Retos

Reto completado

Reducción de vibraciones de máquina trituradora de RCD

Proponente(s):
GeoNatural
Carreras afines:
Diseño industrialIngeniería AmbientalIngeniería de materialesIngeniería mecánica
Finalizado:
01-May-2025
26
Shelby Gilson, Salida de campo Marzo 2025, Bodega Motocarsi, Itagüí, Antioquia, Colombia

Créditos de la imagen: Natalia Gómez, GeoNatural

GeoNatural

GeoNatural

https://geonatural.com.co/
Ubicación
  • Itagüí - Antioquia - Colombia
Fecha de fundación: February 3, 2021
Objetivos de desarrollo sostenible
    Zona
  • Urbana
    Sector económico
  • Reciclaje
    Tipo de organización
  • Empresa Sector B
  • SAS
Descripción

En GeoNatural, transformamos los desafíos ambientales en oportunidades a través de la consultoría en negocios verdes y economía circular. Brindamos soluciones estratégicas a empresas y gobiernos, impulsando el uso eficiente de los recursos, la valorización de Residuos de Construcción y Demolición (RCD) y la implementación de modelos productivos sostenibles.Somos una empresa enfocada en la asesoría y consultoría en sostenibilidad, economía circular y los negocios verdes; Contamos con una sólida experiencia en la transformación de RCD en materiales innovadores que pueden reincorporarse en los procesos constructivos, cerrando así el ciclo de los materiales de forma responsable y eficiente.Ofrecemos soluciones sostenibles para gestionar y transformar los residuos de construcción y demolición, abordando uno de los mayores retos ambientales y logísticos de las ciudades o de las obras. Transformamos en obra estos materiales en arenas, gravas, concreto sostenible y prefabricados, cerramos el ciclo y evitamos la explotación de canteras, la generación de residuos y las emisiones asociadas. Además, la gestión de los Residuos de Construcción y Demolición (RCD) impide que éstos terminen en escombreras y rellenos sanitarios, evitando así la generación de nuevas emisiones y la explotación de recursos naturales en áreas críticas de la ciudad.Buscamos transformar el modo de producción lineal, convencional y de gran impacto, hacia un modelo sostenible más limpio y responsable, que le apueste a tener reconocimiento y beneficios por sus acciones y sellos en sostenibilidad. A su vez, propendemos a adoptar un enfoque que articule y beneficie los actores de la cadena de producción, disminuya impactos y genere nuevas oportunidades.

Servicios
  • Capacitación en normativa ambiental sobre residuos y RCD para profesionales y empresas.
  • Capacitación en sostenibilidad para profesionales y empresas.
  • Desarrollo de metodologías en construcción sostenible.
  • Asesoría en reducción de huella de carbono en los sistemas de producción.
  • Reducción de RCD en escombreras, evitando su disposición ilegal. La recogemos y recibimos.
  • Producción de materiales de construcción sostenibles por medio del reciclaje de los mismos, reduciendo la explotación minera.

 

Logo de Humanitarian Engineering, Colorado School of Mines

Ingeniería y Desarrollo Comunitario Sostenible

Escuela de Minas de Colorado

Carrera:

Ingenierías

Facultad:

Ingeniería Humanitaria

Docentes:
  • Juan Lucena
Descripción:

Este curso es una introducción a la relación entre la ingeniería y el desarrollo comunitario sostenible (DCS) desde perspectivas históricas, políticas, ideológicas, éticas, culturales y prácticas. Los estudiantes estudiarán y analizarán diferentes dimensiones del desarrollo comunitario y sostenible, y el papel que la ingeniería podría desempeñar en ellas. Además, explorarán críticamente las fortalezas y limitaciones de los métodos dominantes en la resolución de problemas de ingeniería, el diseño y la investigación para trabajar en DCS. Los estudiantes aprenderán a investigar, describir, analizar y evaluar casos prácticos en DCS y a desarrollar criterios para su evaluación. Nota: En este curso, los estudiantes también tendrán una experiencia práctica con otro tipo de Diseño para DCS: Diseño Participativo, así como la creación de prototipos de soluciones para desafíos reales de una asociación colombiana de reciclaje. Este es un curso obligatorio para la especialización en Ingeniería para el Desarrollo Comunitario (DCC) y para el área de enfoque de DCS de la Licenciatura en Ingeniería de Diseño.

