muchos plásticos son fabricados con polímeros lineales, estos plásticos pueden ablandarse al elevar la temperatura.
Este ablandamiento es valorado como una ventaja en los procesos de extrusión, moldeo por inyección, soplado y otros. Sin
embargo, esto afecta su comportamiento debido a que establece un límite superior a las temperaturas de uso.

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Características mecánicas
Propiedades mecánicas:
Existen aplicaciones donde se requiera rigidez de la pieza (carcasas), otras donde lo que se desea es
flexibilidad (mangueras). Estos comportamientos tan diferentes son posibles en los plásticos con la utilización de
aditivos o por las características de cada plástico en particular.
Propiedades eléctricas de los plásticos
Resistividad:
Los polímeros son aislantes eléctricos, ya que sus valores de resistividad de todos ellos exceden los 1012
cm, al comparar con los 10−5
cm para metales y los 10−2
a 104
 cm para los semiconductores.
Características ópticas de los plásticos
Transmisión de luz:
Los plásticos son utilizados en aplicaciones donde la transmisión de luz es de capital importancia, como gafas
de seguridad, láminas protectoras, empaques. La mayoría de los plásticos son básicamente transparentes. Sin
embargo, cuando se les incorporan rellenos u otros aditivos que impiden el paso de luz, conociéndose estos
materiales como traslucidos
Ensayos realizados a los termoplásticos:
Después de haber mencionado algunas de las propiedades más importantes de los plásticos, se describen
algunos de los ensayos realizados a los materiales plásticos.
Resistencia a la flexión (ASTM D 790):
Es una medida directa de la carga requerida para causar la ruptura por pandeo. Puesto que usualmente un
artículo moldeado debe ser diseñado para conservar su forma cuando se encuentra sometido a esfuerzos de
flexión, más bien que para que no se rompa, un ensayo para medir su rigidez a flexión, o el correspondiente
módulo de elasticidad, es más significativo por lo general que el ensayo puro de flexión.

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Resistencia a la compresión (ASTM D 695):
La medida de la carga de compresión necesaria para ocasionar la ruptura del material plástico, es rara vez de importancia directa
en el caso de los termoplásticos, puesto que un artículo generalmente debe ser diseñado para que resista la deformación, lo cual
tiene lugar a cargas mucho más pequeñas que las que provocan la ruptura, la resistencia a la compresión por ésta razón puede
servir usualmente sólo como base a la cual aplicar un factor de seguridad muy grande.
Módulo de elasticidad a tracción (ASTM D 638):
Es una medida de la fuerza requerida para producir un cambio dado en la longitud. Así, un módulo de elasticidad está asociado
con la rigidez del material y con su capacidad para mantener su forma bajo una carga momentánea. El módulo de elasticidad de
los materiales plásticos es bajo en comparación con los de los metales.
Dureza Rockwell (ASTM D 785):
Expresa la resistencia a la penetración por un ligero contacto con una pequeña bola cargada, y de esta manera se mide la de
dureza Rockwell del material.
Resistividad eléctrica (M-cm) (ASTM D 257):
Es una medida de la resistencia eléctrica específica; es decir, de la resistencia al paso uniforme de corriente a través del material
(no de la resistencia a la perforación). Por lo tanto, es una medida de la capacidad del material para servir como aislante.
Resistencia aislante (M) (ASTM D 257):
Es una medida más real de aislante de un material, pues se calcula basándose en la corriente que pasa a través del material y en
la corriente que pasa por la superficie, determinada en probetas preparadas con un 50% de humedad relativa.
Pérdida de peso:
Es una medida de la tendencia de los materiales plásticos a perder peso por envejecimiento, debido a la evaporación paulatina y
lenta de los plastificantes u otros componentes. Se determina pesando una probeta, calentándola a 80 10 °C durante 72 horas,
volviéndola a pesar y calculando el porcentaje de pérdida de peso.
Otros ensayos realizados a los materiales termoplásticos:
Peso específico (ASTM D 792).
Constante dieléctrica (capacidad inductiva específica) a 60, 10 3
y 10 6
ciclos por segundo (ASTM D 150).
Índice de refracción (ASTM D 542).
Transmisión de la luz (por ciento) (ASTM D 791).
Coeficiente lineal de expansión térmica por 0C (ASTM D 696).
Velocidad de combustión (pulgadas por minuto, o centímetros por minuto) (ASTM D 635).

