UNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA
Facultad de Ingeniería

Diseño del proceso de moldeo por fundición, en
forma del volcán de Agua, de tapaderas de botellas

de propileno y polietileno de desecho

Trabajo de graduación presentado por Osmar Misael López
Ochoa para optar al grado académico de Licenciado en

Ingeniería Mecánica

Guatemala, 2024





UNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA
Facultad de Ingeniería

Diseño del proceso de moldeo por fundición, en
forma del volcán de Agua, de tapaderas de botellas

de propileno y polietileno de desecho

Trabajo de graduación presentado por Osmar Misael López
Ochoa para optar al grado académico de Licenciado en

Ingeniería Mecánica

Guatemala, 2024



 

 

 

 

Vo.Bo.  Asesor 

   
   

__________________________________ 

Ing. Rony Jose Herrarte Estevez   

 

 

  
Vo.Bo. Terna Examinadora  

 

 

 
__________________________________ 

Ing. Rony Jose Herrarte Estevez   

 
 

 

 

 

__________________________________ 

MBA Gustavo Adolfo Barrera Noriega    

 

 

 

 

 

 

_________________________________ 

Inga. Laura María Roldan Reyes   

 

 

 

 

 

 

 
Fecha de aprobación de examen de graduación: Guatemala, 06 de diciembre 2024. 



Índice

Lista de figuras viii

Lista de cuadros ix

Resumen xi

1. Introducción 1

2. Justificación 3

3. Objetivos 5
3.1. Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
3.2. Objetivos específicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

4. Marco teórico 7
4.1. Polipropileno y polietileno . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
4.2. Estufa de gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
4.3. Gas propano como combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
4.4. Método de transferencia de calor más adecuado para fundir un plástico . . . . 11
4.5. Material del molde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
4.6. Molde de aluminio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
4.7. Análisis del ángulo de desmoldeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

5. Metodología 17
5.1. Descripción de metodología . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

5.1.1. Etapas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
5.2. Requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
5.3. Sistema de fundición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

5.3.1. Energía para fundir el plástico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
5.3.2. Tiempo para fundir plástico HDPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
5.3.3. Procedimiento para la fundición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

5.4. Diseño de la cavidad del molde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
5.4.1. Primeros diseños de una figura de plástico . . . . . . . . . . . . . . . 26

v



5.4.2. Selectividad del diseño de figura de plástico . . . . . . . . . . . . . . . 28
5.4.3. Selección de herramienta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5.4.4. Diseño de pines extrusores y grabado de letras . . . . . . . . . . . . . 30
5.4.5. Ángulo de desmoldeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
5.4.6. Velocidades del corte de avance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.4.7. Maquinado CNC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

5.5. Diseño de la tapa del molde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.5.1. Esquema del molde por compresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
5.5.2. Tiempo necesario para precalentar y enfriar el molde de aluminio . . . 41

6. Resultados 47
6.1. Requisitos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.2. Tiempo de precalentamiento del molde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.3. Temperatura del molde de aluminio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
6.4. Tiempo de fundición del polimero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
6.5. Tiempo de enfriamiento del molde con figura plástica . . . . . . . . . . . . . . 50
6.6. Inspección visual de figuras plástica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

6.6.1. Inspección visual de acabado superficial de fugura plástica . . . . . . . 50
6.7. Precios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
6.8. Molde de aluminio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

6.8.1. Material . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
6.8.2. Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6.8.3. Maquinado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

7. Discusión de resultados 55

8. Conclusiones 59

9. Recomendaciones 61

10.Bibliografía 63

11.Anexos 65

vi



Lista de figuras

1. Tipos de tapadera de botella plastica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2. Elementos de fundición . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3. Pellets HDPE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4. Pellets triturados de tapas de botellas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
5. Pellets de HDPE, colocación adecuada para fundición . . . . . . . . . . . . . 25
6. Sistema de fundición, con tapas plásticas trituradas . . . . . . . . . . . . . . . 25
7. Map2stl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
8. Modelo volcán de Agua 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
9. Operaciones de CAM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
10. Trayectoria de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
11. Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
12. Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
13. Diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
14. Pines estrusores, vista frontal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
15. Pines estrusores, vista lateral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
16. Pines estrusores, vista trasera . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
17. Trazo de letras, iteración 01 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
18. Trazo de letras, diseño final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
19. Trazo de letras, en cavidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
20. Trazo de letras, modelo final . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
21. Molde de aluminio 6061 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
22. Angulo de desmoldeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
23. Mesa de trabajo Haas VF-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
24. Trayectoria de maquinado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
25. Medición de la altura de la herramienta de corte utilizando una alsa de 20mm. 36
26. Molde aluminio 6061 maquinado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
27. Molde aluminio 6061 maquinado vista lateral . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
28. Tapadera del molde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
29. Tapadera del molde con molde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
30. Sistema de compresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
31. Sistema de compresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
32. Precalentamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

vii



33. Precalentamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
34. Número de nodos y dirección del calor en nodos . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
35. Enfriemiento del molde de aluminio con los 27 nodos . . . . . . . . . . . . . . 45
36. Enfriemiento del molde de aluminio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

37. Temperatura del molde de aluminio con cavidad . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
38. Temperatura del molde de aluminio sin cavidad . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
39. Presión ejercida en molde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
40. Diseño final de figura plástica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
41. Figura plástica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

viii



Lista de cuadros

1. Tabla de propiedades polimeros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

2. Identifiación de códigos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3. Identifiación de códigos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
4. Tabla de herramientas de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
5. Tabla de velocidad de corte y avance . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
6. Tabla de herramientas de corte, para careado en fresadora . . . . . . . . . . . 38

7. Requisitos cumplidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
8. Tiempos de precalentamiento del molde con cavidad . . . . . . . . . . . . . . 48
9. Tiempos de precalentamiento del molde sin cavidad . . . . . . . . . . . . . . . 48
10. Inspección de calentamiendo del molde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
11. Tiempos de fundición del polimero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
12. Tiempos de fundición del polimero . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
13. Inspección de la figura plástica prueba 01 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
14. Inspección de la figura plástica prueba 02 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
15. Inspección de la figura plástica prueba 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
16. Costo de adquisición de los materiales utilizados . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
17. Dimensiones del molde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
18. Herramientas de corte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
19. Costo de trabajo para la fabricación del molde de aluminio . . . . . . . . . . . 54

ix



Resumen

El trabajo de graduación tuvo como objetivo principal la creación de un sistema de reci-
claje que aprovechará las tapaderas de botellas plásticas de desecho, especialmente aquellas
de polipropileno y polietileno, para producir figuras con la silueta del volcán de Agua de
Guatemala mediante un proceso de moldeo por fundición. El propósito de esta estrategia era
utilizar el plástico para una nueva finalidad, lo que contribuiría a disminuir la contaminación
en las orillas del volcán, donde en los últimos años ha habido un aumento alarmante en la
cantidad de desechos plásticos, especialmente en áreas turísticas como Santa María de Jesús
y la Antigua Guatemala.

El proyecto se enfocó en transformar estos residuos plásticos en un producto reutilizable,
con un valor económico, lo cual podría haber promovido una cultura de reciclaje sostenible
en la comunidad. Se seleccionaron polipropileno y polietileno debido a sus propiedades fa-
vorables, como resistencia al impacto y su capacidad de ser fundidos y moldeados en varias
ocasiones antes de degradarse. Para llevar a cabo este proceso, se diseñó un molde de alumi-
nio en material 6061, que permitía la creación de figuras tridimensionales representando el
volcán de Agua. La elección del aluminio se debió a su alta conductividad térmica, ligereza
y resistencia a la corrosión.