Temas:
  • Aprendizaje Basado en Retos
  • Fortalecimiento de Negocios
  • Medio ambiente
  • Reciclaje de residuos de construcción
  • Reciclaje de residuos electrónicos
Pregunta orientadora

¿Cómo mejorar la movilidad y el impacto de vibración de la maquinaria utilizada para trillar los desechos de construcción?


Ubicación: dónde se desarrolla este proyecto
Itagüí, Antioquia, Colombia
Por qué es importante o relevante el proyecto

La mayoría de los residuos de construcción y demolición (RCD) terminan en rellenos sanitarios. Este proyecto mejorará el flujo de la economía circular al permitir que GeoNatural recicle RCD (y genere empleos como recicladores) en obras pequeñas, haciendo que el desarrollo urbano sea más sostenible y más asequible.


Reto: situación a cambiar, aprovechar o analizar durante tu proyecto

La economía circular ideal que GeoNatural busca facilitar no puede lograrse porque la máquina que necesitan usar para triturar los residuos genera demasiado ruido y vibraciones (lo que afecta negativamente tanto al sitio como a las zonas aledañas) y es demasiado pesada para ser transportada a los sitios de construcción, especialmente aquellos sin acceso por carretera o que deben alcanzarse por escaleras.


Objetivo principal de tu proyecto

El objetivo principal de esta parte del proyecto es reducir las vibraciones de la máquina para que GeoNatural al menos pueda comenzar a reciclar RCD y suministrarlo a los contratistas de obra. Sin embargo, el objetivo final del proyecto general es resolver los problemas de movilidad de la máquina para que pueda procesar RCD en los sitios de construcción, eliminando así pasos de transporte innecesarios dentro del modelo de economía circular.


¿Cómo vas a lograr el objetivo?

Implementación de mecanismos de reducción de ruido y vibración


Fotografía de contexto
Actor/Cargo/Rol
ActorCargo o rolActividad o cómo/porqué se involucró
Martha KochmannEstudiante miembro de equipoCo- creador desde la academia
Elijah ChenEstudiante miembro de equipoCo- creador desde la academia
Zahraa SharroufnaEstudiante miembro de equipoCo- creador desde la academia
Taiyo ThomEstudiante miembro de equipoCo- creador desde la academia
KJ UzwiakEstudiante miembro de equipoCo- creador desde la academia
Natalia GómezProponente, Socia comunitaria, líder de GeoNaturalConocimiento en el área de RCD, proponente del reto.
Trabajadores de Motocarsi, Sebastián en especialApoyo proponenteMotocargueros que llevan los RCD al centro de acopio.
Alfonso RoldanFacilitador, staff DiversaTrabaja directamente con el aliado comunitario y comunica los hallazgos, además de traducir del español al inglés para los estudiantes de Mines.
Juan LucenaProfesor de Desarrollo comunitario sostenible en Minas ColoradoAyuda a los estudiantes a comprender y poner en práctica nuevos conceptos e ideas, compartiendo conocimientos, sabiduría y experiencias de tipo profesional, académico y personal.
Natalia Barrera GutiérrezCoordinadora de programa, staff DiversaDiseño de experiencia, Coordinación de facilitadores, gestión con profesor y gestión comunitaria general.

Nivel de participación del proponente

Nivel 1: proyecto en donde no participaron actores externos al equipo de trabajo. Nivel 2: proyecto en donde se contó con la participación de otros miembros de la comunidad a la que el equipo pertenece. Ejemplo: se hicieron validaciones con estudiantes de otras carreras. Nivel 3: se realizaron visitas y encuentros para conocer las percepciones, ideas y reali mentación de actores y comunidades externas. Ejemplo: se trabajó con comunidad cafetera. Nivel 4: el proyecto fue liderado conjuntamente por el equipo de trabajo y comunidades externas.