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Aplicaciones de los termoplásticos
Son utilizados para embalaje, empaques de alimentos, botellas, juguetes, telas, tanques, recubrimientos en cables eléctricos, tuberías, ventanas,
revestimiento de paredes, pedales, perillas, partes automotrices, utensilios de cocina, carcasas diversas, implementos deportivos, calzado, lentes,
engranes, camisas de rodamientos, artículos de hospital y laboratorio, ventanillas de aviones, flotadores.
Especificaciones de las máquinas de inyección
Las especificaciones o características técnicas proporcionadas por el fabricante son aquellas correspondientes al funcionamiento o prestaciones
de la máquina, la potencia eléctrica instalada. El manual de instrucciones de la máquina también contiene un dibujo con las dimensiones de las
placas porta moldes, la carrera de la placa móvil, datos relativos al mínimo y máximo espesor del molde; información indispensable para el diseño
y construcción de los moldes.
Las características técnicas de una máquina de moldeo por inyección se presentan a continuación:
 Diámetro del husillo (mm): es el diámetro externo del husillo que plastifica e inyecta el material en el molde.
 Relación L/D del husillo: es la relación entre la longitud útil del husillo (L) y su diámetro externo (D)
 Presión de inyección (bar o kgf/cm2): es la presión máxima específica que se aplica sobre el material termoplástico para ser inyectado en el
molde.
 Volumen teórico de inyección (cm3): es el volumen generado por el husillo durante su traslación en la fase de inyección.
 Volumen efectivo de inyección (cm3): es la cantidad real de material termoplástico que la máquina puede inyectar en el molde.
 Capacidad efectiva de inyección en peso: es la cantidad de material, expresada en gramos, que la máquina puede inyectar en el molde. Ésta
varía en función del peso específico del material y puede ser determinada multiplicando el volumen de inyección efectivo por el peso específico
del material que se utilice.
 Capacidad de inyección (cm3/s): Es el volumen de material que la máquina puede transferir al molde en un segundo a la máxima velocidad de
inyección. Este dato sirve para calcular el tiempo que la máquina emplea para inyectar en un molde un volumen prefijado de material.
 Capacidad de plastificación (kg/h o g/s): es la cantidad de material que la máquina puede plastificar en una unidad de tiempo, a la máxima
velocidad de rotación. Está varía con relación al tipo de material termoplástico que utilice.
 Velocidad máxima de rotación del husillo (rpm): es la máxima velocidad de rotación que el husillo puede alcanzar durante la etapa de
plastificación.
 Potencia instalada de calentamiento en el cilindro de plastificación (kW): es la potencia máxima de las resistencias instaladas sobre el cilindro
de plastificación.
 Potencia del motor hidráulico (o eléctrico) que acciona el husillo (HP o k W): es la máxima potencia disponible para hacer girar el husillo en la
etapa de plastificación.
 Par máximo del husillo (Nm o kgf-m): es el momento detorsión máximo disponible en el husillo durante la rotación en la fase de plastificación.
 Fuerza de contacto de la boquilla sobre el molde (kN o kgf): es la fuerza que empuja la boquilla contra el molde durante la fase de inyección.
 Número de zonas de calentamiento del cilindro: es el número de zonas sobre el cilindro de plastificación con control independiente de
temperatura.