El sistema de fundición propuesto utilizó una estufa de gas propano, un sartén de alu-
minio y gas propano para fundir el plástico. Se realizaron simulaciones y cálculos para
determinar la energía necesaria para fundir los polímeros con tiempos óptimos de fundición
de 00:05:15. Tras la fabricación del molde con cavidad en dimensiones de 5x5x1 in y el
de tapadera de 5.5x5.5x0.5 in en la frezadora Haas VF-1 con un tiempo de maquinado de
02:10:45 y la ejecución de pruebas, se validó que el sistema propuesto fue capaz de producir
figuras plásticas de manera eficiente en un tiempo de espera de moldeo de la figura plástica
en 00:12:08. Este proyecto no solo contribuyó a un uso del plástico seleccionado, sino a la
reducción de la contaminación en el área del volcán de Agua, y que también ofreció una
solución económica para el reciclaje de plásticos.

xi



CAPÍTULO 1

Introducción

En los últimos años, el volcán de Agua ha experimentado un aumento considerable
en la cantidad de desechos plásticos acumulados en sus faldas, particularmente en las rutas
turísticas que conectan las localidades de Santa María de Jesús y la Antigua Guatemala. Este
fenómeno se ha atribuido principalmente a la falta de programas adecuados de recolección de
residuos, lo que ha llevado a una acumulación masiva de tapaderas de botellas de plástico,
fabricadas principalmente con polipropileno y polietileno de alta densidad. Este tipo de
contaminación no solo afecta el entorno natural del volcán, sino que también tiene un impacto
negativo en la calidad de vida de las comunidades circundantes y en la experiencia de los
turistas.

Este trabajo de graduación propone una solución innovadora para abordar este problema
ambiental, mediante el diseño de un sistema de moldeo por fundición que transforma las
tapaderas de plástico desechadas en figuras plásticas en forma del volcán de Agua. Esta
iniciativa busca no solo reducir la cantidad de desechos plásticos, sino también generar un
beneficio económico para las comunidades locales, al vender estas figuras como recuerdos
para los turistas. El proyecto se basa en el principio de reciclaje, utilizando un material de
desecho que hasta ahora no tenía valor alguno y que, con el proceso adecuado, puede ser
transformado en un producto útil y comercializable.

El proceso involucra varias etapas clave, comenzando con la recolección de las tapaderas
plásticas, su posterior fundición y moldeo en una figura que representa el volcán de Agua.
Para esto, se diseñó un molde de aluminio 6061, material seleccionado por su alta capacidad
de conducción térmica, resistencia y ligereza. Además, se utilizaron cálculos termodinámicos
para definir los parámetros de fundición del polietileno y polipropileno, y el moldeo de este
plástico para obtener la figura plástica. En resumen, el proyecto tiene un enfoque técnico
y ecológico que promueve el reciclaje y la conservación del medio ambiente en una región
vulnerable, mientras genera ingresos económicos para la comunidad.

1



CAPÍTULO 2

Justificación

La contaminación en el volcán de Agua ha incrementado en los últimos años debido a la
ausencia de un programa de recolección de desechos. Entre los más comunes, se encuentran
las botellas plásticas. Se ha registrado un avistamiento del aumento de desechos plásticos en
las faldas del volcán, en las rutas turísticas de Santa María de Jesús y la Antigua Guatemala
(Pedroboche, 2015).

Ayudar a disminuir la contaminación y darle un segundo uso al plástico desechado a
beneficio de la comunidad, promovería un reciclaje perdurable, debido a que la venta de
figuras plásticas generaría un ingreso económico para la comunidad, y la materia prima
se encuentra en la recolección de desechos de tapas plásticas. El enfoque está en convertir
un residuo plástico que actualmente no tiene ningún uso y que sólo promueve el aumento
de basura en el volcán, a un residuo reutilizable reduciendo, así, la cantidad de desechos
plásticos en el área. Enfocándose en las tapas de botellas de polipropileno y polietileno, se
ve el potencial de convertirlas en moldes plásticos con la silueta del volcán, que pueden ser,
luego, vendidos a los turistas para que el proceso sea sostenible económicamente.

Fomentar el reciclaje dentro de un área ecológica como la del volcán permite la conser-
vación de los recursos naturales y reducción de la contaminación. Al reciclar estos desechos
sólidos se evita que contaminen el área del volcán, reduciendo impactos negativos en las
comunidades cercanas (A.L, 2022). Un sistema de fundición de las tapaderas de botellas de
polipropileno y polietileno tiene como finalidad establecer la agilización del proceso de fabri-
cación de figuras 3D del volcán de Agua por medio de moldes, con un diseño de construcción
de bajo costo para ambas máquinas.

El diseño del molde del volcán de Agua y la elección de un método de fundición de las
tapaderas de plástico para el proyecto de reciclaje de tapas busca facilitar la fundición de los
materiales plásticos y dar un bajo costo de fabricación. El diseño de la máquina fundidora
debe seguir lineamientos para un sistema viable estructural según la ubicación de trabajo,
como de un enlace diseño y manufactura en la construcción del sistema de la maquinaria. El
proceso de diseño puede variar según sean las dimensiones del molde del volcán, el cual debe
cumplir con la capacidad de material a procesar y no ser mayor a los límites de producción

3



del plástico. Los costos de mantenimiento de la máquina deben ser bajos para que el sistema
sea económicamente rentable de acuerdo con la inversión inicial y, a la vez, garantizar una
vida útil prolongada.

4



CAPÍTULO 3

Objetivos

3.1. Objetivo general

Diseñar y fabricar un sistema de fundición y moldeo de figuras plásticas en forma del
volcán de Agua, utilizando, como materia prima, los desechos de tapas de polietileno y
polipropileno.

3.2. Objetivos específicos

1. Definir un método de fundición para el plástico proveniente de las tapaderas de bote-
llas.

2. Definir las dimensiones y geometría de la figura plástica a ser moldeada.

3. Especificar las dimensiones estructurales de la máquina de fundición y moldeo.

4. Fabricar la máquina diseñada para elaborar las figuras plásticas.

5. Validar que el sistema produzca figuras plásticas con la forma del volcán de Agua.

6. Elaborar los manuales de fabricación, ensamble, mantenimiento y uso de la máquina.

5



CAPÍTULO 4

Marco teórico

4.1. Polipropileno y polietileno

El polietileno y el polipropileno, ambos polímeros reciclables, se utilizan en una amplia
gama de aplicaciones. Con la investigación del tipo de plástico utilizado en las tapaderas de
botellas desechables se encontró que el polipropileno y el polietileno de alta densidad tienen
una serie de ventajas para este uso, las cuales son ser reutilizable, resistente al impacto y a
la humedad, y no tener reacciones con productos químicos o alimentos (Muñoz, 2023).

En las tapaderas de botellas, el polipropileno es un material ideal para bebidas calientes,
como café o té, ya que es resistente al calor y no libera sustancias tóxicas a altas temperatu-
ras, lo que lo hace seguro. A diferencia, el polietileno de alta densidad no es tan flexible como
el polipropileno, esto lo hace adecuado para hacer tapas de botellas de bebidas carbonatadas
porque ayuda a evitar que la presión del gas rompa las tapas (Gall, 2020).