Nivel 4


Número de personas participantes:

4 personas de GeoNatural y Motocarsi

Hallazgo/ Fuente/ Conclusión o influencia
HallazgoFuenteConclusión
La máquina se desliza cuando se colocan tapetes de caucho debajo de sus patas.Experimentación, investigación en internetEs fundamental que la máquina pueda nivelarse y que las cargas estén equilibradas dentro de ella. Las futuras consideraciones de diseño deberían incluir un mecanismo para ajustar la altura de las patas, de modo que la máquina no se desplace cuando opere sobre un terreno desnivelado.
El caucho no funciona para reducir el ruido.Experimentación, Salida de campo en Marzo de 2025Considerar una cámara de reducción de vibraciones en lugar de fijar el caucho directamente a la máquina. Se necesita una solución para reducción de sonido además de la reducción de vibraciones.
Los pernos de la máquina se aflojan cuando no se permite que las vibraciones se disipen hacia el entorno.Experimentación, Salida de campo en Marzo de 2025Es necesario considerar una forma de asegurar que los pernos no se aflojen; tal vez implementar fijadores de rosca o arandelas de presión sería efectivo.
La combinación de discos de caucho y tapetes de caucho sí pareció reducir eficazmente las vibraciones.Experimentación, Salida de campo en Marzo de 2025Si se logra encontrar una forma de abordar el problema del “caminado”, incluir combinaciones de cauchos en el diseño final podría ser viable.
La mayor parte del ruido proviene del generador; no era mucho más fuerte al triturar rocas/concretoExperimentación, Salida de campo en Marzo de 2025Para que la máquina sea usable en la bodega de Motocarsi, la solución debe reducir las ondas sonoras. Las ondas sonoras son una prioridad además de la amortiguación de vibraciones.
La máquina daña el piso de la bodega de Motocarsi.Experimentación, Salida de campo en Marzo de 2025Se necesita una barrera entre el piso de la bodega y la máquina.
Hallazgo/ Fuente/ Conclusión o influencia
HallazgoFuenteConclusión
Los problemas de vibración hacen que la máquina sea inutilizable; las vibraciones afectan el sitio y las áreas circundantes. La máquina fue construida a la medida, pero las especificaciones sobre ella son muy generalesSocia comunitariaLa solución debe eliminar las vibraciones para que la máquina pueda operar. Podría tratarse de una modificación o accesorio para la máquina, pero probablemente no sea un rediseño completo de la misma.
Existen problemas de movilidad debido al peso extremo de la máquina (700 kg) y la inaccesibilidad a los sitios de construcción (sin carreteras, escaleras, etc.); se necesitan 6 personas para cargarla o descargarla de un remolqueSocia comunitariaLa solución debe hacer que la máquina sea modular o más liviana o algo similar, para que pueda transportarse más fácilmente a ubicaciones remotas.
El objetivo principal de GeoNatural es llevar la máquina al sitio de construcción para que el proceso de reciclaje sea más ágil y eficienteSocia comunitariaEs necesario considerar cómo esto afectará la asociación con Motocarsi y otros actores involucrados (contratistas de construcción, comunidad local, etc.).
Actualmente, la mayoría de los contratos se otorgan a MotoCarsi, pero GeoNatural quiere controlar en el futuro la mayor parte posible del proceso (contratos, operarios de la máquina, etc.)Socia comunitaria / FacilitadorEs necesario considerar los impactos en las relaciones entre los actores mencionados anteriormente. ¿Quién se beneficia? ¿Quién gana el dinero?
El objetivo principal en este momento es abordar el problema de vibración para que la máquina al menos pueda estar operativa en la bodega de Motocarsi.Socia comunitaria / FacilitadorLa solución actual tal vez no necesita considerar los problemas de movilidad con tanta urgencia, pero podría ser importante tener en cuenta el flujo de caja y la distribución del trabajo, entre otros aspectos.
Pasos

PASO 1: Definición del Problema: Durante las dos o tres primeras reuniones trabajamos con la aliada comunitaria para comprender el problema y el contexto en el que ocurría. Natalia Gómez ya tenía algunas ideas excelentes para posibles soluciones. Determinamos que la vibración y el sonido eran la principal dificultad que queríamos abordar. Esta decisión fue informada por las quejas de ruido de los vecinos y sus preocupaciones sobre daños a sus viviendas. Supusimos que las vibraciones eran la causa más probable de esa preocupación. Sin embargo, decidimos diseñar soluciones para el ruido, la movilidad y la vibración.