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Las especificaciones de la unidad de cierre de moldes son:
• Fuerza de cierre del molde (kN o toneladas): es la máxima fuerza con la cual se puede cerrar el molde.
• Carrera de la placa móvil (mm): es la carrera máxima de la placa móvil. Corresponde a la carrera de
apertura del molde.
• Distancia entre columnas (mm): es la máxima distancia entre las columnas de deslizamiento de la placa
móvil. Sirve para definir el máximo ancho del molde.
• Dimensiones de las placas (mm): indica el espesor mínimo y máximo del molde que puede montarse en las
placas.
Las especificaciones generales son:
Potencia del motor eléctrico (kW o HP): es la potencia del motor eléctrico que acciona el sistema hidráulico.
Potencia máxima instalada (kW): es la potencia máxima instalada sobre la máquina y corresponde a la suma
de la potencia del motor eléctrico y la potencia de las resistencias eléctricas del cilindro de plastificación. Si la
máquina está dotada con un motor eléctrico para accionar el husillo, la potencia debe sumarse para el cálculo
de la potencia máxima instalada. En la práctica, la potencia consumida varía del 25% al 60% de la potencia
instalada según el ritmo de utilización de la máquina.
Ciclos de vacío (ciclos/min): es el número de ciclos que la máquina puede realizar en un minuto, con el molde
montado pero sin realizar las fases de inyección y plastificación. En efecto, durante la prueba de velocidad en
vacío, la máquina realiza las siguientes fases:
1. Cierre y bloqueo del molde.
2. Acercamiento de la boquilla al molde.
3. Separación de la boquilla del molde.
4. Apertura del molde.

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Regulación de los parámetros de moldeo:
En una máquina de moldeo por inyección todos los parámetros del ciclo de trabajo son variables con objeto de poder adaptarse a las
exigencias de calidad y precisión de las piezas que se producen, a las características del molde y del material termoplástico que se usa.
Moldeando, por ejemplo, piezas que tienen el mismo peso, con el mismo material pero con forma y características diversas, se tendrán
condiciones diferentes del ciclo de producción y por lo tanto diferente regulación en los parámetros del mismo ciclo. Los parámetros que
deben regularse en una máquina por inyección en función del molde y del tipo de material para trabajar son los siguientes:
1. Velocidad de cierre del molde
2. Velocidad de apertura del molde
3. Carrera de la placa móvil
4. Fuerza de cierre del molde
5. Espesor del molde (distancia entre placas)
6. Tiempo entre ciclos (reciclo)
7. Velocidad de inyección
8. Velocidad de plastificación (rpm, velocidad del husillo)
9. Carrera de inyección y espesor del “colchón”
10.1ra presión de inyección (presión de llenado)
11.2da presión de inyección (pos presiono presión de sostenimiento)
12. Tiempo de sostenimiento
13. Contrapresión del husillo
14. Tiempo de solidificación del material inyectado en el molde
15. Carrera de separación de la boquilla al molde
16. Temperatura del cilindro de plastificación
17. Temperatura de la boquilla
18. Temperatura del molde (medio molde fijo y móvil)
19. Carrera de extracción
20. Velocidad de extracción
21. Fuerza de extracción
Algunos de estos parámetros requieren una regulación predeterminada fácil de ajustar, otras en cambio son confiadas a la habilidad del
operador que efectúa el ajuste de la máquina. De estos últimos lo más críticos son: carrera de inyección, velocidad de inyección, tiempo de
inyección, presión de sostenimiento de inyección, velocidad del husillo, tiempo por ciclo.
Los dispositivos para la variación de los parámetros se encuentran localizados según su función: si son con respecto al tiempo del ciclo y
control de la secuencia, estarán en el gabinete de control eléctrico; si se trata de la velocidad y presión, se actúa sobre perillas colocadas
normalmente en la bancada de la máquina, mientras que para la regulación de la carrera de la placa móvil y de la carrera de inyección se
efectúa desplazando los interruptores de límite colocados en los grupos correspondientes.