Estos dos plásticos son los más usados en tapaderas de botellas; sin embargo, debido a
que tienen diferentes propiedades que se utilizan en los cálculos de fundición, es necesario
evaluar si se pueden fundir juntos o por separado. Las propiedades se muestran en el cuadro
1.

Cuadro 1: Tabla de propiedades polimeros

Tipo de plastico Calor latente de fusión (kJ/kg) Calor especifico (kJ/kg °C)
Polietileno de alta densidad
de (HDPE) 178 1.93

Polipropileno (PP) 135 0.92
Fuente: Dem, 2023

7



Para determinar los polímeros presentes en las tapaderas de botellas, se usa el código de
identificación de resina RIC, es la forma más fácil de identificar el plástico en las tapaderas de
botellas desechadas. El RIC es un código en un número de 1 a 7 rodeado por un triángulo de
flechas que apuntan hacia la derecha en la base de la mayoría de los empaques de plástico. El
número RIC del polipropileno es 5. El RIC del polietileno de alta densidad es 2. Si el plástico
no se puede identificar por el número RIC, se puede identificar por sus propiedades físicas.
El polipropileno es un plástico que se caracteriza por un brillo metálico y en propiedad física
es difícil de doblar porque es resistente y duro. El polietileno de alta densidad tiene una
característica de brillo mate y en propiedades físicas más flexible que el polipropileno. Como
se muestra en la figura 1, hay varios tipos de tapaderas de plástico (Dem, 2023).

Figura 1: Tipos de tapadera de botella plastica

Fuente: Muñoz (2023).

Estos polímeros se pueden fundir y moldear de 4 a 5 veces, antes de que se degrade
el material. El punto de fusión del polipropileno es de 171 °C, mientras que el punto de
fusión del polietileno de alta densidad es de 166 °C. Los factores de degradación del material
dependen de la calidad del polímero inicial y el proceso de fundición.

El proceso de refundición comienza con la recolección de tapas plásticas desechadas.
A este plástico se le pueden agregar aditivos para mejorar sus propiedades mecánicas como
físicas. Para el proceso de fundición de tapas plásticas que sólo serán utilizados como adornos
o que no requieren altas resistencias mecánicas no se le suele agregar ningún aditivo pues el
no hacerlo ayuda a reducir costos y tiempos. El único caso en que el que se pueda querer un
aditivo será el del pigmento deseado para la figura plástica final. Los pigmentos se pueden
agregar al plástico en tres tipos diferentes de presentaciones. Los pigmentos orgánicos se
utilizan en la presentación en polvo, mientras que los pigmentos inorgánicos y metales se
pueden agregar en polvo, granulado y líquido (Dem, 2023).

8



La separación de estos dos polímeros al fundir es crucial. Sí, es factible fundirlos juntos,
pero es importante tener en cuenta las características de fusión de cada uno. Si se funden
juntos a una temperatura demasiado baja, el polietileno no se fundirá completamente y se
fundirá en forma de grumos. Esto puede causar problemas con la calidad del producto final.
Se tomó la decisión de fundirlos por separado para evitar cualquier problema. Debido a que
es uno de los polímeros más utilizados en las botellas de desecho en el volcán de Agua, el
polímero de polietileno de alta densidad se utilizará con mayor frecuencia.

4.2. Estufa de gas

El método más económico y práctico para fundir plástico es en una estufa de gas, donde
se coloca el plástico a fundir en una sartén. El contenido energético no se obtiene a través de
la suma de las eficiencias de las estufas de gas. Para obtener la eficiencia total se multiplican
las eficiencias de cada etapa. La eficiencia total por el contenido energético del gas da el calor
que puedan ganar las tapaderas plásticas de cada etapa del sistema energético. La flama del
gas propano, la sartén y el polímero a fundir son los componentes. Se evaluó una estufa
modificada a biogás para determinar el porcentaje de eficiencia energética, con el poder
calorífico del biogás y el flujo de gas del quemador utilizado. Los resultados de eficiencia
energética fueron del 48 % al 55 % (Joaquín, 2018). Con base en estos datos, se sabe que
el gas propano tiene un poder calorífico menor que el biogás, y según los hallazgos de la
investigación, la eficiencia de transferencia del gas propano es alrededor del 40 % (Matthews,
2024).

La potencia de un quemador de gas propano varía en función de la presión del gas y el
modelo físico del quemador. Con la ecuación 1 se puede calcular la potencia del quemador
conociendo el caudal de gas, que se puede medir con un medidor de flujo de gas, y el poder
calorífico del gas propano. En algunos casos, el poder calorífico mínimo se encuentra en la
etiqueta del cilindro o se puede tomar un valor promedio de 22,2 MJ/m³ (Matthews, 2024).

P = Q ∗H (1)

Ecuación 1

P Es la potencia del quemador en kilowatt (kW)

Q Es el caudal de gas en metros cúbicos por segundo (m³/s)

H Es el poder calorífico inferior del gas propano en kilojulios por metro cúbico (kJ/m³)

Como parte alternativa de no tener un medidor de flujo de gas. Además, conociendo el
flujo másico de gas propano durante un período de tiempo determinado, se puede calcular
la potencia del quemador de gas, con la ecuación 2. Antes de la prueba, se pesa el tanque
de gas y se espera que se queme el gas. Después, se para la flama y se pesa nuevamente el
tanque. Debido al peso del gas liberado en la combustión y al tiempo establecido, obtenemos
un flujo masico. Este flujo masico se multiplica con el poder calorífico del gas propano de
11,780 kcal/kg (CNGEurope, 2023) lo que da potencia.

9



P = ṁ ∗ PCI (2)

Ecuación 2

m Es el flujo masico (Kg/s)

PCI Es el poder calorifico del gas propano en (kcal/kg) metro cúbico (kJ/m³)

4.3. Gas propano como combustible

El gas propano es uno de los gases más disponibles en la mayoría de las zonas por ser
un combustible económico, fácil de almacenar y transportar. Tiene un característico color
azul para indicar que la proporción de aire combustible es correcta. Por ende se alcanza
su temperatura de flama máxima, obteniendo su mayor eficiencia. Si se presenta un color
amarillento en la quema del combustible es porque hay una menor eficiencia en cuanto a
la combustión con el oxígeno del alrededor. En condiciones de una combustión completa la
temperatura de la llama del propano es de 1,400 °C (Arizadmin, 2021).

Usar el gas propano como combustible para la fundición de polímeros tiene ventajas como
una eficiencia en poder calorífico, produciendo más calor por unidad de combustible que otros
combustibles; presentaciones de su contenido, la presentación de este puede encontrarse en
latas o cilindros de gas; accesibilidad en diferentes puntos de comercio, por ser muy utilizado
en cocina (Arizadmin, 2021).

