Diseño de un prototipo de una trituradora de un solo eje para la reducción de las placas de circuito impreso de teléfonos móviles

Resumen

La generación acelerada de residuos electrónicos, en especial de teléfonos móviles, se vuelve un foco de contaminación pero también un área de oportunidad para la aplicación de la minería urbana con el propósito de extraer metales de interés económico. Siendo el proceso de reducción de tamaño mediante la fragmentación mecánica fundamental para mejorar los tratamientos metalúrgicos posteriores; sin embargo, las alternativas industriales disponibles comercialmente conllevan elevados costos inversiones tanto para adquirirlos como para darles mantenimiento. El presente trabajo tiene como objetivo diseñar y parametrizar un modelo de una máquina trituradora de un solo eje, con un tamaño reducido y bajo gasto energético, dirigida básicamente para el procesamiento de placas de circuito impreso (PCBs) de teléfonos móviles. Cada una de las piezas del dispositivo fueron generadas mediante el diseño asistido por computadora (CAD) empleando el software SolidWork, que incluye las cuchillas de 4 y 6 aspas, el eje de sección hexagonal, la cámara de trituración con dientes internos, la tolva de alimentación y la base con su respectivo ducto de salida. El ensamblaje virtual se efectuó empleando las relaciones de posición y restricciones geométricas (coincidentes y concéntricas), confirmando la ausencia de interferencias y el correcto acoplamiento cinemático para un adecuado movimiento. Se consiguió desarrollar un modelo práctico de una trituradora con dimensiones totales son de 500 mm × 300 mm × 625 mm considerando incluso los soportes, logrando procesar PCBs con dimensiones de hasta 600 mm × 1200 mm. En el eje se sitúan alternadamente seis cuchillas, tres de 4 aspas y tres de 6 aspas con una separación axial de 40 mm, creando múltiples áreas de cizallamiento. La distribución de un solo eje y el uso de un motor de baja potencia (aproximadamente de 1.5 a 2.5 kW) reduce el consumo energético en comparación con trituradores multieje. La máquina diseñada establece una opción viable y económica para la reducción de tamaño de las PCBs provenientes de los teléfonos móviles, simplificando la etapa inicial del proceso de reciclaje y permitiendo plantear modelos de economía circular para el manejo de residuos electrónicos. Como trabajo a futuro se considera llevar a cabo un análisis mediante el método de elementos finitos para la validación de la resistencia mecánica estructural y así construir un prototipo funcional.