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Si la máquina está equipada con válvulas hidráulicas proporcionales, las presiones y velocidades se prefijan
en el gabinete de control usando los preselectores digitales.
Para las máquinas equipadas con control por microprocesador y monitor, todos los parámetros del ciclo de
moldeo se fijan directamente en el teclado del mismo monitor. Esto resulta muy práctico, ya que el operador no
debe moverse alrededor de la máquina para accionar las válvulas hidráulicas y los interruptores de final de
carrera que controlan el movimiento de la máquina. Además, cuando el ciclo de moldeo alcanza su operación
adecuada, todos los parámetros pueden ser grabados en una cinta o en la memoria electrónica en pocos
segundos. Cuando el mismo molde deba ser montado nuevamente en la máquina para una siguiente
producción, todos los parámetros pueden ser rápidamente introducidos al control del microprocesador,
teniendo así la autorregulación de la máquina también en pocos segundos.
Presión y temperatura en el proceso de inyección
La presión necesaria para empujar al material de moldeo a través del cilindro de calefacción y dentro del molde
puede variar desde unos 700 kg/cm2hasta 1750 kg/cm2. Se emplean controles especiales hidráulicos para
ajustar la presión a las necesidades de cada trabajo en particular. Se estima, con bastante diversidad de
criterio, que el 25% o el 75% de la presión de inyección se transmite dentro del molde, donde es
contrarrestada por la presión de cierre del molde.
La temperatura a la que el material debe ser calentado en el cilindro depende de varios factores; pero
usualmente está entre 150 °C y 300 °C, aproximadamente. Los materiales termoplásticos, exceptuando el
nylon, no tienen temperaturas de ablandamiento claramente definidas, sino que se hacen progresivamente
más fluidos en una amplia zona de temperaturas.

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Las temperaturas máximas y mínimas entre las que un material puede ser moldeado pueden diferir tan sólo 10
°C, o pueden diferir hasta 100 °C, según el material de que se trate, el diseño del molde, la máquina que se
utilice y el artículo que deba moldearse. Los artículos moldeados por debajo de la temperatura mínima de
inyección, quedarán rechupados, presentando líneas de soldadura y señales de flujo y presentaran una
superficie sin brillo. Por encima de la temperatura máxima, las superficies de los artículos presentaran motea
duras y señales de grietas. Puede haber también rebabas e incluso decoloración y descomposición del material.
El exacto control de la temperatura del cilindro es un factor esencial en el moldeo por inyección. Es preciso
hacer aún mucho trabajo sobre el diseño de cilindros de calefacción y sobre los aparatos de control que
permitan una regulación más exacta de la temperatura del material. Una colocación más racional de termopares
que indican y controlan la temperatura de los pirómetros, juntamente con un mejor diseño de los canales por los
que debe fluir el material plástico en el cilindro de calefacción, han permitido la construcción de máquinas más
satisfactorias que se encuentran hoy a disposición del moldeador por inyección.
Control de calidad integrado en el proceso de inyección
Las causas que influyen en la precisión de las piezas moldeadas pueden atribuirse a tres factores
fundamentales:
El molde.
La materia prima.
La máquina.
Si estos tres factores no son bien combinados entres sí, no se puede hablar de precisión y tampoco de calidad;
aún las mejores máquinas construidas con la mayor precisión, tienen diferentes características de un lote a otro,
así que es fundamental que la máquina este en sus mejores condiciones de trabajo para garantizar estándares
en los parámetros básicos del proceso. La difusión de las formas de automatización aplicadas a los ciclos de
moldeo, como la expulsión de las piezas del molde por medio de robots y manipuladores, no sólo tienen la
ventaja implícita de reducir el trabajo, sino también la de obtener una mayor constancia en el ciclo a fin de
mejorar los estándares de las características de las piezas moldeadas.

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En este punto se pensaría al instante que el problema de calidad puede
resolverse desde el principio si se construyen moldes perfectos, si sólo se
alimenta materia prima que se haya revisado previamente y se trabaja con
máquinas que se regulan con circuito cerrado y están por completo
automatizadas. Pero, ¿a qué costo? Es obvio que todo esto costaría mucho
y no podría justificarse en todos los tipos de fabricación. El procedimiento
para verificar cualquier tipo de artículo manufacturado incluye intervenciones
en tres diferentes fases de la producción:
Durante la fase de aceptación de la materia prima, para estar seguros que
sus características y presentación corresponden a lo que se requiere.
Durante la fase de operación, para verificar que los parámetros reales
referentes a la transformación corresponden a los fijados en la máquina.
Durante la fase de prueba, después de que se termina la pieza para
constatar que cumple con las especificaciones.

