maquina desfibradora

INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

SECCIN D E ESTUDIOS DE POSGRADO E INVESTIGACIN

DISEO DE UNA MQUINA DESFIBRADORA DE DESPERDICIO TEXTIL (TELAS BASE ACRLICO O POLISTER) PARA OBTENER UN PRODUCTO CONOCIDO COMO BORRA.

T E S I S QUE PARA OBTENER EL GRADO DE M A E S T R O E N C I E N C I A S C O N E S P E C I A L I D A D E N I N G E N I E R A M E C N I C A P R E S E N T A ING. RICARDO RODRGUEZ ALARCN

DI RECTOR: DR. LUIS HCTOR HERNNDEZ GMEZ

MXICO, D. F. ABRIL 2005

D E D I C A T O R I A:

A dios y a mis padres por darme la existencia. Principalmente dedico este trabajo a mi esposa Susana Rodrguez

Rodrguez por su paciencia, comprensin y su gran sacrificio para crear y

educar a nuestros hijos mientras yo realizaba los trabajos de maestra.

A mis hijos: Perlita, Tacesitos y Richardito; ustedes son mi motivacin e inspiracin para este y otros muchos proyectos gracias por su cario.

A mi suegra Mara Rodrguez Villegas, m hermana Irma Rodrguez Alarcn

y a m cuada Osbelia Rodrguez Rodrguez gracias por su apoyo

incondicional y comprensin hacia m familia mientras yo realizaba este

proyecto.

A G R A D E C I M I E N TO

Primeramente m agradecimiento especial al C. Rector de la Universidad

Tecnolgica de la Sierra Hidalguense M. en C. Sergio Figueroa Balderas por su apoyo incondicional y por la oportunidad brindada para

incorporarme a este proyecto de maestra del padrn de excelencia del

Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa(CONACYT).

Al Ing. Martn Escudero Campos director de la carrera de procesos de

produccin gracias por su apoyo.

Al Instituto Politcnico Nacional, a la Escuela Superior de Ingeniera

Mecnica y Elctrica unidad Zacatenco, principalmente a la Seccin de

Estudios de Posgrado e investigacin por permitirme desarrollar mis

estudios de maestra.

Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnologa (CONACYT) y a la Universidad

Tecnolgica de la Sierra Hidalguense (UTSH) por el apoyo econmico en

mis estudios de maestra.

Mis ms sincero agradecimiento al director de m tesis Dr. Lus Hctor Hernndez Gmez por sus consejos, apoyo y su valiosa ayuda durante toda m instancia en la maestra.

M respeto y agradecimiento a todos los miembros de la comisin revisora

de m tesis; especialmente al M. en C. Gabriel Villa y Rabasa y al Dr.

Guillermo Urriolagoitia Caldern.

C O N T E N I D O

PGINA NDICE DE FIGURAS I

NDICE DE TABLAS III

GLOSARIO IV

SIMBOLOGA VI

RESUMEN VIII

ABSTRACT IX

JUSTIFICACIN X

OBJETIVO GENERAL XI

ANTECEDENTES GENERALES XII

INTRODUCCIN 1

CAPTULO I GENERALIDADES SOBRE LA

INDUSTRIA TEXTIL. 1.1 Antecedentes de la industria textil.

1.1.1 poca prehispnica.

1.1.2 poca colonial.

1.1.3 Materiales colorantes.

1.2 Los rezagos en la industria nacional.

1.3 Antecedentes de las fibras para la industria textil.

1.4 Clasificacin de las fibras.

1.5 Propiedades de las fibras.

1.6 Estructura externa o morfolgica.

1.6.1 Longitud.

1.6.2 Dimetro, tamao o diner.

1.6.3 Forma de la seccin transversal.

1.6.4 Contorno de la superficie.

1.6.5 Rizado.

1.6.6 Partes de las fibras.

1.7 Estructura interna o distribucin molecular.

1.8 Identificacin de las fibras.

1.8.1 Inspeccin visual.

1.8.2 Prueba de combustin.

1.8.3 Prueba al microscopio.

1.8.4 Pruebas de solubilidad.

1.9 Sumario.

1.10 Referencias.

CAPTULO II DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL

PRODUCTO. 2.1 Ciclo de vida econmico de la mquina desfibradora.

2.2 Ciclo de vida fsico de un producto de la mquina desfibradora.

2.3 Fases del ciclo de vida.

2.3.1 Introduccin

2.3.2 Desarrollo.

2.3.3 Madurez.

2.3.4 Declive.

2.4 Utilidad del concepto de ciclo de vida.

2.5 Anlisis de la cartera de productos.

2.6 Elementos del ciclo de vida.

2.6.1 Fases.

2.6.2 Entregables.

2.7 Tipos de modelos de ciclo de vida.

2.7.1 Ciclo de vida lineal.

2.7.2 Ciclo de vida con prototipo.

2.7.3 Ciclo de vida en espiral.

2.8 Objetivo de cada fase.

2.9 La calidad y desarrollo del producto.

2.10 Sumario.

2.11 Referencias.

CAPTULO III METODOLOGA Y ANLISIS DEL CASO DE ESTUDIO.

3.1 Comprensin del problema.

3.2 Necesidad.

3.3 Planteamiento del problema.

3.4 Alcances.

3.5 Introduccin a la metodologa de diseo.

3.6 Enfoque de diseo.

3.7 Los diferentes problemas de diseo mecnico.

3.8 Proceso de diseo basado en el concepto de ciclo de vida del producto.

3.9 Desarrollo de especificaciones.

3.9.1 La tcnica QFD (Quality Function Deployment).

3.9.1.1 Identificacin del cliente.

3.9.1.2 Determinacin de los requerimientos del cliente.

3.9.1.3 Ponderacin de los requerimientos del cliente.

3.9.1.4 Estudio de comparacin (benchmarcking).

3.9.1.5 Traduccin de los requerimientos del cliente en trminos

mensurables de ingeniera.

3.9.1.6 Fijacin de metas de diseo.

3.10 Metodologa del diseo conceptual.

3.10.1 Revisin de los requerimientos del cliente.

3.10.1.1 Lmites del sistema.

3.10.2 Descomposicin funcional.

3.10.3 Generacin de conceptos.

3.10.4 Evaluacin de conceptos.

3.11 Sumario.

3.12 Referencias.

CAPTULO IV DISEO DE LA MQUINA.

4.1 Diseo funcional.

4.2 Mecanismo de desfibrado.

4.2.1 Seleccin del resorte.

4.2.2 Seleccin del motor adecuado:

4.2.2.1 Para rodillo alimentador y de la banda transportadora.

4.2.2.2 Para el tambor giratorio.

4.2.3 Desarrollo de los ejes:

4.2.3.1 Del rodillo alimentador y de la banda transportadora.


4.2.4 Seleccin de rodamientos.


4.2.4.2 Para el rodillo alimentador.

4.2.4.3 Para los rodillos de la banda alimentadora.

4.2.5 Seleccin de tornillera.

4.2.6 Desarrollo de los clavos.

4.2.7 Clculo de las uniones soldadas.

4.7.2.1 En el tambor giratorio.

4.2.7.2 En la estructura base.

4.2.8 Banda alimentadora.

4.2.9 Espesor del soporte omega resorte.

4.2.10 Clculo de los tornillos del soporte.

4.2.11 Clculo de la transmisin por correas.

4.2.11.1 Datos de diseo para el tambor giratorio.

4.2.11.2 Datos de diseo para el rodillo alimentador y banda

alimentadora.

4.2.12 Seleccin de las cuas:

4.2.12.1 Para el eje del tambor giratorio.

4.2.12.2 Para el eje del rodillo alimentador.

4.2.12.3 Para el eje de la banda alimentadora.

4.3 Maestro de partes o estructura del producto.

4.4 Anlisis econmico.

4.4.1 EL costo de produccin y el desarrollo del producto.

4.4.2 El tiempo de desarrollo del producto.

4.4.3 El costo de desarrollo del producto.

4.4.4 Valor presente neto (VPN).

4.4.5 Rendimiento de la inversin.

4.4.6 Periodo de tiempo para la recuperacin de la inversin.

4.4.7 Relacin Beneficio/costo (B/C).

4.5 Evaluacin de resultados.

4.6 Sumario.

4.7 Referencias.

CONCLUSIONES

RECOMENDACIONES PARA TRABAJOS FUTUROS.

ANEXOS I

ANEXOS II

ANEXOS III

ANEXOS IV

I

NDICE DE FIGURAS

Figura No. 1 Mapa de la Repblica mexicana. Figura No. 2 Mapa del Estado de Hidalgo. Figura No. 3 Estructura del valor bruto de la produccin de la sierra central. Figura No. 1.1 Malacate egipcio, Dinasta XVIII, Museo Britnico. Figura No. 1.2 a) Venus de Lespugue original, Francia (20, 000 a. C.)

Figura No. 1.3 b) Venus de Lespugue esquema, Francia (20, 000 a. C.)

Figura No. 1.4 Fragmento de lino egipcio.

Figura No. 1.5 Representacin egipcia del cultivo de lino.

Figura No. 1.6 Fragmento de un textil de Puebla.

Figura No. 1.7 Manto de San Miguel Zinacantepec, del s. XVIII.

Figura No. 1.8 Mujer mazahua bordando.

Figura No. 1.9 Clasificacin de las fibras.

Figura No. 1.10 (Izquierda) Hilo de filamento texturizado.