El tiempo que tomará fundir el material dependerá de la potencia del quemador de gas
propano y de la cantidad de plástico que se quiere fundir. Si se utiliza un quemador de
gas propano de alta potencia, se podrá fundir el plástico en pocos minutos. Sin embargo, el
tiempo de fundición puede ser mayor si se usa un quemador de menor potencia. Además,
depende de la cantidad de material utilizado y la estructura del material. La ecuación 3 se
utiliza para calcular el tiempo requerido, con la eficiencia del quemador.

t =
E

P ∗ 0.4
(3)

Ecuación 3

t Es el tiempo de fusión (s)

E Es la energía requerida para fundir el plástico (kJ)

P Es la potencia del quemador de gas propano multiplicada por eficiencia del gas (kW)

10



4.4. Método de transferencia de calor más adecuado para fun-
dir un plástico

Procedimiento en transferencia de calor adecuado para fundir un plástico:

Si se desea fundir plástico triturado, se debe estar familiarizado con los instrumentos
que se utilizan en el proceso como: gas propano y un sartén. Con estos instrumentos
para la fundición, usar la ecuación de Fourier. La ley de Fourier de conducción de
calor describe cómo fluye el calor a través de un material sólido, logrando así fundir
el polímero. Se tiene transferencia de energía por convección en el movimiento de
fluidos como líquido o gas; conducción en la transferencia de calor a través de un
material solido por contacto directo. Estos dos tipos de transferencia de energía son
una herramienta útil para estimar la tasa de calor a través del sistema, usando redes
de resistencias térmicas, como medida de la capacidad de un material u objeto para
resistir el calor (ROHMS, 2016). Para conocer la energia total del sistema, como primer
paso es identificar cada parte del sistema que proporciona resistencia al flujo de calor,
esto incluye la sartén y plástico (Douplik, 2014).

La suma de las energías térmicas de cada componente constituye la energía térmica
total del sistema, como se muestra en la ecuación 4. Energía necesaria para fundir el
polímero.

Etotal = Esartén + Eplástico (4)

Para verificar si el calor entregado en el sistema de fundición es lo suficiente para
derretir el plástico, se debe conocer la energía necesaria para llevar el plástico de su
temperatura inicial a la de fundición y la energía para fundición. Se puede utilizar las
siguientes dos ecuaciones: energía necesaria para fundir el plástico, como se muestra
en la ecuación 5, y la otra energía necesaria para calentar el plástico hasta el punto
de fusión, como se muestra en la ecuación 6. La suma de estas dos energías indica la
energía total requerida para lograr fundir el polímero (Douplik, 2014).

Eplástico = m ∗ lf (5)

Ecuación 5

E1 Es la cantidad de calor transferida (J)

m Es la masa del plastico triturado en (kg)

lf Es el calor latente de fusión del plástico (J/kg)

Esartén = m ∗ CP ∗ (Tf − To) (6)

Ecuación 6

E2 Es la cantidad de calor transferida (J)

m Es la masa del plastico triturado en (kg)

Cp Es el calor específico del plástico (J/kg*◦C)

11



Tf Es la temperatura de fusión del plástico (◦C)
To Es la temperatura ambiente (◦C)

La sartén, por ser un método de transferencia de calor necesario para fundir el polímero,
también incluye la energía necesaria para aumentar la temperatura de la sartén, como se
muestra en la ecuación 7.

Esartén = m ∗ Cpsartén ∗∆T (7)

Ecuación 7

Esartén Es la enegía necesaria para calentar la sartén (kJ)

m Es la masa de la sartén (kg)

∆T Diferencia de temperatura (°C)

4.5. Material del molde

La selección del material del molde depende de la selección del material plástico que
se desea inyectar, el número de piezas a producir, presupuesto, tamaño y complejidad del
molde. En la aplicación de moldes hay dos materiales que predomina en esta área siendo el
aluminio y acero (Schawarts, 2021).

Acero: Es uno de los más comunes por su variedad de presentaciones en el mercado, el
cual representa características físicas como resistencia al desgaste y corrosión así como
resistencia a altas temperaturas. Esto depende del tratamiento térmico que reciba
el acero, que puede ser inoxidable, al carbono o aleado. Estas características pueden
variar según el tratamiento térmico (Nickluvera, 2020).

Aluminio: Es ligero y de alta conductividad térmica, lo que lo convierte en una buena
opción para un molde porque es ligero, resistente a la corrosión y relativamente econó-
mico. Además, el maquinado de este tiene una producción más rápida en la industria.
Pero tiene una vida útil menor que un molde de acero y es menos costoso, por lo que
se puede evaluar la producción de otros moldes y considerar el precio beneficio con
respecto a uno de acero (Nickluvera, 2020).

Debido a sus propiedades mecánicas, el aluminio es un material muy utilizado en la
industria de moldeo por compresión. El aluminio mantiene una estructura consistente de alta
precisión gracias a su capacidad de transferir el calor del molde y garantizar una formación
rápida del producto (Matias, 2022).

En la gama de aluminio utilizados para moldes de inyección hay dos categorías que
predomina la 6000 y 7000, los cuales son relativamente económicos y fáciles de utilizar, con
buena resistencia a la corrosión y al desgaste, como también una buena resistencia mecánica
y térmica (Martinez, 2018).

12



6061: Un aluminio de aleación media a alta, tiene una aleación dúctil del cual puede
deformarse fácilmente sin romperse y una resistencia a la corrosión en condiciones
atmosféricas normales (Jon, 2021).

6082: Esta aleación es muy similar a la del aluminio 6061, con la diferencia que tiene
una mejor resistencia mecánica (Jon, 2021).

7075: Un aluminio de aleación de alta resistencia tiene una aleación dúctil que puede
deformarse fácilmente sin romperse y una resistencia a la corrosión en condiciones
atmosféricas normales. Sin embargo, el aluminio 7075 es menos dúctil que el 6061 y el
molde puede fallar debido a su menor ductilidad (Jon, 2021).

El aluminio 6061 se eligió para el proceso de fabricación de molde por las razones antes
descritas, por lo que es importante conocer su calor específico de 0.91 kJ/kg °C para cálculos
posteriores.

4.6. Molde de aluminio

Los moldes son herramientas utilizadas para dar forma a un material en estado líquido
o semisólido, tienen una cavidad donde el material que se vierte se solidifica y toma forma.
Los moldes elaborados en máquina CNC se pueden fabricar con una amplia variedad de
materiales, pero el aluminio tiene algunas ventajas sobre otros materiales, como que se
puede mecanizar más fácilmente y tiene una mayor conductividad térmica, lo que hace que
el plástico se enfríe más rápido (Covill, 2019).

La manipulación de un molde de aluminio se puede llevar a cabo a una temperatura
ambiente o a una temperatura elevada; lo recomendable es elevar la temperatura del molde
para obtener mejores resultados, llegando a 100 °C. El plástico se comprime en la cavidad a
esta temperatura de moldeo por compresión y se solidifica al bajar la temperatura. Se utiliza
un pequeño horno eléctrico para elevar la temperatura del molde o con una flama de gas
propano. Para elevar la temperatura del molde se necesita de un horno eléctrico pequeño,
del cual se conozca su potencia de calor y la cantidad de energía eléctrica que consume por
unidad de tiempo (Mariano, 2011). O también de una estufa de gas propano conocida la
potencia de entrega de la flama del gas.

Para determinar cuánto tiempo tarda un bloque de aluminio en elevar su temperatura
ambiente a la temperatura requerida, en una estufa de gas propano, se debe conocer la
energía necesaria para elevar la temperatura del molde, como se muestra en la ecuación 8.
Se usan los datos del material del molde como la densidad, calor específico y la temperatura
ambiente con la temperatura a la que se quiere llegar el molde 100 °C.