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Bases Legales
Las bases legales están constituidas por el conjunto de documentos de naturaleza legal que sirven de testimonio referencial y de
soporte a la investigación que se realizan, entre esos documentos están: Normas, Leyes, Reglamentos, Decretos y Resoluciones.
Según Fidias G, (2009) “las bases legales sirven para explicar el objeto de estudio. Para ilustrar trámites o permisos para poder
desarrollar la investigación.” (p.4). Hay que citar: leyes, decretos, normas, acuerdos nacionales e internacionales, relacionando los
artículos mencionados con su tema objeto de estudio.
Las bases legales Contiene la normativa legal que se sustenta la propuesta derivada del análisis de la situación del contexto donde
se desarrolla la investigación.
Según Villafranca (2002) “Las bases legales no son más que se leyes que sustentan de forma legal el desarrollo del proyecto”
explica que las bases legales “son leyes, reglamentos y normas necesarias en algunas investigaciones cuyo tema así lo amerite”.
Por ello, Ley Orgánica de Prevención, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo, (LOPCYMAT, 2007), en el artículo 60, señala lo
siguiente en relación persona, sistema de trabajo y máquina:
“El empleador o empleadora deberá adecuar los métodos de trabajo, así como las máquinas, herramientas y útiles utilizados en el
proceso de trabajo a las características psicológicas, cognitivas, culturales y antropométricas de los trabajadores y trabajadoras. En
tal sentido, deberá realizar los estudios pertinentes e implantar los cambios requeridos tanto en los puestos de trabajo existentes
como al momento de introducir nuevas maquinarias, tecnologías o métodos de organización del trabajo a fin de lograr que la
concepción del puesto de trabajo permita el desarrollo de una relación armoniosa entre el trabajador o la trabajadora y su entorno
laboral” (p. 61)
De este modo, son de obligatoria por parte de empresas y centros de trabajos, las normas técnicas de ingeniería y arquitectura
relacionadas con la higiene industrial, la ergonomía y el saneamiento básico, conducentes al mantenimiento de los riesgos laborales
por debajo de los umbrales de daños establecidos.
Del mismo modo la Norma Sistemas de Protección y Dispositivos de Seguridad en la Maquinaria y Equipo que se Utilice en los
Centros de Trabajo (1999) priva esta investigación de una manera grata en conjunto al trabajador directo de la empresa,
favoreciendo en cuanto a instrucciones de montaje, mantenimiento, inspecciones y cuidado y limpieza del área de instalación de la
maquina o equipo; en la misma, se expresa como objetivo “Establecer las condiciones de seguridad y los sistemas de protección y
dispositivos para prevenir y proteger a los trabajadores contra los riesgos de trabajo que genere la operación y mantenimiento de la
maquinaria y equipo”(p.2).
En relación al uso de un motor reductor para la realización de este proyecto, se realizará bajo las especificaciones de la norma de
Sew Eurodrive (2012) para el uso de este tipo de dispositivos y su funcionamiento, para lo cual expresa “Establecer las condiciones
de seguridad y los sistemas de protección y dispositivos para prevenir y proteger a los trabajadores contra los riesgos de trabajo que
genere la operación y mantenimiento de la maquinaria y equipo” (p.5). Es importante trabajar motores reductores con sumo respeto
y cuidado, para ello bajo esta norma establecemos sustento de cada procedimiento en cuanto al uso, mantenimiento,
accionamiento, servicios e inclusive técnicas para automatizar el accionamiento.