(Derecha) Hilo de filamento normal.

Figura No. 1.11 Fibra corta elaborada por el hombre.

Figura No. 1.12 Cable de filamento.

Figura No. 1.13 Secciones transversales tpicas y contornos de las fibras.

Figura No. 1.14 Polmeros cristalinos a) No orientados. b) Orientados.

Figura No. 1.15 Aspectos de la fibra antes y despus del estirado.

Figura No. 2.1 Etapas en el desarrollo del producto.

Figura No. 2.2 Ciclo de desarrollo de la mquina desfibradora.

Figura No. 2.3 Ciclo de vida del producto.

Figura No. 2.4 Esquema general de operacin de una fase.

Figura No. 2.5 Ejemplo de ciclo lineal para un proyecto de construccin.

Figura No. 2.6 Sub-ciclo de prototipado.

Figura No. 2.7 Ciclo de vida en espiral.

Figura No. 3.1 Tiradero de basura.

Figura No. 3.2 Telas separadas y empacadas.

Figura No. 3.3 Enfoque de diseo.

Figura No. 3.4 El proceso de diseo del producto.

II

Figura No. 3.5 Mquina Smith and Furbush (I).

Figura No. 3.6 Mquina Foremost Grinder (II).

Figura No. 3.7 Mquina MUDRICK 42" (III).

Figura No. 3.8 Mquina ARP CS-3000 (IV).

Figura No. 3.9 Funcin mecnica de la mquina.

Figura No. 3.10 Diagrama tipo pulpo de los lmites y entorno del sistema.

Figura No. 3.11 Clacificacin de las funciones de servicio.

Figura No. 3.12 Diagrama funcional A-0.

Figura No. 3.13 Anlisis funcional descendiente.

Figura No. 3.14 Anlisis funcional A4, subfunciones A41, A42, y A43.

Figura No. 3.15 Generacin de conceptos de diseo.

Figura No. 3.16 Matriz morfolgica para la mquina.

Figura No. 3.17 Evaluacin de conceptos (opcin No. 1).



Figura No. 3.20 Matriz morfolgica de decisin.

Figura No. 4.1 Representacin del diseo Funcional

Figura No. 4.2 Mecanismo de desfibrado.

Figura No. 4.3 a) Resorte helicoidal con carga axial b) Diagrama de cuerpo

libre que indica que el alambre queda sometido a cortante

directo y a cortante torsional.

Figura No. 4.4 Prueba de compresin en las telas.

Figura No. 4.5 Mecanismo alimentador.

Figura No. 4.6 Diagrama de cuerpo libre (seccin transversal rodillo

alimentador).

Figura No. 4.7 Diagrama de cuerpo libre (seccin transversal rodillo banda

alimentadora).

Figura No. 4.8 Flecha sometido a par torsor por transmisin de potencia.

Figura No. 4.9 Representacin de la flecha de transmisin.

Figura No. 4.10 Grfica de las cargas.

Figura No. 4.11 Grfica de fuerza cortante.

Figura No. 4.12 Grfica de momento flexionante.

III









Figura No. 4.21 Representacin de la Fuerza de reaccin en un rodamiento.

Figura No. 4.22 Representacin de la Fuerza en los clavos.

Figura No. 4.23 Representacin de la Fuerza en las uniones soldadas del

tambor.

Figura No. 4.24 Representacin de la Fuerza en las uniones soldadas de la

estructura.

Figura No. 4.25 Grfica de las cargas en la estructura.

Figura No. 4.26 Grfica de la fuerza cortante en la estructura.

Figura No. 4.27 Grfica del momento flexionante en la estructura.

Figura No. 4.28 Banda transportadora.

Figura No. 4.29 Geometra bsica de una transmisin por bandas.

Figura No. 4.30 Estructura del producto.

NDICE DE TABLAS Tabla No. 1.1 Clasificacin de de las fibras.

Tabla No. 3.1 Clasificacin de los requerimientos.

Tabla No. 3.2 Ponderacin de los requerimientos deseables.

Tabla No. 3.3 Comparacin de requerimientos.

Tabla No. 3.4 Traduccin de los requerimientos.

Tabla No. 3.5 Despliegue de funciones de calidad. Tabla No. 4.1 Tamao de cua VS Tamao de flecha.

Tabla No. 4.2 Maestro de partes o estructura del producto.

Tabla No. 4.3 Ingreso / desembolso anual.

IV

GLOSARIO ACELERACIN ANGULAR. Se define como la rapidez de cambio de su velocidad

angular con respecto al tiempo.

AGLOMERADOS. Agregacin natural de substancias minerales.

ALOJAMIENTO. Accin y efecto de dar alojamiento a un viajero.

ALTIPLANO. Llanuras altas en forma de macetas.

ARQUEOLOGA. Ciencia que estudia las artes y los monumentos de la

antigedad.

ASTA. Lanza o pica de los antiguos romanos, como el palo de una bandera.

BUCLE. Rizo helicoidal del cabello.

CABECERA. Parte de la cama donde se pone la cabeza.

CENTROIDE. Es la ubicacin del centro instantneo para todas las fases

posibles de un mecanismo, describiendo curvas o lujares geomtricos.

CESTERA. Taller o tienda de las personas que hacen canastas grandes.

CORDEL. Cuerda generalmente delgada a lnea recta.

DEIDAR. Ser divino, es el nombre que recibieron los falsos dioses.

DELIBERAR. Consultar y discutir una cosa o materia: los jueces deliberan a

puerta cerrada.

DELINEAR. Trazar dibujar una cosa.

ESCARPADOS. Declives De terrenos con subidas muy empinadas.

ESTRUCTURA. Son partes fijas sin movimiento alguno.

ETIMOLOGA. Ciencia que estudia el origen de las palabras.

FESTN. Guirnalda de flores, frutas y hojas. Bordado de cadeneta en forma de

ondas o puntas.

FILAMENTO. Cuerpo en forma de hilo.

FUERZA. Accin de un cuerpo que acta sobre otro con caractersticas de lujar

de aplicacin, direccin, sentido y magnitud.

GLASTO. Planta crucfera de cuyas hojas se saca un color parecido al ail.

INCIPIENTE. Es un mal comienzo, no convence con el objetivo.

INFIMA. Es cuando las cosas estn por debajo de lo esperado.

ISTROPO. Se les llama as los materiales que tienen las mismas propiedades en

todas las direcciones.

V

LIXIVIADOS. Accin y efecto de disolver en agua una sustancia alcalina.

MACIZO. Grueso, fuerte, que no esta hueco.

MQUINA. Es un conjunto de mecanismos que transmiten movimientos, fuerzas

y transforman un tipo de energa en otra. Es decir que transmiten fuerza desde

la fuente de energa hasta la resiste.

MQUINA DESFIBRADORA. Es la que realiza la operacin de desfibrado que

consiste en hacer pasar las telas a travs de un par de rodillos o cilindros

alimentadores acanalados, que hacen presin sobre las telas y un tambor

giratorio que est rodeado de una gran cantidad de clavos con punta afilada, que

deshacen la torsin de los hilachos de las fibras.

MASA. Cantidad de materia de un cuerpo segn lo miden su volumen y

densidad.

MORDENTE. Adorno del canto que consisten en una doble apoyatura o en

especie de quiebre.

MORO. De la antigua Mauritania, un guerrero indgena mahometano.

MOVIMIENTO. Es el cambio de posicin de un cuerpo con respecto a un sistema

de referencia.

MOVIMIENTO ABSOLUTO. Su punto de referencia es fijo.

MOVIMIENTO RELATIVO. Se considera cuando se toma un punto de referencia

en movimiento.

PASTE. Planta cucurbitceas, cuyo fruto contiene un tejido fibroso usado como

esponja. Gnero de plantas parsitas filamentosas que viven en los rboles.

PESO. Es la fuerza de gravedad que acta sobre una masa.

PRECEPTO. Mandato, orden, regla, obligacin de servir con los mandatos de la

iglesia en determinados das o fiestas.

PRENDA. Piezas que se utilizan para vestir.

RASGADO. Muy abierto o muy grande en su lnea o muy desenvuelto.

VELOCIDAD ANGULAR. Se define como la cantidad vectorial cuya direccin es

la misma que el eje instantneo de rotacin.

VESTIGIO. Es una seal de un paseo, como dejar una huella.

VINCULAR. Relativo a una atadura, lazo, la unin de una persona o cosa con

otra.

VI

SIMBOLOGIA A rea, coeficiente de intercepcin, ingresos esperados

A Variante de rea

a Distancia

B Coeficiente, vida o duracin

B/C Relacin Beneficio/Costo

b Distancia

BAN Beneficia Anual Neto

C ndice de resorte D Dimetro medio d Dimetro del alambre

E Energa, Mdulo de elasticidad

e Distancia, excentricidad, eficiencia

F Fuerza

Fs Fuerza esttica

F1 Cantidad futura de dinero

f Coeficiente de friccin, frecuencia

F Variante de fuerza, vector fuerza

G Mdulo de rigidez

g Aceleracin de la gravedad

H Potencia

HB Grado de dureza Brinell

h Distancia, Espesor

I Momento de inercia de masa, segundo momento de rea.

i inversin

IT Inversin Total

J Segundo momento polar de rea

K Coeficiente de torsin

Ks Factor de correccin de esfuerzo cortante

k Constante de rigidez, Factor de modificacin de lmite de fatiga.