13



Esartén = m ∗ CpAl.6061 ∗∆T (8)

Ecuación 8

Esartn Energía para elevar temperatura del molde (kJ)

m Masa del molde de aluminio (kg)

Cpsaluminio Cp del aluminio 6061 (kJ/kg °C)

∆T Cambio de temperatura (°C)

Conocida la energía del sartén, se puede conocer el tiempo que toma en elevar la tem-
peratura del molde de aluminio a 100 °C, con la potencia del gas y eficiencia de este. Como
se muestra en la ecuación 9.

Tiempo =
ETot.Al

0.4 ∗ P
(9)

Ecuación 9

T Tiempo para precalentar el molde (s)

P Es la potencia del quemador de gas propano multiplicada por eficiencia del gas (kW)

Al elevar la temperatura de la pieza de aluminio y luego verter el polímero fundido
en la cavidad, se comprime el material. Esto tendrá como resultado una buena calidad
superficial, evitando la formación de burbujas dentro de la cavidad del molde. La cavidad
del molde debe tener un desnivel que facilite el desmoldeo de la figura plástica, al igual que
unos pines extrusores en el molde, expulsando restos del material fundido al momento de
comprimir. Estos pines, aparte de ayudar a expulsar el material, ayudan a expulsar la pieza
moldeada hacia afuera del mismo molde. El diseño de los pines expulsores es significativo
para la calidad de la pieza y economía de producción. Uno de los canales elegidos para
expulsión de material es de forma parabólica; este canal tiene el maquinado más simple.
No es tarea sencilla calcular el diámetro del canal, ya que depende de la razón de flujo
de material, características del material, viscosidad, temperatura y algunas constantes del
material (Buchwald, 1996). La ecuación 10 ayuda a calcular el diámetro del canal del pin
extrusor.

D = Smax + 1.5mm (10)

Ecuación 10

D Diametro del canal (mm)

Smax Máximo espesor de pared de la pieza, no considera información geométrica, su apli-
cación se limita a piezas pequeñas (mm)

14



En el proceso de compresión para figuras plásticas, la presión suele oscilar entre 150 y
1000 PSI, en moldes por compresión. La presión también debe ser suficiente para compactar
el material y eliminar las burbujas de aire. Si la presión es demasiado baja, el material no
se compactará en la cavidad correctamente y la pieza tendrá poros (Worgull, 2009). En
general, la presión se aplica de forma uniforme sobre toda la superficie de la pieza movible a
la pieza fija. Esto se hace utilizando una prensa de sujeción en C, prensa hidráulica o prensa
mecánica. Se llevarán a cabo pruebas para determinar si la figura de plástico se crea mediante
la presión aplicada al molde. Para calcular la presión necesaria para moldear el polietileno
de alta densidad en el molde de aluminio 6061, debe conocer la siguiente información como:
volumen de la cavidad del molde, la densidad del polímero fundido a su temperatura de
fusión, a 170 °C y densidad de 900 kg/m³. Una vez que se tenga esta información se puede
usar la ecuación 11 para calcular la presión necesaria.

P = V ∗ ρ ∗ a (11)

Ecuación 11

P Es la presión en (Pa)

V El volumen de la cavidad del molde en (m³)

ρ Densidad del polipropileno fundido (kg/m³)

a Aceleración de la gravedad (m/s²)

Luego del proceso de compresión, es importante conocer el tiempo de enfriamiento del
molde con el material. Para calcular el tiempo de enfriamiento, se debe conocer la cantidad
de calor que se necesita para bajar la temperatura del bloque de aluminio, así como la
diferencia de temperatura entre él y la temperatura que se quiere enfriar, la temperatura
ambiente. Y la cantidad de calor necesaria para bajar la temperatura del polímero fundido
con el calor específico, la masa y la diferencia de temperatura con el molde, en este caso el
punto de fusión del polímero es el inicial y la final, la temperatura ambiente como se muestra
en la ecuación 12.

t =
Q1 +Q2

P
(12)

Ecuación 12

t Es el tiempo (s)

Q1 Es la cantidad de calor necesaria para bajar la temperatura del bloque de aluminio (J)

Q2 Es la cantidad de calor necesaria para bajar la temperatura del polímero fundido (J)

P Es la potencia del horno eléctrico (W)

15



La ecuación 12 es una herramienta útil para analizar el tiempo de enfriamiento del molde,
pero existe una forma más efectiva de obtener información sobre el tiempo de enfriamiento
del molde. Si se analiza el molde de aluminio como un régimen transitorio, en el que la
temperatura de enfriamiento cambia con el tiempo y se calcula con métodos numéricos, que
ayudan a describir el comportamiento del sistema en situaciones complejas, se obtendrá un
mejor resultado de la temperatura del molde con el tiempo.

Para simplificar los datos, se tomará la conducción de calor en régimen transitorio sin los
extremos del molde de aluminio. Las diferencias en el régimen transitorio de la conducción
de calor unidimensional en una pared plana en el molde se explicarán utilizando puntos
nodales y elementos de volumen. Los puntos nodales incluyen conducción de calor desde
dos de sus lados, utilizando los números de nodos del molde. La ecuación 13 representa la
formulación en diferencias finitas en régimen transitorio para un nodo interior general. Se
aplicará para cada nodo implementado.

hi(Ti − T j
1 ) + k

T j
2 − T j

1

∆x
= ρ

∆x

2
c
T j+1
1 − T j

1

∆t
(13)

En métodos numéricos, como el método explícito para resolver ecuaciones de conducción
de calor, el criterio de estabilidad establece una condición sobre el tamaño del paso de
tiempo ∆t para garantizar que la solución numérica converja hacia la solución del problema
correcta. Si se incumple este criterio, la solución numérica puede oscilar de manera no física
y divergir, como se muestra en la ecuación 14.

τ =
α∆t

∆x2
≤ 1

2
(14)

El comportamiento del decaimiento de la temperatura del molde con el tiempo de cada
uno de los nodos se evaluará al evaluar cada uno de los elementos de la ecuación.

4.7. Análisis del ángulo de desmoldeo

En el análisis del ángulo de desmoldeo del bloque de aluminio 6061, donde se encuentra
la cavidad del alojamiento del plástico fundido para moldear la figura plástica. Esta cavidad
debe tener un ángulo de desmoldeo en el que se deslice suavemente fuera del molde gracias a
una especie de rampa creada por el ángulo de desmoldeo. Esto es crucial porque el plástico
se contrae al enfriarse y la pieza puede quedar atrapada en el molde si no hay suficiente
ángulo de desmoldeo. Los factores que influyen en la elección del ángulo de desmoldeo
incluyen la profundidad de la pieza, donde los componentes más profundos requieren un
ángulo mayor que los más superficiales; el material de la pieza, ya que algunos, como el
polietileno, se contraen más y necesitan un ángulo más alto; la textura de la superficie, pues
las superficies lisas requieren un ángulo más bajo que las rugosas; y la complejidad de la
pieza, donde las formas más complejas necesitan un ángulo mayor que las simples. Estos
factores determinan el ángulo de desmoldeo ideal, recomendándose en general un valor de 1
a 3 grados (GudMould, 2020).

