Diseño de máquina trituradora suministrada con energía solar fotovoltaica para obtener hojuelas de polietileno tereftalato

Abstract

La presente investigación tuvo como objetivo el diseñar una máquina trituradora suministrada con energía solar fotovoltaica para obtener hojuelas de polietileno tereftalato. Esta investigación se realizó debido a que, en el año 2023, la acumulación de botellas de polietileno tereftalato (PET) en la Universidad Nacional de Jaén (UNJ) se ha incrementado de manera significativa en comparación con años anteriores, convirtiéndose en un problema creciente en la gestión de residuos sólidos dentro del campus universitario. La metodología fue de tipo aplicada, de enfoque cuantitativo y con diseño no experimental. El diseño contempla un conjunto triturador conformado por 15 cuchillas y 16 separadores, montados sobre un eje de 670 mm de longitud y 52 mm de diámetro, soportado por 2 chumaceras con rodamientos de 35 mm, capaz de soportar una fuerza por cuchilla de 2362.815 N y un torque del sistema de 117.211 N·m, siendo accionado por un motor eléctrico de 2 HP acoplado a un reductor de 30 rpm. El desempeño estructural fue verificado mediante simulaciones de esfuerzos y factores de seguridad en SolidWorks, obteniéndose resultados dentro de límites admisibles. El sistema energético se dimensionó con 4 paneles solares de 461.16 W, una batería de 48 V – 200 Ah, regulador de carga 150 V – 45 A, inversor de 4000 W, conductores eléctricos de 6 m (6 mm²), 2 m (6 mm²) y 2 m (10 mm²), además de 2 estructuras metálicas para los paneles, garantizando el suministro estable de energía. Los resultados confirman que el sistema propuesto es técnica y energéticamente factible, contribuyendo al aprovechamiento de residuos sólidos y al uso de energías renovables como una alternativa sostenible y replicable. Se llego a la conclusión que a través de la estadística se determinó la cantidad diaria de botellas plásticas de polietileno tereftalato generadas en la población de estudio (2157 estudiantes). Inicialmente se realizó una encuesta piloto aleatoria a 20 personas, a partir de la cual se estimó el tamaño de muestra, obteniéndose posteriormente un total de 266 encuestas aplicadas a estudiantes. Con base en los resultados obtenidos, se estableció un consumo promedio de 322 botellas plásticas por día. Asimismo, considerando el peso promedio por botella, se determinó que la cantidad de material a triturar corresponde aproximadamente a 6.4 kg/día. Estos resultados evidencian la presencia significativa de residuos plásticos PET, lo que justifica el diseño y simulación de una máquina trituradora orientada a su aprovechamiento.