L Longitud, duracin o vida, avance

l longitud

VII

Ls Longitud libre

Lo Longitud comprimida

M Momento (de fuerza)

M Vector momento (de fuerza)

m Masa, pendiente de la recta, exponente de endurecimiento por deformacin

N Fuerza normal, nmero, velocidad de rotacin

n Factor de seguridad, factor de carga, velocidad de rotacin

P Fuerza, presin, carga unitaria

p Paso, presin, probabilidad

P/A Factor de valor presente para serie de pagos uniformes

P/F Factor de valor presente para pago nico

R Radio, fuerza de reaccin, confiabilidad, grado de dureza Rockwell,

relacin de esfuerzo

R Vector fuerza de reaccin

r Coeficiente de correlacin, radio

Sy Resistencia a la cedencia

Sut Resistencia a la tensin

Ssy Esfuerzo torsional mximo

Ssw Esfuerzo permisible en soldadura

T Temperatura, Tolerancia, Momento de rotacin torsin

t Espesor, distancia, tiempo

V Velocidad lineal, fuerza cortante

v Velocidad lineal

VPN Valor Presente Neto

ys Compresin del resorte

Z Coordenada, mdulo de seccin

Zp Tensin por esfuerzo de corte

z Coordenada, desviacin unitaria

Coeficiente de friccin

Esfuerzo cortante

max Esfuerzo mximo

Velocidad angular, frecuencia circular

VIII

RESUMEN Se disea una mquina desfibradora de desperdicio textil (telas base acrlico

polister) para obtener un producto conocido como Borra con caractersticas

especificas, en la que para su manufactura se puede usar procesos de

produccin convencionales y utilizar tanto materiales como mano de obra

nacionales.

Una mquina desfibradora realiza la operacin de desfibrado que consiste en

hacer pasar las telas a travs de un par de rodillos o cilindros alimentadores

acanalados, que hacen presin sobre las telas y un tambor giratorio que est

rodeado de una gran cantidad de clavos con punta afilada, que deshacen la

torsin de los hilachos de las fibras, el mecanismo de desfibrado se encuentra

montado sobre una armadura de perfil extruido de acero estructural mecano-

soldada.

El contenido del trabajo esta formado por el desarrollo de los clculos, seleccin

de los materiales, diseo de los componentes, subensambles, ensambles y un

anlisis econmico; que son resultado de haber utilizado la metodologa de

diseo por ciclo de vida. La metodologa descrita es una combinacin de mtodos

que involucra al QFD (Quality Function Deployment), y se aplica principalmente

en la solucin de problemas de diseo mecnico.

El diseo se realiza para contribuir de manera directa a formar parte de la

solucin de la problemtica que representa la contaminacin ambiental

principalmente en lo que respecta a los desperdicios de tela de las industrias

textiles que al convertirlos en borra traer un beneficio econmico para los

usuarios.

Al disear la mquina se cuido los aspectos de seguridad, economa y

confiabilidad poniendo gran atencin a los aspectos estticos del ensamble, de tal

manera que la forma y la apariencia sea lo ms agradable posible.

IX

ABSTRACT

In this work is designed a textil waste shredder machine (clotes based on acrylic

or polister material) in order to get a product named as Borra with especified

characteritics, wich to be manufactured it can be used convencianal

manufacturing processe and use as materials as notional labor.

A shredder machine makes the task of shreded that consist in pass the clothes

through a pair of grooved feed roller, that pres the clothes over a gyratory drum

wich has a large quantity of sharp nails around it that undo the torsion of the

thread of the fibres, the shreded mechanism is installed over a truss of structural

shape of steel soldered.

The content of this work is developed for the estimetes, selection of materials,

design of the components, subassemblies, assemblies and an economic analysis,

wich are results from to have used the methogology of design by life cicle. The

described methodology is a combination of methodos wich involve QFD (Quality

Function Deployment) and is applied to the solution of problems in the

Mechanical Design.

The design is carried out to contribute in direct way to from part of the solution

of the problematical wich represents the ambiental pollution, mainly with regard

to the textile waste from the textile industries that when they are maked to

Borra, it will bring economic profit to the users.

At design the machine the segurity, economic and reability respects were

considered taking great care to the esthetic respects of the essembly in such a

way that the from and the appearence are acepted as it is possible.

X

J U S T I F I C A C I N

Gran cantidad de productos de uso diario, llegan a nuestros hogares, escuelas o

lugares de trabajo. Existe una gran variedad de estos productos entre los cuales

podemos encontrar latas, empaques, envolturas, botellas, objetos de vidrio, etc.

El incremento de la poblacin y el consumo exagerado de objetos innecesarios

desechados, casi siempre en un periodo corto, acarrea la demanda cada vez

mayor de bienes de consumo, muchos de los cuales se presentan envueltos en

papel, plstico o cartn; a esto se suma la abundante propaganda y publicidad

impresa en papel y repartida en la va pblica y que, casi siempre, es arrojada a

la calle.

La proporcin de los diferentes materiales vara pero en nuestros das siempre

predominan el papel, los textiles y los plsticos. Existen varias ideas de lo que

significa el concepto de basura, pero la mayora de ellas coinciden en que se trata

de todos los desechos mezclados que se producen como consecuencia de las

actividades humanas, ya sean domsticas, industriales, comerciales o de

servicios. Tambin se considera como basura los objetos de los que se deshace

porque dejaron de prestarnos utilidad, tales como: grabadoras, cmaras

fotogrficas, licuadoras, y mucho ms que, de hecho no son basura, porque

podran ser usados nuevamente, en forma total o parcial. Da a da, se aumenta

la generacin de desechos, ya sean slidos o gaseosos. La contaminacin de los

suelos puede ser un proceso irreversible y, adems, facilita la introduccin de

txicos en la cadena alimenticia.

Los textiles son hermosos para su uso, son durables, cmodos y fciles de

conservar, satisfacen las necesidades primarias de cubrir el cuerpo humano,

pero es necesario que se haga algo acerca de los sobrantes y desperdicios que se

obtienen en la manufactura de stos, ya que a travs de un reproceso se pueden

incorporar a la naturaleza o reutilizarlos en otros productos, y as evitar que sean

arrojados a los basureros municipales a los ros, en las calles convirtindose en

verdaderos tapones en los drenajes pblicos o en su defecto que sean quemados

al aires libre arrojando partculas contaminantes.

XI

El diseo de una mquina desfibradora de desperdicio textil (telas base acrlico o

polister) para obtener un producto conocido como Borra, abre un panorama

para su uso; por este motivo en el siguiente trabajo de tesis se analizar la

ingeniera de diseo de la mquina propuesta y este paso nos dar el inicio a la

manufactura de la mquina, que ser parte de la solucin para que el

desperdicio textil (telas base acrlico o polister) no sean tirados, ni quemados en

los tiraderos municipales convirtindose en focos de contaminacin como se ha

venido haciendo en la actualidad, debido a que no contamos en nuestro pas con

empresas que se dediquen a la manufactura de mquinas desfibradoras de

desperdicio textil, las mquinas desfibradoras que actualmente existen en

nuestro pas son de origen norteamericano, lo que hace difcil su adquisicin

para las empresas textiles.

OBJETIVO GENERAL: Disear una mquina desfibradora de desperdicio textil (telas base acrlico o

polister) para obtener un producto conocido como BORRA, para evitar que estos

sean quemados al aire libre o terminen en los tiraderos municipales de basura

convirtindose en agentes contaminantes.

OBJETIVOS ESPECFICOS: Establecer una metodologa de diseo para la mquina desfibradora de

desperdicios textiles.

Dibujar y seleccionar los materiales requeridos en el diseo.

Realizar un estudio econmico.

XII

ANTECEDENTES GENERALES

UBICACIN GEOGRFICA DE ZACUALTIPN DE NGELES ESTADO DE HIDALGO. La sierra central es un macizo montaoso que se localiza en la zona centro-

oriente del estado de Hidalgo[1.1]; abarca los municipios de Eloxochitln, Jurez

Hidalgo, San Agustn Metzquititln, Molango de Escamilla, Tianguistengo,

Xochicoatln y Zacualtipn de ngeles, mismos que en conjunto ocupan una

superficie de 2, 605.8 km2, es decir, casi una sptima parte del total del estado.

La sierra central, tambin denominada sierra alta, comienza a delinear sus

escarpados cerros a escasas horas de transitar por el altiplano central que va de

la ciudad de Mxico hasta la salida del municipio de Atotonilco el Grande;

denominada por elevaciones que llegan hasta los 2000 m.s.n.m. La zona

presenta gran variedad de climas y ambientes ecolgicos.

Para el nombre de Zacualtipn se consideran dos interpretaciones etimolgicas:

La primera la hace derivar de Tzacualli que significa montculo pirmide,

pero, como no existen vestigios de montculos, se recurre a la interpretacin del

cronista Peafiel del Instituto Hidalguense de Cultura (1990) quien dice que

Tzacualli viene de Tzaloa Zaloa, que quiere decir hacer pared, y cualli, cosa

buena, por lo que Tzacualpan significa: donde se hacen paredes, o donde se

construye bien. El municipio colinda al norte con Tianguistengo y con el estado

de Veracruz, al sur con Metzquititln, al este con el estado de Veracruz y al oeste

con Metztitln y Xochicoatln.