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Sistema de Variable
De acuerdo a lo señalado por Arias (2012) la variable “es un característica, cualidad o
medida que puede sufrir cambios y que es objeto de análisis, medición o control en una
investigación" (p. 57), es decir, representan un concepto de vital importancia dentro de un
proyecto de investigación, las mismas pueden entenderse como los conceptos que forman
enunciados de un tipo particular denominado hipótesis, éstas se refieren a propiedades de
la realidad que varían, es decir, su idea contraria son las propiedades constantes de cierto
fenómeno.
Variable Dependiente
La variable dependiente es aquella que representa al estudio, ésta mide y describe el
problema que se está estudiando y se encuentra condicionada por la variabilidad de la
variable independiente. Según Salkind (1999) “Una variable dependiente es la que refleja
los resultados de un estudio de investigación. Podemos pensar en las variables
dependientes como los resultados que podrían depender del tratamiento experimental o
de lo que el investigador modifica o manipula” (p.25). La variable dependiente del
presente trabajo de investigación es la propuesta del diseño de una máquina inyectora de
termoplásticos.
Variable Independiente
La variable independiente representa los factores que causan la investigación y es aquella
variable que el investigador puede manipular para el desarrollo de la investigación. Según
Salkind (1999) “. Una variable independiente se manipula en el curso de un experimento a
fin de entender los efectos de tal manipulación sobre la variable dependiente” (p.25). Para
efectos de la investigación, la variable independiente estará conformada por el método de
elementos finitos.


Definición de Términos Básicos
Polímero: es un compuesto químico en el que las moléculas están formadas por
cadenas largas en las que se repite una unidad básica. Cada polímero tiene unas
propiedades determinadas.
Partícula: Son las piezas discretas y coherentes del material, indiferentemente de su
tamaño, forma o contenido.
Termoplástico: es un tipo de plástico fabricado con un polímero que se vuelve un
líquido homogéneo cuándo se calienta a temperaturas relativamente altas y que
cuándo se enfría es un material duro en un estado de transición vítrea. Cuándo se
congela es un material frágil.
La viscosa: es un líquido orgánico viscoso usado en la fabricación del rayón y el
celofán.
Husillo: es un tipo de tornillo largo y de gran diámetro, utilizado para accionar los
elementos de apriete tales como prensas o mordazas, así como para producir el
desplazamiento lineal de los diferentes carros de fresadoras y tornos, o en
compuertas hidráulicas.
Torque: Es la fuerza aplicada en una palanca que hace rotar algún elemento.
Extrusión de polímeros: es un proceso industrial mecánico, en donde se realiza
una acción de moldeado del plástico, que por flujo continuo con presión y empuje, se
lo hace pasar por un molde encargado de darle la forma deseada.
Plastificación: es el que funde y mezcla y homogeniza la masa fundida del plástico
para poderla transformar ya sea a través del dado de extrusión o formando el disparo
para su inyección en las cavidades del molde.


Objetivo General: Diseñar una máquina de inyección de termoplásticos dirigido a la comercialización para la empresa INVEPLAS RMC,
C.A. Barquisimeto, Estado Lara.
Variable Definición
Conceptual
Definición
Operacional
Dimensiones Indicadores Ítems
Diseño de una máquina
inyectora de
termoplásticos
Es un proceso semi-
continuo que consiste
en inyectar un polímero,
cerámico o un metal en
estado fundido (o
ahulado) en un molde
cerrado a presión y frío,
a través de un orificio
pequeño llamado
compuerta.
consiste en inyectar
un polímero, cerámico
o un metal, consta de
fundir un material para
inyectarlo dentro de
un molde a través de
un pequeño orificio
llamado compuerta
Unidad de Inyección
Husillo
Profundidad
Cámara
Unidad de Cierre
Prensa mecánica
Molde
Distancia mínima entre
placas
Distancia máxima de
apertura
Dimensiones de las
placas y la distancia
entre columnas.
Carrera del sistema de
expulsión
Método de elementos
finitos
Es el análisis estructural
de matrices de
desplazamiento de
piezas o elementos
mecánicos.
El análisis de una
pieza se pre-procesa
dividiéndose por unos
moldes dando
características
topológicas de la
estructura, para luego
hacer análisis de
fatiga, torsión, presión,
entre otros en el
producto final dando
lugar a la expresión
de los resultados que
pueden ser de manera
gráfica, analítica o
numérica.
Pre-procesamiento
Análisis
Características
topológicas de la
estructura
Flexión
Fatiga
Deformacion
Tracción
Conductividad termica
Post-procesamiento
Numérica
Gráfica
Analítica

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