Propuesta de un proceso de diseño de una mordaza implementada en un banco de pruebas para el sellado de una película multicapa - Valdez Uribe, Saúl Alejandro (My University, 2023)
Esta tesis presenta el diseño, manufactura y pruebas de una mordaza utilizada en un banco de pruebas para identificar los parámetros óptimos del proceso de sellado de películas multicapa, esenciales en el empaquetado de alimentos y medicamentos. El enfoque de diseño centrado en el usuario permitió desarrollar un modelo geométrico iterativo, validado mediante análisis por elementos finitos y pruebas experimentales. Se seleccionaron y probaron diversos materiales y geometrías para determinar la combinación más eficiente en el fenómeno de transferencia de calor. Los resultados demostraron que la mordaza diseñada optimiza la investigación de los parámetros de sellado, obteniendo resultados concluyentes. Esta investigación proporciona una metodología efectiva para mejorar los elementos mecánicos críticos en la industria del empaquetado.
Este trabajo de investigación se centró en el diseño y prueba de una mordaza implementada en un banco de pruebas para analizar el proceso de sellado de películas multicapa utilizadas en empaques flexibles en los sectores alimentario y farmacéutico. Utilizando datos y observaciones obtenidas mediante métodos numéricos y experimentales, se determinó la geometría y el material idóneos para la mordaza. La metodología incluyó diseño mecánico, diseño centrado en el usuario y diseño asistido por computadora, validando los conceptos mediante análisis por elementos finitos y experimentación práctica. Se emplearon modelos matemáticos para describir la transferencia de calor en las mordazas, evaluando el método de sellado con mordazas calientes y destacando la importancia de monitorear la temperatura, tiempo y presión para lograr un sellado de alta calidad. El diseño de la mordaza incluyó la selección de materiales, cálculos térmicos y validación numérica, utilizando tanto materiales cerámicos como metálicos, y probando diferentes versiones de geometrías para mejorar la eficiencia del sellado en el banco de pruebas. El proceso de diseño permitió establecer criterios de selección de materiales y configuraciones óptimas. Aunque los materiales cerámicos como el MACOR mostraron viabilidad, se concluyó que los materiales metálicos con alta transferencia de calor son ideales para las mordazas de sellado de películas multicapa. La investigación subraya que la conductividad térmica es la variable más crítica para obtener resultados precisos y mejorar los procesos de sellado en la industria del empaquetado.
Keywords: Diseño mecánico; Películas multicapa; Análisis FEM; Modelado geométrico; Conductividad térmica; Empaques flexibles; Banco de pruebas; Proceso de diseño; Termosellado