Desde principios del siglo XX, Zacualtipn era uno de los principales centros de

poblacin de la sierra central; en 1910 contaba con 21, 087 habitantes, aunque

Metztitln y Molango tenan una poblacin ligeramente superior. A fines de los

aos cincuentas, se registra un descenso demogrfico en todos los municipios de

la sierra excepto en Zacualtipn, donde, por el contrario, hay un crecimiento

poblacional que ha llegado a los aproximadamente 24, 899 habitantes[1.2], el

crecimiento poblacional en este municipio se debe principalmente al desarrollo

de una industria textil de pequea dimensin, favorecido por su posicin

XIII

geogrfica en la sierra central como puerto de trnsito de comerciantes y

mercaderes hacia municipios del estado y ms all de sus fronteras.

Figura No. 1 Mapa de la republica Mexicana.

Figura No. 2 Mapa del Estado de Hidalgo.

ZACUALTIPN

PACHUCA

XIV

E C O N O M A

Zacualtipn se ha construido en el centro de una industria textil que lo ubica en

una dinmica econmica semejante a la de otros municipios del estado. La

manufactura textil es importante, pues representa casi el 90% de la produccin

industrial de la micro regin y genera ms de mil empleos permanentes [1.3], en

ms de 40 establecimientos que operan en una media de 25 trabajadores. A

pesar del peso de la manufactura en Zacualtipn, sta se ha desarrollado con

base en la ocupacin de una mano de obra escencial- mente muy barata, ya que

poco menos de un tercio de su poblacin ocupada recibe ingresos menores a un

salario mnimo y casi la mitad entre uno y dos salarios mnimos.

L A M A N U F A C T U R A

La fabricacin de ropa en pequeos talleres se remonta a la dcada de los

cuarentas, cuando Gabriel Farah, emigrado sirio-libans, estableci un negocio

de confeccin de overoles [1.4]; ms tarde, el Sr. Vctor Vera impuls este sector

productivo mediante el trabajo por encargo. A si mismo, muchos empresarios de

la actualidad se formaron con la prctica en esta empresa de Vctor Vera, cuando

adquirieron experiencia, crearon sus pequeos negocios textiles. La actividad

manufacturera se ha concentrado en Zacualtipn; en este municipio en la

actualidad operan cerca de 60 talleres o micro empresas maquiladoras

especializadas en la produccin de pantalones y camisa sport y de vestir para

nios y adultos.

Figura No. 3 Estructura del valor bruto de la produccin de la sierra central.

CAPTULO I GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRIA TEXTIL

- 1 -

I N T R O D U C C I N

El alimento, alojamiento y vestido son necesidades bsicas del hombre. Todas

las prendas de vestir estn fabricadas de textiles y los alojamientos se hacen

ms cmodos y atractivos por el uso de estos materiales.

Cada individuo est rodeado por textiles desde su nacimiento hasta su muerte.

Se camina sobre productos textiles o uno se viste con ellos, se sienta en sillas y

sofs cubiertos de tela; se duerme sobre telas y debajo de ellas; los textiles

secan y mantienen secos a los individuos; le ayudan a estar caliente y lo

protegen del sol, el fuego y la infeccin. Los textiles en los vestidos y en el hogar

dan apariencia esttica y varan en color, diseo, y textura. Los usos

industriales y mdicos de los textiles son muy variados y muchos. La industria

automotriz utiliza textiles para fabricar cuerdas para neumticos, vestiduras,

revestimientos para cabeceras, acabados para ventanas, cinturones para

asientos y arneses. Los mdicos y enfermeras usan prendas desechables. Los

soldados y cazadores se protegen con chalecos antibalas y los cinturones de

seguridad hacen menos peligrosos los viajes en automvil.

Los textiles siempre cambian con la moda y para hacer frente a las necesidades

del estilo de vida variable de las personas. Los nuevos desarrollos en procesos

de produccin tambin provocan cambios en los textiles, lo mismo que en las

normas gubernamentales respecto a seguridad, calidad del medio ambiente y

conservacin de la energa. Originando grandes cantidades de basura y residuos

provenientes de los procesos de produccin cmo: el manejo de materiales,

corte, ensamble empaquetado y el manejo final del producto que son arrojados

al basurero municipal o incinerado.

La industria textil es un complejo muy fuerte. Incluye a los productores de

fibras naturales y artificiales; a los encargados de hilatura, tejido, tejido de

punto; tambin a los convertidores, a los que producen hilos y los procesan, los

que producen alfombras y peluches, los productores de aglomerados y a los

acabadores; a los fabricantes de maquinaria y otros.


- 2 -

En el captulo I se mencionan los antecedentes de la industria textil, cmo la

naturaleza nos brinda una serie de recursos que el hombre aprovecha sin

necesidad de alterarlos y que de acuerdo a su capacidad creativa y al

encontrarse con diferentes colorantes y formas, combin toda esta informacin

para adaptarla a su entorno. Al encontrar diferentes fibras naturales las utilizo

para crear nueva s fibras y a travs del tiempo con el cambio tecnolgico y

aunado con la moda se han creado las fibras artificiales, con nuevas formas,

figuras y colores.

En el captulo II se describe el ciclo de vida de la mquina desfibradora el cual

se logra pasando por diferentes actividades; as como los seres humanos

pasamos por diferentes etapas de nuestra vida, tambin un producto los

experimenta en el cambiante mundo del mercadeo.

En el captulo III se plantea a detalle las diferentes etapas del mtodo de diseo

por ciclo de vida, se presenta la informacin requerida conforme la metodologa

lo requiere, desde la obtencin de la informacin, hasta la definicin del plan a

realizar, llegando a un resultado que es la opcin ms viable para el diseo.

En el captulo IV se lleva a cabo la seleccin de los materiales utilizados para

cada elemento, su costo y se evalan resultados comprobando los

requerimientos del cliente con los resultados obtenidos al final del diseo. Se

presenta la solucin obtenida haciendo uso del Diseo Asistido por

Computadora CAD, dibujos de detalle, ensambles y subensambles.

Finalmente se concluye haciendo comentarios acerca de las ventajas de haber

trabajado el diseo de la mquina y de la importante utilidad que brindar a los

ecosistemas para evitar que los desperdicios textiles terminen en los tiraderos

municipales, ros, alcantarillas o que sean quemados a cielo abierto.


- 3 -

CAPTULO I GENERALIDADES SOBRE LA INDUSTRA

TEXTIL.

La naturaleza brinda una serie de recursos que el hombre puede aprovechar sin

necesidad de alterarlos, importante sera poder explicar cundo y cmo surge la

cuestin de cambiarlas. Por ejemplo, cuando el hombre se encontr ante la

caresta de alimento, tuvo que desarrollar determinados materiales, ya sea para

pescar, recolectar, o cazar. Tambin cre herramientas (figura No. 1.1) de piedra

para cumplir con sus propsitos de forma ms eficiente, hasta llegar a conocer

otros con mayor resistencia, entre otros encontramos el slex, el marfil, la

obsidiana, etc.

Figura No. 1.1 Malacate egipcio, Dinasta XVIII, Museo Britnico.

(E.J.W. Barber 1992:46)

Para cubrirse, el hombre utiliz, en un principio, las pieles de animales hasta

descubrir otra clase de materiales, prob con algunas fibras, las cuales le

brindaron mayor comodidad. Al final, stas terminaron por remplazar la piel. El

ser humano es creativo y al observar los colores, las formas de las montaas,

los ros, la integracin de los animales con su naturaleza y el sonido de algunas

aves, combin toda esta informacin para recrearlas con su entorno.

La necesidad de encontrar alimento, como el cubrirse de las inclemencias del

clima, le ayud a progresar imitando algunos aspectos de la naturaleza y crear

las primeras formas para contener alimentos, as como, herramientas, vestido y

cobijo.


- 4 -

1.1 ANTECEDENTES DE LA INDUSTRIA TEXTIL. Los primeros moradores del mundo tenan costumbres y necesidades no muy

diferentes a las nuestras, existen descripciones de las rudimentarias formas de

entierros[1.5], as como las primeras deidades a las que se rindi culto,

incipientes formas de expresin como las pinturas rupestres, los colores que se

utilizaron para crearlas, las figuras que se trataron de representar, as como los

instrumentos que ayudaron a plasmar sus ideas, son detalles que muchas veces

se escapan en la investigacin, ya sea, debido a los cambios climticos, o

porque las capas estratigrficas se alteraron, lo cual no permiti que los restos

se conservaran en ptimas condiciones para su estudio.

Hay que tomar en cuenta que en todas las investigaciones surgen muchos

pormenores, pues lo que se estudia son acontecimientos muy antiguos, de

algunos se recupera informacin, pero la naturaleza no es esttica, todo lo que

vemos hoy en da no se compara con lo que rodeaba a los primeros hombres y

con ello se hace ms complicado el poder rescatar algunos datos que puedan

ayudar a plantear nuevas teoras. Es importante delinear la metodologa con la

que se va a trabajar, en cualquier excavacin se debe tener mucho cuidado con

los materiales que se encuentran para evitar que algn tipo de accidente pueda

fragmentarlos.

Para la arqueologa sera muy importante y de gran valor, descubrir todos los

pequeos detalles de un proceso de trabajo, como la construccin de una

estructura, una prenda de vestir, una herramienta, una pintura mural, etc. tal

vez, para algunos sea informacin insignificante, pero es un aspecto importante

para la arqueologa tomar en cuenta todos los elementos posibles para descifrar

algunas interrogantes que persisten en la actualidad.