 

PASO 2: Investigación de Antecedentes: Usamos internet y conversaciones con ingenieros mecánicos para determinar que las principales soluciones existentes estaban hechas con materiales amortiguadores de vibraciones, como el caucho. Estas incluyen desde tapetes de caucho (como opción básica), hasta patas amortiguadoras de vibración para maquinaria ya ensambladas, y camiones con trituradoras de concreto móviles completamente integrados como opción más compleja. Otras soluciones que se propusieron incluyen: una caja para encerrar la trituradora de concreto con el fin de reducir el sonido, y un montaje deslizante para mejorar la movilidad

 

PASO 3: Especificación de Requisitos: Determinamos que poder conseguir los materiales en Medellín era la prioridad más alta. Las soluciones debían ajustarse a las dimensiones de la máquina.

 

PASO 4: Lluvia de Ideas: Las soluciones que propusimos incluyen: una caja para encerrar la trituradora de concreto para reducir el sonido, un montaje deslizante para mejorar la movilidad, un tapete de caucho para colocar bajo las patas, y zapatos amortiguadores de vibración para la máquina.

 

PASO 5: Evaluación y Selección de Soluciones: Evaluamos las soluciones primero con base en la disponibilidad de materiales, y luego en la simplicidad. Elegimos probar los tapetes de caucho debido a la disponibilidad de diferentes tipos de caucho en Medellín y las limitaciones de tiempo del viaje de campo a Medellín.

 

PASO 6: Prototipo de Solución: Antes del viaje de campo se especificaron las dimensiones de los tapetes y se generó la lista de materiales. Durante el viaje, un estudiante de Mines, docentes, y representantes de Diversa, Motocarsi y GeoNatural cortaron el caucho a la medida y lo adaptaron a la máquina.

 

PASO 7: Prueba del Prototipo: Se probaron cuatro materiales de caucho con distintos niveles de éxito. Se midieron el sonido y la vibración antes y después de aplicar la solución con tapetes de caucho

 

PASO 8: ¿La Solución Cumplió con los Requisitos?: Aunque hubo una reducción en la vibración, el sonido seguía siendo extremadamente fuerte. La máquina también se desplazó cuando se colocó caucho debajo de ella, lo que representó un riesgo de seguridad. Por lo tanto, la solución cumplió con algunos requisitos, pero no con todos.

 

PASO 9: Cambios de Diseño: Para aumentar el efecto de fricción entre la máquina y el suelo se podría aumentar el área de superficie del tapete. Dado que el motor es la fuente principal del ruido, se está diseñando una caja para cubrir el motor y reducir la cantidad de sonido que se libera al entorno. Si GeoNatural desea enfocarse en la movilidad, se ha diseñado un mecanismo deslizante que está listo para recibir las dimensiones y materiales necesarios.

 


Fotografía del proceso o el equipo de trabajo
Resultado
Reducción de vibraciones y hallazgos asociados
Descripción
Se redujo el nivel de vibraciones, pero se encontró que el ruido proveniente del motor es un problema importante el cual requiere solución. Sin embargo, sus niveles se encuentran dentro del límite legal.
Conclusiones

Hallazgos Experimentación:

  1. Los resultados estuvieron dentro del límite legal de 65 dB

– Si GeoNatural decide responder a las quejas por ruido, ahora tiene evidencias que los respalden

  1. El motor fue la fuente principal del ruido, incluso cuando se trituraba concreto

– La amortiguación de vibraciones no fue el problema; la siguiente iteración abordará el sonido o la movilidad de la   máquina,     según lo que prefiera el aliado comunitario

  1. La máquina se movió cuando se colocó caucho debajo de las patas
  2. Los pernos quedaron sueltos después de los experimentos
  3. Los tapetes de caucho sí redujeron la vibración
  4. Los operarios de la máquina estuvieron expuestos a riesgos laborales significativos

Sugerencias Técnicas:

  1. Mantenimiento: Para evitar que los pernos se aflojen en el futuro, debe programarse y realizarse mantenimiento regular
  2. Elementos de Protección Personal: Los motocargueros están expuestos a polvo, escombros, riesgos en las manos por las mandíbulas de la trituradora e inhalación de dióxido de carbono. 

Nuestra experimentación sí condujo a una reducción en los niveles de vibración y ruido; sin embargo, surgieron otros problemas al agregar amortiguadores en las patas. Nuestros hallazgos sugieren que, sin una base estable y amortiguadores de alta calidad fabricados a medida, las vibraciones se transmiten a zonas no deseadas, ya sea en el suelo o dentro de la misma máquina. Actualmente, parece que la mejor manera de reducir las quejas por ruido que impiden la operación de la máquina podría ser encerrar la máquina en un compartimiento portátil insonorizado que disminuya el nivel de decibeles percibido por el vecindario circundante.