16



CAPÍTULO 5

Metodología

5.1. Descripción de metodología

Las tareas se dividieron en cuatro etapas. La investigación de moldes por compresión es
la primera etapa. Los moldes por compresión están diseñados para contener el material a
moldear y aplicar la presión necesaria para producir el producto final. El proceso consiste en
colocar el material maleable en un molde, cerrarlo y ejercer presión para que se distribuya
uniformemente dentro del molde el material y tome su forma final. En la segunda etapa, el
diseño y los cálculos de un molde de compresión implican identificar los requisitos del pro-
ducto final, crear un diseño conceptual y un modelo detallado en CAD, realizar simulaciones
para optimizar el diseño, seleccionar los materiales adecuados, realizar cálculos estructurales,
diseñar sistemas auxiliares, prototipar y probar el molde. En la tercera etapa, se detallaron
los pasos del proceso de fabricación de un molde de compresión incluyendo el diseño del
molde según los requisitos del producto, la selección del material para este caso un DHPE,
el mecanizado del bloque de aluminio 6061 para formar la cavidad y los detalles varios del
molde, el acabado para crear superficies precisas como: ángulo de desmoldeo, ensamblaje de
partes del molde, pruebas y ajustes para garantizar su funcionalidad y calidad. La cuarta
etapa fue la validación e iteración del molde por compresión, esto implicó la creación del
prototipo del molde; se probó su calidad, se modificó el diseño según fuera necesario y se
repitió el proceso hasta que las piezas moldeadas alcanzaron la calidad deseada.

5.1.1. Etapas

Etapa 1: investigación previa

Los principios fundamentales de un molde por compresión en el proceso de fabricación
y las aplicaciones de los moldes son objeto de esta investigación preliminar. El moldeo

17



por compresión es un proceso en el que un material de caucho o plástico se coloca en un
molde abierto y luego se aplica presión y calor para dar forma al producto final. El proceso
de compresión no requiere equipos costosos y complejos, lo que lo hace adecuado para la
producción de lotes pequeños a medianos y productos de formas complejas.

Etapa 2: diseño y cálculos

Para determinar si se cumplieron los objetivos y se logró crear un prototipo competitivo
con las alternativas comerciales, se realizarán cálculos de fundición del polímero y compresión
de este en el molde utilizando los datos recopilados. También se verificará que todos los
requisitos físicos o de desempeño se cumplieron. Se repetirá el proceso desde la etapa 2
hasta que se cumplan todas las metas establecidas en el protocolo del proyecto si no se
cumplen algunos objetivos o requisitos.

Etapa 3: fabricación

La fabricación de un molde por compresión incluye el diseño detallado del molde, la
selección de materiales adecuados, el mecanizado de bloques de aluminio para formar ca-
vidades y detalles, las técnicas de acabado, el ensamblaje de componentes, las pruebas de
calidad y funcionalidad, además de la aplicación de tratamientos térmicos y recubrimientos.
La optimización del diseño para garantizar una distribución uniforme del material y la im-
plementación de sistemas de enfriamiento eficientes para controlar la temperatura durante
el proceso de compresión son aspectos importantes a tener en cuenta durante la fabricación.

Etapa 4: validación e iteración

La validación de un molde por compresión implica pruebas iniciales para verificar la cali-
dad de las piezas moldeadas, y luego, en respuesta a los resultados de las pruebas, se realizan
ajustes iterativos en el diseño del molde. Hasta que se obtienen las piezas moldeadas de la
calidad requerida, estas etapas se finalizan y el molde se considera listo. La complejidad del
molde y los estándares de calidad requeridos determinan el número de iteraciones necesarias
a aplicar. Para el caso en particular fue necesaria una iteración del molde físico.

18



5.2. Requisitos

Cuadro 2: Identifiación de códigos

Código Descripción
DM Diseño Mecánico
SG Seguridad
CS Costos
Fuente: Elaboración propia

Cuadro 3: Identifiación de códigos

Código Descripción
DM01 El sistema de fundición debe alcanzar al menos 170 °C.
DM02 El sistema debe poder fundir polimero no mayor a 5 mm de ancho.
DM03 El flujo de gas en la estufa puede ser ajustado.
DM05 El molde de aluminio debe poder soportar un precalentamiento de 100 °C.
DM06 El molde de aluminio pueda soportar una carga por compresión de 14,500 PSI.
DM07 El proceso de desmoldear la figura plástica no debe de pegarse al molde.
SG01 El molde debe estar sujeto a la base de madera.
SG02 El manual de operación explica cómo usar los elementos de seguridad.
SG03 El usuario no debe presentar molestias musculares con el moldeo por compresión.
CS01 Los materiales empleados no exceden Q1,500.
CS02 La fabricacion del molde de aluminio no excede Q1,700.

Fuente: Elaboración propia

19



5.3. Sistema de fundición

5.3.1. Energía para fundir el plástico

Se realizó un análisis termodinámico de la fundición de polietileno de alta densidad
utilizando un sartén como base de fundición y una estufa de camping alimentada por gas
propano como combustible para determinar si el plástico puede fundirse.

Se buscó la energía necesaria para fundir el polimero, después de conocer la cantidad de
calor transferida por el quemador al área del sartén para verificar que el calor transferido en
este sistema sea suficiente para fundir el plástico.

El calor latente de fusión del plástico que se obtiene del cuadro 1 y la masa del plástico
de 0.03 kg se utilizan para determinar la cantidad de calor necesario para fundir HDPE.
Para determinar la masa a fundir se utilizó Autodesk® Inventor®. En este se le indicó la
densidad del modelo 3D a fundir y este calcula la masa con base a este dato y el volumen
del modelo. La energía necesaria para cambiar de estado sólido a líquido se obtuvo con la
ecuación 15.

E = m ∗ lf (15)

E = (0.03 kg)(178
kJ

kg
)

E = 5.34 kJ

Este calor latente es para 150 °C, que es la temperatura promedio de un rango de cambio de
fase del polímero. Es importante tener en cuenta que la ecuación solo se aplica a materiales
puros que funden a una temperatura dada, como lo es el caso del HDPE. Si el material está
compuesto por diferentes sustancias o si hay impurezas, la ecuación puede no ser precisa.
Este material es puro para el caso en cuestión porque se confirmó que es de polietileno de alta
densidad, con pruebas de visualizacion en la parte interan de las tapaderas de las botellas
con la numeracion 2 de reciclaje en ellas y con un codigo el cual se ingreso para conocer de
que empresa era la botella, conociendo asi su numeracion del codigo del plastico, validando
que el material si es HDPE.

El cuadro 1 muestra el calor específico del plástico, que tiene una masa de 0.03 kg, y la
diferencia de temperatura necesaria para que el plástico se caliente hasta su punto de fusión,
donde alcanza su temperatura máxima. Como se puede observar en la ecuación 16.

E = m ∗ Cp ∗ (Tf − To) (16)

E = (0.03 kg)(1.93
kJ

kg ∗◦ C
)(150 ◦C − 20 ◦C)

E = 7.527 kJ

20



La suma de estas dos energías indica la cantidad de energía necesaria para fundir 0,03 kg
de polietileno de alta densidad HDPE partiendo en el punto de fusión del plástico, iniciando
en 20 °C de temperatura ambiente a 130 °C temperatura de fusión.