De gran relevancia sera descubrir los inicios de los textiles, o de algn tipo de

trenzado incipiente, pero desafortunadamente en Mxico no se tiene mucha

informacin al respecto [1.6]. En la poca prehispnica se encuentran

solamente figurillas de varias culturas en las cuales se representa este arte. Los

cronistas recabaron algunos datos, pero stos tambin son insuficientes.


- 5 -

En el ao de 1953 en la cueva de Lascaux [1.6], en el sudoeste de Francia, el

investigador Abb Glory, al inspeccionar una seccin del piso de la cueva,

encontr una porcin de arcilla y carbonato de cal, material que se rompi entre

sus manos debido a un descuido, cuando la muestra fue analizada en el

laboratorio, se identific que el material corresponda a una pieza de cordel del

periodo Paleoltico. Al parecer el cordel fue un textil que se utiliz desde fechas

muy tempranas en la civilizacin. En la cueva de Alpera Albacete (fig. 1.2), se

encuentra una pintura rupestre que representa a dos mujeres con faldas muy

largas, los especialistas del tema plantean que corresponde a un periodo

agrcola prspero y a un arte textil desarrollado. Algunos investigadores

plantean que una de las representaciones ms antiguas de hilo trenzado que se

conocen, se encuentra en la figurilla de la Venus de Lespugue, cuya antigedad

es de 5,000 aos [1.7]. Este tipo de figurillas se han encontrado al oriente y

poniente de Europa, se piensa que representan la maternidad o algn tipo de

deidad relacionada con el hogar (fig. 1.3).

Figura No. 1.2 a) Venus de Lespugue original, Francia (20, 000 a. C.)

Figura No. 1.3 b) Venus de Lespugue esquema, Francia (20, 000 a. C.)


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Las fibras ms importantes y antiguas que se conocen del Viejo Mundo son el

lino, la lana, el algodn y la seda. El primero [1.6], de acuerdo con numerosos

estudios, es la ms antigua de todas las fibras, pertenece a un amplio grupo, las

cuales se obtienen de los tallos y hojas de las plantas. La investigadora y

experta en textiles M. D. C. Crawford, seala que una de las muestras ms

antiguas de lino que se conocen fue encontrada en la primitiva cultura de

Badarian del Nilo que data del 5000 a. c. Este material fue muy usado por los

egipcios (figura 1.4), se encuentran representaciones del cultivo y de la forma en

como era tratada esta fibra en algunas tumbas (figura 1.5). Los egipcios

utilizaban el lino como elemento principal para confeccionar sus vestidos.

Figura No. 1.4 Fragmento de lino egipcio.

El algodn (Gossypium hisutum) se descubri en el valle del Indo alrededor del

3000 a. C, es un material que tiene un origen muy oscuro debido a que existe

una gran incgnita sobre su uso en las culturas asiticas y americanas.

Algunos investigadores como Crawford, (1924) sealan que en Amrica existen

muestras muy antiguas, inclusive ms que en Europa. En su libro: The heritage

of cotton [1.6], seala que Espaa fue la primera nacin en conocer este

material en sus dos aspectos ms importantes; como cultivo y fibra textil. Los

moros lo introdujeron en este pas en los siglos IX y X.


- 7 -

Figura No. 1. 5 Representacin egipcia del cultivo de lino.

En Amrica el primer punto de origen del algodn se encuentra en el Per. En

Meso Amrica fue reportado en las excavaciones que realiz McNeish en el valle

de Tehuacn. El encontr en el Valle de Tehuacn Gossypium hirsutum. Se han

suscitado grandes debates al respecto, por lo que algunos investigadores

sostienen que el algodn mesoamericano, es el resultado del cruce entre

algodn silvestre americano y una especie domstica de Asia trada a travs del

Pacfico por habitantes de Polinesia. Gerstel [1.6] estudi el problema desde un

punto de vista gentico, sugiere una ruta transatlntica de una especie del Viejo

Mundo que lleg al continente americano y que a su juicio, habra contribuido a

la hibridacin. (Mastache, 1966:5). Algunos botnicos postulan que la

hibridacin es imposible, por las caractersticas tan diferentes, y porque no

pertenecen a una misma especie. En cuanto a la lana, sta proviene del valle del Eufrates, su uso se remonta a

los aos 4200 y 3500 a. C., aproximadamente [1.6]. Su uso tiene que ver con la

domesticacin de las ovejas. Los restos ms antiguos de estos animales han

sido encontrados en la cultura Bandaria, en Egipto y tambin, en los niveles

neolticos de la cultura que habit el Lago suizo, sin embargo, no existen

evidencias de que en este tiempo la lana haya sido aprovechada como textil,

pues al parecer los animales solamente se desollaban para comerse.


- 8 -

1.1.1 POCA PREHISPANICA. En Mxico se han encontrado evidencias de textiles muy bien preservados,

sobre todo en las zonas ridas, al norte del pas [1.6]. En el interior de las

cuevas es donde se han hallado los mejores restos, sin embargo, las

alteraciones climticas y los saqueos no permiten obtener datos importantes,

como el de conocer el proceso de su especializacin, el trabajo que se llev a

cabo con varios materiales vegetales y que despus fueron remplazados por

otros tipos de fibras. En algunas regiones, como en Durango, se han encontrado

fragmentos conservados de textiles y de cestera muy incipiente.

En el centro del pas ocurre lo contrario, debido a que las condiciones

climatolgicas son muy diferentes. En Tlatelolco, por ejemplo, se encontr un

fragmento de textil rescatado durante las excavaciones que realiz Barlow,

Antonieta Espejo y Pablo Martnez del Ro, entre otros. Su hallazgo fue un caso

excepcional, pero no imposible, debido a que las condiciones del subsuelo en el

centro de la ciudad de Mxico permiten la conservacin de esta clase de

materiales. Su estudio, sin embargo, no se realiz con la precisin debida. Aos

ms tarde, en este mismo sitio, se report un nuevo hallazgo durante la

temporada de siembra en el campo de 1989.

Por las condiciones de humedad, estos fragmentos se encuentran en situaciones

crticas, ya que pierden su color y solidez. Adems, en las muestras recuperadas

es difcil encontrar la direccin que tuvieron los tejidos.

Un material comn que se emple en Mxico fue el ixtle, utilizado por los

habitantes de la zona norte del pas. Es una fibra que se extrae de plantas que

crecen de forma silvestre y en todas las regiones semidesrticas. El ixtle que se

extrae de las pencas del maguey es resistente y se hila de distintos gruesos, los

filamentos son muy largos. El proceso de trabajo para obtener hilos no difiere

mucho del algodn. El henequn es otra fibra noble y fcil de colorear, su

cultivo se realiza principalmente en Yucatn.


- 9 -

1.1.2 POCA COLONIAL. Durante la Colonia existi una industria textil que consisti en combinar

textiles con plumas de aves preciosas. Esta tcnica es de origen prehispnico, y

continu practicndose despus de la Conquista debido a que fue muy

apreciada por los espaoles. Se tiene por ejemplo, un fragmento textil de

Puebla, cuya historia desafortunadamente no se conoce (Fig.1.6); un manto de

San Miguel Zinacantepec, del s. XVIII, [1.6] que se encuentra en el Museo

Nacional del Virreinato, Tepozotln (Fig. 1.7). Este manto es muy importante,

est hecho de tres lienzos que forman un manto de plumn, cuyo uso al parecer

fue ceremonial. La trama del tejido bsico lo componen: hilo de algodn torcido

a mano, combinado con un material muy frgil. Se distinguen los elementos

decorativos a manera de festn, o gua azul que ondea al borde de los cuatro

lados de la tela combinados con ornamentos florales. A cada lado de los motivos

florales se aprecian representaciones de lo que parecen ser tigres o leones con

manchas; otras parecen ser de venados, con sus astas y cola pequea, otra

variante tiene la apariencia de un perro. Dentro de los espacios creados por la

gua ondulante se distinguen pjaros con las alas extendidas con lo que parece

ser una corona colocada en cada lado de la cabeza.

Figura No. 1.6 Fragmento de un textil Figura No. 1.7 Manto de San Miguel

de Puebla. Zinacantepec, del s. XVIII Corts introdujo a Mxico la seda (material proveniente de China, cuyo origen se

remonta al ao 1400 a. c.) y otros materiales como el lino. Sin embargo, no se

tiene mayor informacin, ya que fueron reemplazados por una gran variedad de

especies naturales.


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1.1.3 MATERIALES COLORANTES. El color es un elemento que permanece a lo largo de la historia textil y es an

ms antiguo que la necesidad del vestido. Se tienen ms referencias de tintes en

Europa que en Amrica, [1.6] pero no por esto, su importancia ha sido menor en

este continente.

Entre las principales plantas del Viejo Mundo que fueron utilizadas para

realizar tintes se encuentra la hierba paste o glasto, la cual reproduce tonos

azules y verdes; la rubia, que se obtiene de las races de algunas plantas. Los

tonos son muy obscuros y rojos intensos. En el Lejano Oriente y en la India se

aprovech un gusanillo denominado querms, el cual se engendra dentro del

coco de lagrana. Los tonos que se obtienen son escarlatas. Los tonos amarillos

se obtienen de algunas flores y el matiz prpura, de algunas conchas.

Figura No. 1.8 Mujer mazahua bordando (a colores).