Sintetiza y comunica lo esencial a audiencias interesadas
AudienciaPosible uso de los resultadosInformación clave
Trabajadores de Motocarsi que transportan residuos de construcciónÚtil para educar a los trabajadores sobre el diseño de la máquina y los cambios en el diseño. Hay potencial para capacitar a los empleados de Motocarsi en el uso de la trituradora.Si los empleados desean entrenamiento o capacitación, estos están disponibles.
Trabajadores de GeoNatural que operan la máquinaEs importante que, si se utiliza la solución de amortiguación, los trabajadores sepan que la máquina debe estar sobre un terreno nivelado o comprendan que existe el riesgo de que la trituradora se desplace.Los trabajadores merecen condiciones de trabajo seguras.
Diseñadores de la trituradora existenteLos diseñadores de la trituradora comprenden mejor cómo opera y está construida la máquina; podrían implementar la amortiguación en puntos más efectivos de la máquina.GeoNatural puede proponer un diseño de tres patas o implementar amortiguación de vibraciones en la siguiente iteración.
Vecinos/personas del área que experimentan las vibraciones y el ruidoSe puede presentar la mejora a los vecinos para asegurarles que sus quejas han sido escuchadas y que se está creando una solución mejorada.Vale la pena trabajar con esta máquina y aprender a utilizarla.

Enlace con documentación detallada
https://drive.google.com/drive/u/3/folders/1THLVPf5dTBQjE2SuLt0N_zP4lsWIdcLY
Fotografía de la solución o los resultados
Fortalezas
  • Fácil de fabricar y moldear según las bases de la máquina
  • Pequeño y liviano, con varios espesores para ajustar las dimensiones

Debilidades
  • No resolvió los problemas de sonido de la máquina
  • Permitió que la máquina (muy pesada) se moviera

Oportunidades
  • Futura incorporación a una sala insonorizada para el procesamiento de escombros dentro de la bodega
  • La vibración puede ser ignorada en soluciones futuras.

Amenazas
  • Puede transmitir la vibración de regreso a la máquina y aflojar las fijaciones
  • Puede desgastarse rápidamente y terminar siendo más costosa que otra solución

Nivel de Novedad

Fase 1: Solución que no se había hecho antes en este contexto. Fase 2: Es la continuidad, mejora o iteración de una solución que ya se había hecho antes en este contexto. Fase 3: la solución ya se había hecho en este contexto pero este proyecto presenta un nuevo enfoque. Fase 4: Se desconoce si esta solución y se había intentado en este contexto

Fase 1
Novedad

La máquina trituradora es completamente nueva en este entorno, y no se habían utilizado tapetes de caucho con ella antes


Alcance

Nivel 1: los resultados son ideas exploratorias iniciales Nivel 2: los resultados presentan un avance pero aún no se pueden usar o no son implementables Nivel 3: lo resultados ya se pueden usar o son imple-entables

Nivel 3
Siguientes tres retos u oportunidades sugeridas

Cambio de enfoque hacia la construcción de una caja insonorizada: Como se mencionó anteriormente, el ruido posa una amenaza mayor que las vibraciones para las operaciones de Geonatural, ya que, aunque las mediciones realizadas indican que se encuentra dentro de los niveles legales, puede llegar a ser un problema. Con la solución que se ha conceptualizado como uno de los entregables, puede partirse para un proyecto que ejecute sobre este concepto y logre mejoras adicionales para funcionamiento de la máquina

 

Conseguir elementos de protección personal para los operadores de la máquina: El cuidado de los operadores de la máquina es vital, no solo por su propia seguridad sino también para dar cumplimiento a las leyes y normas y que se pueda usar con normalidad y sin incurrir en costos adicionales como multas.

Prototipado de una solución de movilidad: Se ha entregado un concepto con avances significativos para un diseño del sistema que permita movilizar y usar la máquina con facilidad. Continuar con su implementación y llevarlo a una etapa de prototipado sería un gran avance para Geonatural

Esta experiencia me ha enseñado a priorizar el proceso de la ingeniería para construir comunidades sostenibles mientras se busca una solución técnica. La oportunidad de trabajar con Diversa y con nuestra aliada comunitaria ha sido invaluable.

Martha Kochmann,
Estudiante miembro del equipo


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