EHDPE = E1 + E2 (17)

EHDPE = 5.34 kJ + 7.527 kJ

EHDPE = 12.86 kJ

Una estufa a gas propano, sartén de aluminio y gas propano. Ya conocida la energía
necesaria para fusionar el HDPE, es necesario conocer la energía necesaria para elevar la
temperatura del sartén a la temperatura de fusión del HDPE, como se muestra en la ecuación
16. La masa del sartén fue pesada en una báscula y la temperatura de fusión del polímero
es de 130 °C, mientras que la temperatura ambiente es de 20 °C, y ambas temperaturas se
producen en un promedio de 77,5 °C. El Cp del aluminio 6001, sartén, es de 0,9 kJ/kg*°C
a esa temperatura, la promedio. Se utilizaría este valor de Cp (ASM, 2023).

Esartén = m ∗ Cpsartén ∗∆T (18)

Esartén = (0.41 kg)(0.9
kJ

kg ∗ ◦C
)(150 ◦C − 20 ◦C)

Esartén = 47.97 kJ

Las energías necesarias para la fundición del polímero en el sistema se conocen. Se suman
estas energías, que son las del polímero y la del sartén, se muestran en la ecuacion 19.

Etotal = EHDPE + ESARTÉN (19)

ETotal = 12.86 kJ + 47.97 kJ

ETotal = 60.83 kJ

21



Figura 2: Elementos de fundición

5.3.2. Tiempo para fundir plástico HDPE

Es crucial tener una comprensión completa del material que se utilizará en su presen-
tación. La estructura de pellets del polietileno de alta densidad (HDPE) se muestra en la
Figura 3. La forma del polietileno en pellets hace que tenga un mejor contacto con el área
de fundido, lo que evita que el material se sobrecaliente al fundirse y se debilite, perdiendo
sus propiedades mecánicas por el sobrecalentamiento. Es importante tener en cuenta que los
pellets de polietileno deben ser de tamaño pequeño y no deben tener un diámetro superior
a 3 mm como primer paso. Esto ayudará a distribuir uniformemente el calor al fundir el
plástico.

Para calcular la potencia, es necesario conocer el flujo másico del gas propano. Se encendió
el gas dos veces a su máxima potencia durante 7 minutos. Después, se pesó el gas en una
báscula y se calculó una pérdida promedio de 14 gramos de gas durante el tiempo establecido.
Esto permitió descubrir el flujo másico del gas mientras la llama avanza hacia su punto
máximo. Se utilizó la ecuación 20 para el flujo másico.

ṁ =
m

tiempo
(20)

ṁ = (
14.5 g

7 min
)(

1 kg

100 g
)(
1 min

60 seg
)

ṁ = 3.45X10−5 kg

seg

22



La ecuación 20 muestra cómo multiplicar el flujo másico por el poder calorífico del gas
propano, de 11,780 kcal/kg (CNGEurope, 2023), para conocer la potencia del quemador y
para conocer el tiempo de fundición la ecuación 21. Pero no se utilizó el 100 % de la llama
del gas para fundir el polimero, se coloco la perilla del quemador de gas en el nivel dos. Se
obtubo un flujo masico de 1.780X10−5 kg/seg.

P = ṁ ∗ PCI (21)

P = (1.725x10−5 kg

seg
)(11, 780

kcal

kg
)(
4.18 kJ

1 Kcal
)

P = 0.85 kW

Conociendo estos datos, se procedio a calcular el tiempo de fundicion del plastico, que
se muestra en la cuacion 22. Donde se toma en cuenta la eficiencia de la hornilla de gas del
40 % (Omega, 2023).

Tiempo =
ETotal

0.4 ∗ P
(22)

Tiempo =
60.83 kJ

0.4 ∗ 0.85 KW

Tiempo = 178.9 seg = 2min 58seg

El sistema en fundición tiene un tiempo de 179 segundos para pellets de HDPE. Se deben
tener en cuenta los siguientes factores: el tamaño del polímero debe ser inferior a 5 mm, ya
que el área de contacto de la sartén con él es pequeña y su fundición sería prolongada si se
presenta en una forma más grande de la establecida. Por esta razón, se utiliza con pellets,
que son un material muy común en la industria del plástico. Los pellets de polietileno de alta
densidad, son un material fantástico para moldear una amplia gama de figuras de plastico.
Y es una excelente base para pruebas del material, ya que si se funde adecuadamente, es una
buena base para comparar con el material triturado. Si este material cumple con la fundición
y el moldeado, es mejor usar los pellets de DHPE como guía para el plastico triturado. Otro
factor es la consideración de un ambiente controlado en el que no se toman en cuenta las
ráfagas de viento y no se producen perdidas por convección. La potencia de la estufa de gas
propano es la única pérdida que se tiene en cuenta.

23



La figura 03 muestra el material en pellet, la figura 04 muestra el material de tapaderas
de botellas de desecho y la figura 05 muestra la colocación del material a fundir.

Figura 3: Pellets HDPE

Figura 4: Pellets triturados de tapas de botellas

24



Figura 5: Pellets de HDPE, colocación adecuada para fundición

5.3.3. Procedimiento para la fundición

Los dispositivos mencionados anteriormente (sartén, estufa de gas y tanque de gas pro-
pano) se utilizan en el procedimiento de fundición. Para comenzar, pesar el tanque de gas
propano en la báscula para asegurarse de que haya gas suficiente para iniciar la llama; el
tanque vacío pesa 0.095 kg, si no pesa eso, cambiar de tanque de gas. Para su primer uso,
la sartén se encuentra a temperatura ambiente. Se utilizaron guantes, lentes de protección
transparentes y mascarilla para protegerse de los gases que se liberan al fundirse el polímero.

Figura 6: Sistema de fundición, con tapas plásticas trituradas

25



Se coloca un recipiente en una báscula y se tara la báscula; se agregan 0.031 kg de HDPE.
El peso del material se calculó utilizando el apartado de Autodesk® Inventor®, se buscó
este material en la librería de materiales del programa. Se agrega el polímero a la sartén y
se espera a que llegue a su punto de fusión para que inicie el cambio de estado, siendo un
material con unas propiedades maleables. Con ayuda de una espátula se retira el material
del sartén y se vierte en el molde de aluminio, previamente calentado a una temperatura de
100 °C. El plástico se coloca en el molde y se tapa con una tapa de aluminio, cubriendo el
área de la cavidad del molde.

5.4. Diseño de la cavidad del molde

5.4.1. Primeros diseños de una figura de plástico

El diseño de la cavidad del molde y la simulación del maquinado del bloque de aluminio se
realizaron utilizando el software Autodesk® Inventor®en el apartado CAM. Se determinó
inicialmente que la figura plástica sería una figura 3D a escala del volcán con una base
circular que dijera volcán de Agua en el perímetro de la figura, ya sea como adorno o como
llavero. Se utilizó la herramienta web Map2stl para crear modelos STL imprimibles en 3D
a partir de cualquier lugar de la tierra para obtener la imagen 3D. Se eligió la ubicación, se
configuraron los parámetros de escala, se creó el modelo y se descargó el archivo. El panel
de herramientas para crear el STL se muestra en la figura 06. El modelo impreso en 3D se
puede ver en la figura 07 para determinar si cumplía con las características físicas del volcán
de Agua.

Figura 7: Map2stl

26



Figura 8: Modelo volcán de Agua 3D

Se llevó a cabo una prueba de maquinado de un molde de aluminio con esta cavidad
después de evaluar el modelo en 3D. El inicio del reconocimiento de la cavidad del molde se
muestra en la figura 08. La simulación del maquinado de la cavidad del molde se muestra
en la figura 09.