Cada cultura extrajo colores de manera diferente, tal vez, porque las

condiciones climticas no fueron las mismas y por lo tanto los recursos

cambiaron, pero el color siempre ha existido (Figura No. 1.8).

En el Nuevo Mundo hay varias plantas y frutos que originan colores, en Mxico

y en Per se cultiv la cochinilla, la cual crece en los cctus. Su uso comercial

prevaleci hasta la Colonia. Un aspecto importante para el teido son los


- 11 -

mordentes; sustancias qumicas, naturales, o sintticas que hacen posible que

los colorantes se fijen. Pocos son los tintes que actan sin el recurso de un

mordente. Las fibras como el ixtle, primero son mordentadas con alumbre para

que puedan teirse, utilizando axote se obtiene sobre el ixtle un tono

amarilloso. En Mxico existe un algodn con tonalidad propia, se denomina

"algodn caf", "cayuche", "coyoichcatl" o "coyote", de agradable color avellana

muy apreciado en la regin de la mixteca baja, en Oaxaca.

Otros materiales que se han utilizado para teir son: el palo de Campeche, del

cual slo se aprovecha su centro. El ail y matlalxchitl, que dan el azul; el

achiote para el naranja; el xochiapalli; la dalia y el zacapallo, o pelo de la llorona

(trmino empleado en Pachuca) para obtener el amarillo. Las semillas tuvieron

un gran valor para los habitantes de nuestro pas, entre stas se encuentra la

del aguacate, que sirvi para teir y entonar. Las semillas de cacao y mamey,

las cuales, al quemarse y molerse tien de negro.

Para obtener tintes se empleaban tambin los moluscos que tien de azul,

utilizados desde la poca prehispnica entre los grupos tnicos cerca de la costa

del Pacfico, desde Baja California hasta Colombia. El caracol del que se obtiene

el tinte, vive adherido a las rocas que descuellan en las playas donde rompen

las olas, la concha tiene ndulos en la superficie que es de color gris verdoso, el

interior es azul con visos blancos y naranjas.


- 12 -

1.2 LOS REZAGOS EN LA INDUSTRIA NACIONAL. A pesar del Tratado de Libre Comercio, la industria nacional se encuentra

desfasada y sin opciones ante la competencia internacional. En buena medida el atraso se debe a la nfima inversin tanto gubernamental

como privada ante las actividades cientficas y tecnolgicas [1.8]. Es una

realidad que los empresarios mexicanos an siguen pagando el precio del

proteccionismo que el gobierno concedi a la industria nacional por medio siglo.

En este contexto, uno de los mayores retos que enfrentan las empresas consiste

en determinar cmo elevar sus ndices de competitividad, para poder participar

de manera ms eficiente en los mercados en que operan, caracterizndose stos,

cada vez ms, por un proceso de innovacin permanente para estar en

condiciones de adaptarse a las preferencias de los consumidores y ofrecer los

productos que stos demandan.

En la actualidad los resultados del TLC han sido desventajosos para los

industriales mexicanos por las enormes deficiencias en la productividad y en la

capacidad tecnolgica. Hasta ahora es muy limitada la modernizacin de los

distintos sectores del pas, los cambios que reclama el desarrollo del pas es de

suma importancia para las empresas, si tomamos en cuenta que hasta hace

unos aos su participacin exitosa en el mercado dependa de otros factores no

relacionados directamente con su productividad y competitividad.

En una economa cerrada, como la que caracteriz a nuestro pas por casi

medio siglo, quienes imponan las condiciones y reglas para el funcionamiento

del mercado eran los productores, se encontraba en un aislamiento la economa

nacional, con respecto a la internacional la cual, no permita a los

consumidores contar con opciones para sustituir productos que cubrieran sus

expectativas en trminos de precio, tiempo de entrega y calidad.


- 13 -

Despus de la firma del TLC, todo lo anterior ha ido cambiando, despus de la

apertura econmica, se han revertido las cosas y quien hoy determina los tipos

de productos, as como sus caractersticas de precio, tiempo de entrega y

calidad, para ofrecerse en el mercado, son los propios consumidores, los cuales

demandan, cada vez ms, artculos nuevos que resuelvan de manera

satisfactoria sus expectativas. Un paso importante que se debe dar es la de

construir una mentalidad empresarial que conciba el desarrollo tecnolgico

como algo permanente que se debe lograr en los objetivos que percibe una

empresa.

Son muchos y muy variados los problemas que enfrenta la modernizacin

tecnolgica de las empresas, los cuales se generan al interior de los distintos

actores que intervienen en este proceso: empresa, las universidades y centros de

investigacin y desarrollo tecnolgico; as, como los agentes de enlace y el papel

que lleva a cabo el sector gubernamental. En la actualidad existe una gran

vinculacin entre los sectores productivos, las instituciones de educacin

superior y centros de investigacin y desarrollo tecnolgico, para establecer

actividades de colaboracin de manera tecnolgica. Esta situacin se debe a los

siguientes problemas [1.8]:

Estructurales, donde el proceso de industrializacin inhibi una mayor

demanda de capacidades tecnolgicas por parte de las empresas y, por

ende, disminuy la disponibilidad de oferta nacional tecnolgica.

Valorativos, donde las diferentes percepciones de uno y otro sector

respecto a sus fines, propsitos, funciones y atribuciones, no estn del

todo bien comprendidas.

Organizativos, inherentes tanto a las empresas como a los generadores de

productos, servicios tecnolgicos e instituciones gubernamentales, en

materia de administracin, planeacin, gestin e identificacin de

necesidades y oportunidades tecnolgicas.


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Lo ms importante que se destaca es lo siguiente:

1. Existe un escaso inters por la tecnologa al interior de las

empresas, propiciado por un largo periodo de proteccionismo hacia

el sector industrial, lo cual condujo a que las empresas fincaran sus

permanencias en fuentes distintas al aprovechamiento del

conocimiento tcnico. 2. Escasa inversin por parte de las empresas en actividades de

investigacin y desarrollo tecnolgico.

3. Diversidad de necesidades tecnolgicas por parte de las empresas

que van desde la formalizacin u optimizacin de sus operaciones

diarias, en las de menor tamao, en todos los mbitos.

4. Poco aprovechamiento de los distintos mecanismos e instrumentos

de fomento y apoyo a la modernizacin tecnolgica establecidos por

el Estado, debido, en muchos casos, a la falta de inters,

desconocimiento y en ocasiones, a obstculos burocrticos.

5. Escasa utilizacin de sistemas de informacin tecnolgica

disponible para las empresas, que les permita conocer el avance del

estado de la tcnica para adelantarse a una posicin ms ventajosa

frente a sus competidores, debido, en la mayora de los casos, al

desconocimiento de la existencia de los mismos.

6. Composicin del gasto destinado a fincar actividades de

investigacin y desarrollo, se considera que en nuestro pas, slo

del 10 al 15 % del gasto total en actividades cientficas y

tecnolgicas provienen del sector privado, mientras que en pases

de reciente industrializacin, como es el caso de Corea del Sur, este

porcentaje es alrededor del 50%; sin hablar de pases desarrollados,

donde la participacin del sector privado en este rubro es mayor.


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1.3 ANTECEDENTES DE LAS FIBRAS PARA LA INDUSTRIA TEXTIL. La industria textil se desarroll desde ser una artesana perpetuada por los

gremios en los primeros siglos, a travs de la revolucin industrial en los siglos

XVIII y XIX, [1.9] cuando se trataba de mecanizarlo todo con produccin masiva,

hasta el siglo XX con su adelanto cientfico y tecnolgico. En este siglo se

desarrollan fibras artificiales y se crearon hilos con textura modificada. Se

inventaron nuevos mtodos de fabricacin de telas y se increment la

produccin de tejidos de punto. Adems se crearon muchos acabados y la

produccin textil se hizo compleja establecindose nuevos sistemas de

comercializacin.

En los ltimos 5,000 aos, las fibras textiles se han empleado para fabricar

telas; fue hasta 1885, cuando se produjo en forma comercial la primera fibra

artificial, ya que slo se obtenan de plantas y animales como la lana, lino,

algodn y seda.

La seda siempre ha sido una fibra de alto precio debido a las telas lustrosas y

suaves que se elaboran con ella; su costo siempre es elevado y es escasa en

comparacin con otras telas.

El rayn (llamado seda artificial hasta 1925) fue la primera fibra artificial y se

produjo en filamentos hasta principio de la dcada de 1930, cuando un obrero

textil, con iniciativa, descubri que el rayn roto de desperdicio poda utilizarse

como fibra corta; se empez a utilizar el acetato y nylon como filamento para

sustituir a la seda.

Durante la primera mitad del siglo veinte se produjeron muchas fibras

artificiales y desde entonces se ha avanzado considerablemente en la industria

de las fibras artificiales, principalmente modificando las primeras fibras para

obtener las mejores combinaciones de propiedades que cubran los usos

especficos que se buscan.

Muchas de las fibras proteicas naturales tienen gran prestigio en la actualidad

como: la seda, vicua, la cachemira y el pelo de camello. La lana que alguna vez


- 16 -

fue la fibra de ms uso, ha sido sustituida en muchos productos por los

acrlicos, el nylon y el polister.

Las fibras proteicas estn compuestas por varios aminocidos que se

encuentran en la naturaleza en forma de cadenas de polipptidos de alto peso

molecular; contiene los elementos carbono, hidrgeno, oxgeno y nitrgeno. La

lana contiene adems azufre.

El cultivo de la seda, de acuerdo con la leyenda china, empez en el ao 2640 a.

C., cuando la emperatriz china Si-Ling-Chi se interes en los gusanos de seda y

aprendi a devanar la seda transformndola en tela; la sericultura se extendi a

Japn y Corea, al oeste hacia la India y finalmente a Espaa e Italia. Las telas

de seda importadas de China eran codiciadas por otros pases, en 1975 los

Estados Unidos de Norteamrica importaron dos terceras partes de su seda de

la Repblica Popular de China y Brasil.

El algodn es la fibra textil de mayor uso; los habitantes de China antigua,

Egipto, India y Per utilizaban las telas de algodn. Las telas de Egipto dan

cierta evidencia de que el algodn se utiliz desde el ao 1200 a.C. antes de que

se conociera el lino. El hilado y el tejido de algodn como industria se iniciaron

en la India y ya en el ao 1500 a.C. se producan telas de algodn de buena

calidad. Los indios Pima cultivaban el algodn cuando los espaoles llegaron al

Nuevo Mundo. Uno de los objetos que Coln present a la reina Isabel fue una

madeja de hilo de algodn. En 1793 Eli Whitney invent la despepitadota de

dientes de sierra para algodn; anteriormente las fibras tenan que separarse a

mano de las semillas, trabajo lento y laborioso. Los Estados Unidos entraron al

mercado mundial del algodn en 1800.

El lino es una de las fibras textiles ms antiguas; se encontraron restos de tela

de lino en los asentamientos prehistricos lacustres en Suiza; en Egipto las

memorias estaban recubiertas de telas de lino de ms de 4 500 aos de

antigedad. La industria de lino floreci en Europa hacia el siglo XVIII, con la

invencin de la hilatura mecnica, el algodn desplaz al lino como la fibra ms

importante y de mayor uso.


- 17 -

1.4 CLASIFICACIN DE LAS FIBRAS. De las muchas fibras naturales que existen, las de uso ms generalizado son

lana, algodn, lino y seda. Hay 19 familias de fibras artificiales y muchas

modificaciones, variantes o fibras de la segunda y tercera generaciones. Las

fibras se dividen en familias genricas en base a su composicin qumica.

Clasificacin: Las materias primas textiles se clasifican en fibras naturales y fibras qumicas [1.10].

Fibras naturales. Fibras vegetales. Fibras sintticas. Fibras animales.

Lino. Algodn. Rayn. Lana.

Camo. Fibra de Ceiba. Nylon. Pelos de camello. Yute. Ramio. Tergal. Pelo de cabra

Algodn Abac. Pelo de alpaca

Seda Henequn.

Tabla No. 1.1 Clasificacin de de las fibras.

1.5 PROPIEDADES DE LAS FIBRAS. Las propiedades de las fibras contribuyen a las de la tela. Por ejemplo, una fibra

resistente producir telas durables que pueden ser de peso ligero, las fibras

absorbentes son buenas para prendas que estn en contacto con la piel y para

toallas y paales; las fibras que extinguen la combustin por s solas, son

convenientes en ropa de dormir para nios y en prendas protectoras.

Para analizar una tela y conocer su comportamiento, normalmente se empieza

investigando el contenido de fibra [1.9]. Estar familiarizado con las propiedades

de las fibras ayuda a anticipar la parte que esta desempea en el

comportamiento de telas y prendas que se fabrican con ella. Algunas de estas

caractersticas son deseables y otras no.

Consecuentemente, las propiedades de una fibra estn determinadas por la

naturaleza de la estructura externa, composicin qumica y estructura interna.


- 18 -

1.6 ESTRUCTURA EXTERNA O MORFOLOGA. 1.6.1 Longitud. El fabricante de fibras las vende como filamento, fibra corta o cable de filamentos continuos. Los filamentos son hebras continuas y largas con

longitud indefinida, que se miden en yardas o metros [1.11]. Pueden ser

monofilamentos (una fibra) o multifilamento (varios filamentos). Los filamentos

pueden ser lisos o texturizados (con cierta ondulacin) como lo muestra la

figura No. 1.9.

Figura No. 1.9 (Izquierda) Hilo de filamento texturizado.

(Derecha) Hilo de filamento normal.

Las fibras cortas se miden en pulgadas o centmetros y su longitud vara de tres

cuartos de pulgada a 18 pulgadas. En la figura No.1.10 aparecen fibras cortas.

Figura No. 1.10 Fibra corta elaborada por el hombre.

Todas las fibras naturales excepto la seda se encuentran en forma de fibra

corta. Las fibras artificiales se transforman en fibras cortas cortando un cable

de filamentos continuos en tramos menos largos. El cable de filamentos

continuos es una cuerda o un haz con varios miles de fibras artificiales sin

torsin definitiva. Normalmente, ese cable se ondula despus de hilarlo; como se

puede observar en la figura No. 1.11.


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Figura No. 1.11 Cable de filamento.

Los filamentos se utilizan en telas suaves semejantes a la seda; las fibras

cortadas se emplean en telas parecidas al algodn o a la lana.

1.6.2 Dimetro, tamao o denier. El tamao de la fibra tiene gran importancia para determinar el funcionamiento y el tacto de una tela (cmo se

siente). Las fibras largas son rgidas, speras dan cuerpo y dureza. Tambin

resisten el arrugamiento, propiedad importante por ejemplo en las alfombras.

Las fibras finas dan suavidad y facilitan los dobleces. Las telas hechas con

fibras finas tendrn mejor cada.

Las fibras naturales estn sujetas a irregularidades en su crecimiento y por lo

tanto no son de tamao uniforme. En las fibras naturales, la finura es uno de

los Principales factores que determinan la calidad. Y por otra parte, la finura se

mide en micras (una micra equivale a 1/1 000 milmetro o 1/25400 plg). En las

fibras artificiales, el dimetro est controlado por el tamao de los orificios de la

hilera y por el estiramiento que se produce durante la hilatura y despus de

sta.

La finura de las fibras artificiales se mide en diner. Esta unidad se determina

pesando 9 000 metros de hilo (o fibra). Es el peso en gramos de esta unidad de

longitud. La fibra corta se vende por denier y por longitud de la fibra; el

filamento se vende por denier del hilo o de la cuerda. La medida de 1 a 3 denier

corresponde al algodn fino, al cashmere o a la lana; 5 a 8 denier es similar al

algodn comn, la lana o la alpaca. Las fibras para vestidos; varan de 1 a 7

denier y las fibras para alfombra; varan de 15 a 24 denier.

1.6.3 Forma de la seccin transversal. La forma es importante por lo que se refiere al lustre, volumen, cuerpo, textura tacto y sensacin que produce una


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tela. La figura No.1.12 muestra las formas tpicas de las secciones

transversales.

Figura No. 1.12 Secciones transversales tpicas y contornos de las fibras.

1.6.4 Contorno de la superficie. El contorno de la superficie se define como la superficie de la fibra a lo largo de su eje. Este puede ser rizo, dentado, cerrado,

estriado o spero. Es importante para el tacto y la textura de la tela.

1.6.5 Rizado. En los materiales textiles es posible encontrar cierta ondulacin que puede ser:

Rizado molecular; que es la configuracin flexible de la cadena molecular.

Rizado en la fibra; quiebres y ondas a lo largo de la fibra.

Rizado en el hilo o tejido: dobleces que se producen por el entrelazamiento de

los hilos en una tela. 1.6.6 Partes de las fibras. Las fibras naturales, excepto la seda, tienen tres partes distintas: una cubierta externa, llamada cutcula o piel; un rea interna y

un ncleo central que puede ser hueco. O alternativamente las fibras artificiales

no son tan complejas casi siempre se componen de la piel y un ncleo slido.


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1.7 ESTRUCTURA INTERNA O DISTRIBUCIN MOLECULAR. Las fibras estn compuestas por millones de cadenas moleculares: La longitud

de estas vara a medida que cambia la longitud de la fibra, se describe como

grado de polimerizacin, [1.11] el cual es el proceso de unin de pequeas

molculas o monmeros entre s. Las cadenas largas indican un alto grado de

polimerizacin y tambin una gran resistencia de la fibra.

Las cadenas moleculares se describen en ocasiones en trminos de peso. El

peso molecular influye en propiedades como resistencia de la fibra,

extensibilidad y formacin de frisas en la tela.

Cuando la cadena molecular es casi paralela al eje longitudinal de la fibra, se

dice que estn orientadas; cuando se encuentran distribuidas al azar, se

consideran amorfas. El trmino cristalino se usa para describir fibras cuyas

cadenas moleculares son paralelas entre s, pero no necesariamente paralelas al

eje de las fibras como se muestra en la figura No.1.13.

Figura No. 1.13 Polmeros cristalinos a) No orientados. b) Orientados

El estirado alargamiento aumenta la cristalinidad la distribucin ordenada,

reduce el dimetro y agranda las molculas juntndolas ms como se puede ver

en la figura No.1.14.

Sin estirar ni alargar Estirado

Figura No. 1.14 Aspectos de la fibra antes y despus del estirado.


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La cantidad de cristalinidad y orientacin se relaciona con las propiedades

fsicas de la fibra, como son resistencia, elongacin, absorcin de humedad y

resistencia a la abrasin as como a la receptividad de la fibra a los colorantes.

Las cadenas moleculares se mantienen unidas entre s por enlaces cruzados o

por fuerzas intermoleculares llamadas enlaces de hidrgeno y fuerzas de

VANDER VALS.

1.8 IDENTIFICACIN DE LAS FIBRAS. Una fibra es un filamento plegable parecido a un cabello, cuyo dimetro es muy

pequeo en relacin con su longitud. Las fibras son las unidades fundamentales

que se utilizan en la fabricacin de hilos textiles y telas: Contribuyen al tacto,

textura y aspecto de las telas; influyen y contribuyen en el funcionamiento de

las mismas, determinan en un alto grado la cantidad y tipo de servicio que se

requiere en una tela y repercuten en su precio [1.12]. Para que una fibra textil

tenga xito debe estar disponible, su suministro debe ser constante a bajo

costo. Debe tener suficiente resistencia, elasticidad, longitud y cohesin para

poder hilarla formando hilos. El contenido de fibra en una tela depende de la

naturaleza de la muestra, la experiencia del analista y el equipo disponible.

Como las leyes requieren que en la etiqueta de las prendas y textiles domsticos

se especifique el contenido de fibras, el consumidor slo buscar las etiquetas

de identificacin.

1.8.1 Inspeccin visual. La inspeccin visual del aspecto y el tacto de una tela siempre es el primer paso en la identificacin de una fibra. Ya no es posible

hacer una identificacin del contenido de fibras basndose nicamente en estas

caractersticas, porque las fibras artificiales se asemejan considerablemente a

las naturales.

1.8.2 Prueba de combustin. La prueba de combustin se utiliza para identificar la composicin qumica como celulsica, proteica, mineral o qumica

e identificar el grupo que al pertenece la fibra. Las mezclas no se identifican

aplicando la prueba de combustin.


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1.8.3 Prueba al microscopio. Al observar las fibras al microscopio se puede conocer su estructura y si se estudia algunas diferencias entre las fibras de

cada grupo, se comprender mejor el comportamiento de las fibras y de las

telas. En el caso de la mayora de las fibras naturales, el uso de esta prueba

dar una identificacin positiva. Las fibras artificiales son ms difciles de

identificar, porque algunas de ellas se parecen y su aspecto cambia al variar el

proceso de fabricacin.

1.8.4 Pruebas de solubilidad. Las pruebas de solubilidad se emplean para identificar las fibras artificiales por clase genrica y confirmar la identificacin

de las fibras naturales. Se pueden hacer a nivel domstico: la prueba de acetona

para el acetato y la prueba de los lcalis para la lana. Para hacer las pruebas el

espcimen se coloca en el lquido, se agita durante cinco minutos y se observa el

objeto.

1.9 SUMARIO. En este captulo se expusieron los conocimientos de los orgenes de los textiles,

cmo los primeros moradores tendan a satisfacer sus necesidades y

costumbres de cubrir sus cuerpos, a travs de las formas y colores descubrieron

las diferentes fibras naturales existentes como la lana, el algodn, el lino y la

seda, los cuales, se fueron adaptando para satisfacer sus propias necesidades.

Se pudo observar que a travs del tiempo y que gracias a los cambios

tecnolgicos se fueron obteniendo nuevos tipos de fibras ya sea mezclando las

fibras naturales para lograr otras conocidas como compuestas, y as tambin, se

fueron descubriendo otras nuevas fibras llamadas fibras artificiales.

Dependiendo del tipo de fibra que se trate ya sea natural o artificial, cada una

de ellas tiene una propiedad diferente que contribuye mucho a la formacin de

las telas. Cada una de las fibras tiene una estructura diferente la cual se puede

observar interna o externamente, para poderlas identificar es necesario realizar

ciertas pruebas de laboratorio como: la inspeccin visual, de combustin, al

microscopio y de solubilidad.


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En el captulo II se hablar de estas fibras compuestas y artificiales pero ya en

su carcter de telas (base acrlico o polister), analizando su desarrollo y ciclo de

vida.

1.10 REFERENCIAS. 1.1 Ruth Madueo y Sylvia Ortega; Economa y sociedad en la planeacin universitaria, Instituto Hidalguense de Educacin Media Superior y Superior; Marzo de 1999. 24p. 1.2 http://www.hidalgo.gob.mx/estado/municipios/index.asp?template_ contenido=detalle&municipioID=81 1.3 ngeles Contreras, Jos (1993), Monografas del municipio de Molango, Instituto Hidalguense de cultura/Gobierno del Estado de Hidalgo, coleccin: Lo nuestro, Hidalgo. 1.4 Ruth Madueo y Sylvia Ortega; Economa y sociedad en la planeacin universitaria, Instituto Hidalguense de Educacin Media Superior y Superior; Marzo de 1999. 85-86p. 1.5 Norma Hollen, Jone Saddler y Anna L. Langford; Introduccin a los Textiles, Edt. Limusa; 1997. 14p 1.6 Norma Hollen, Jone Saddler y Anna L. Langford; Introduccin a los Textiles, Edt. Limusa; 1997. 15p 1.7 Julio Csar Prez Guzmn; Exposicin de textiles-Monografias_com.htm. 1.8 Norma Hollen, Jone Saddler y Anna L. Langford; Introduccin a los Textiles, Edt. Limusa; 1997. 15 -18p 1.9 Norma Hollen, Jone Saddler y Anna L. Langford; Introduccin a los Textiles, Edt. Limusa; 1997. 24p 1.10 Jos Martnez M., Contrapuntos, Publicaciones del peridico Sntesis del Estado de Hidalgo del da 15 de octubre del 2004. 1.11 Isabel Rodrguez Lpez; Vestigios de la Industria Textil, Actualidades Arqueolgicas, Escuela Nacional de Antropologa e Historia, Revista de Estudiantes de Arqueologa de Mxico; No. 24-2000. 1.12 Lugo David (1997), Estado de Hidalgo: Historia de su creacin; Coleccin: Orgenes, Consejo Estatal para la Cultura y las Artes, Mxico.

CAPTULO II DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO

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CAPTULO II DESARROLLO Y CICLO DE VIDA DEL PRODUCTO.

Los textiles (telas base acrlico o polister), tienen su propio ciclo de vida que

comprenden desde la deteccin de la necesidad que est ligada con la moda,

hasta su retiro. Una vez detectada la necesidad o moda se procede a disear

los productos, cualquiera que sean estos, al manufacturarlos arroja

desperdicios o sobrantes; estos hay que reciclarlos, reincorporarlos a la

naturaleza y/o manejarlos como residuos, hasta aqu se cierra el ciclo de vida

de los textiles. Partiendo de la etapa de reciclar el desperdicio o sobrantes

surge la idea de disear una mquina que los desfibre, esta nace como un

nuevo producto, del que se har la mayor referencia en este captulo como

nuestro objeto de estudio y/o objetivo a conseguir; pero ya logrado esto, se

tendr como consecuencia; al procesar el desperdicio o sobrante, la obtencin

de un nuevo producto ms, que es conocido en el mercado como Borra, que

tambin experimentar las diferentes etapas del ciclo de desarrollo de

productos.

Los fines ligados que tiene el presente proyecto son el de la obtencin de una

mquina desfibradora. Todo esto, se lograr a travs de la generacin de

diferentes actividades; al hablar del concepto de producto, no se debe de pasar

por alto un aspecto de suma importancia, que es el ciclo de vida del mismo. Y

as como todos los seres humanos pasamos por diferentes etapas en nuestra

vida, un producto tambin lo hace; en el presente captulo, se explicar estas

distintas fases y sus principales caractersticas. Algunas de estas actividades

pueden agruparse en fases porque globalmente contribuyen a obtener un

producto intermedio, necesario para continuar hacia el producto final y

facilitar la gestin del proyecto. La forma de agrupar las actividades, los

objetivos de cada fase, los tipos de productos intermedios que se generan, etc.

pueden ser muy diferentes dependiendo del tipo de producto o proceso a

generar y de las tecnologas empleadas.


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La complejidad de las relaciones entre las distintas actividades crece

exponencialmente con el tamao, con lo que rpidamente se hara inabordable

si no fuera por la vieja tctica de divide y vencers. De esta forma la

separacin de los proyectos en fases sucesivas es un primer paso para la

reduccin de su complejidad, tratndose de escoger las partes de manera que

sus relaciones entre s, sean lo ms simple posibles.

La definicin de un ciclo de vida facilita el control sobre los tiempos en que es

necesario aplicar recursos de todo tipo (personal, equipos, suministros, etc.) al

proyecto. Si el proyecto incluye subcontratacin de partes a otras

organizaciones, el control del trabajo subcontratado se facilita en la medida en

que esas partes encajen bien en la estructura de las fases.

2.1 CICLO DE VIDA ECONMICO DE LA MQUINA DESFIBRADORA.

Esta etapa est relacionada a la secuencia de actividades entre las que se

incluyen la concepcin de la mquina desfibradora, su desarrollo, lanzamiento,

fabricacin, mantenimiento, madurez, evaluacin e innovacin (comercial), bajo

la forma de un producto de nueva generacin.

Estudio del mercado

Deteccin de la necesidad Diseo del producto

Manufactura

Figura No. 2.1 Etapas en el desarrollo del producto.

El xito econmico del lanzamiento de la mquina desfibradora depender en

gran medida de la capacidad para detectar las necesidades de los clientes, as

como de crear, producir a bajo costo y ofrecer oportunamente el producto que

maquina desfibradora

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