Figura 9: Operaciones de CAM

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

27



Figura 10: Trayectoria de corte

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

5.4.2. Selectividad del diseño de figura de plástico

Debido a que el reconocimiento del área del volcán de Agua con la herramienta Map2stl
no muestra la forma cóncava de la cima del volcán, se descartó este modelo de figura plástica
en 3D. Y al ser la figura tan pequeña no se podían ver los detalles del volcán y determinar
que este si era el volcán de agua y no cualquier volcán. El modelo CAM cuenta problemas
con el archivo STL porque no reconoce componentes de maquinado esenciales.

Se buscó una representación en dos dimensiones del volcán de Agua de un espesor de
4.5 mm como segunda etapa. Se optó por un porta vasos que representara el volcán con una
base circular que indicara Volcán de Agua en el perímetro de la figura. Para el diseño de la
figura, se utilizaron dos dibujos diseñados por una persona externa, a la cual se le indicó el
diseño que se deseaba para el portavasos. Los modelos se muestran en las imágenes 10 y 11.

Figura 11: Diseño

Diseñado por Pablo R.Tezó. Arquitectura, USAC

28



Figura 12: Diseño

Diseñado por Pablo R.Tezó. Arquitectura, USAC

Se optó por el porta vasos de la Figura 11 entre los dos modelos disponibles. El enlace
manufactura, un proceso que se utiliza para optimizar el diseño de un producto para que
sea más fácil y económico de fabricar, fue la razón por la que se eligió este diseño.

Cuando se eligió este modelo, se tuvo que eliminar algunos elementos que ya estaban
en este diseño y agregar otros, con el fin de facilitar la manufacturación del modelo final
y al mismo tiempo capturar los detalles característicos de la figura. Modelo dibujado en
Autodesk® Inventor® como se muestra en la figura 12.

Figura 13: Diseño

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

29



5.4.3. Selección de herramienta

Con el diseño ya establecido, se necesita capturar los detalles del dibujo y primordial-
mente el de las letras. En este se usó un tipo de maquinado en el apartado de CAM que sigue
la trayectoria de las letras; esto con el fin de crear una simulación que permitiera visualizar el
tipo de grabado que dejaría la fresa sobre el material. Con ello se eligió la herramienta para
la serigrafía de las letras. Se tomó en cuenta lo que se podría lograr con las fresas de corte
utilizadas en el torno HASS VF-1. El cuadro número 04 muestra las herramientas de corte
utilizadas. La serigrafía de las letras se realizó con la herramienta de fresa de bola de 1/16”,
que tenía como desafío que podría dañarse durante el maquinado. Las demás herramientas
fueron seleccionadas debido al espacio disponible donde trabajaría. Si el espacio es muy am-
plio, es recomendable utilizar una herramienta de fresa de mayor diámetro, lo que implica
una mayor remoción de material. Se emplea una herramienta de fresa de menor diámetro
si el espacio es limitado; esto aumenta el tiempo de maquinado, pero permite trabajar en
áreas con poco espacio.

Cuadro 4: Tabla de herramientas de corte

Tipo de fresa Diametro de fresa (in)
Fresa plana 3/4"
Fresa plana 3/16"
Fresa plana 1/8"
Fresa de bola 1/16"

Fuente: Elaboración propia

5.4.4. Diseño de pines extrusores y grabado de letras

El portavasos tiene un diámetro de 10 cm y un espesor de 0.4 cm. Pero cuando la figura se
plasma en la cavidad del molde, el polímero debe expandirse por toda la cavidad. La solución
fue usar pines extrusores laterales de 1/8"de ancho, colocados en el perímetro mayor que
el diámetro del portavasos. De esta manera, el material se esparce en toda la cavidad y el
restante se extrae para ser utilizado de nuevo. Los pines extrusores se muestran en la figura
13 y en la figura 14, respectivamente a detalle. En la figura 15, la parte posterior.

Figura 14: Pines estrusores, vista frontal

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

30



Figura 15: Pines estrusores, vista lateral

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

Figura 16: Pines estrusores, vista trasera

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

La figura 12 muestra el espacio disponible para colocar una serigrafía mediante un ma-
quinado de una fresa de bola de un diámetro de 1/16”. La figura 16 muestra un trazo de las
letras del volcán de Agua. Estas letras ayudaron a plasmar en el apartado CAM y mostrar
un ejemplo de cómo se uniría el modelo con la fresa de bola mencionada anteriormente.
Después de repetir el trazo de las letras, se descubrió que con el diámetro de la fresa de
bola a una profundidad específica, las letras tendrían su diseño final en el molde, como se
muestra en la Figura 17.

31



Figura 17: Trazo de letras, iteración 01

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

Figura 18: Trazo de letras, diseño final

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

Al tener el diseño final, las letras se colocan en la cavidad del molde, como se muestra en
la figura 18, y se realiza una extrusión similar a la de un domo. Esto se debe a que cuando
la fresa de bola retire material a una cierta distancia, la cavidad tendrá esa forma, como la
de un domo. La figura 19 muestra esto.

32



Figura 19: Trazo de letras, en cavidad

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

Figura 20: Trazo de letras, modelo final

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

Después de completar el diseño, como se visualiza en la figura 19 y colocados los ángulos
de desmoldeo adecuados para la extracción de la figura, se llevó a cabo una operación en
Autodesk® Inventor® para crear la cavidad del molde con un bloque de aluminio 6061 de
5x5x1", como se muestra en la figura 20.

33



Figura 21: Molde de aluminio 6061

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

5.4.5. Ángulo de desmoldeo

Se utiliza un ángulo de desmoldeo de 3 grados, para materiales como HDPE y PP, para
retirar el molde en la cavidad. Este ángulo permite que la figura plástica pueda salir de la
cavidad del molde cuando se solidifica. El color verde indica el ángulo de desmoldeo aplicado,
mientras que el color rojo indica dónde no hay ángulo, como se puede ver en la figura 21.

Figura 22: Angulo de desmoldeo

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

34



5.4.6. Velocidades del corte de avance

Las velocidades de corte y avance de cada fresa son importantes para que no se dañe
el material ni la fresa pierda sus propiedades de corte. En el cuadro 05 se visualizan las
velocidades de corte y de mesa para cada fresa.

Para estas fórmulas se utilizaron los datos tabulados por el fabricante en el tipo de
herramienta usada, en este caso de Garr Tool.

Formula de velocidad de corte

RPM =
Vc ∗ 12

π ∗Diamhta
(23)

Formula de velocidad de avance

Avance(f) = RPM ∗ Fz ∗ Z (24)

Cuadro 5: Tabla de velocidad de corte y avance

Tipo de fresa Velocidad de corte RPM Velocidad de avance (mm/min)
Fresa plana 3/4" 2550 950
Fresa plana 3/16" 7500 600.2
Fresa plana 1/8" 7500 355
Fresa de bola 1/16" 7500 180

Fuente: Elaboración propia

5.4.7. Maquinado CNC

En el apartado CAM se coloca el molde en una prensa de sujeción, en este caso la del
torno CNC Haas VF-1. Se hace la simulación de cada una de las herramientas de trabajo,
como ilustra la Figura 22. Durante la simulación del modelo CAD del molde, se realizaron
cinco operaciones de corte con las fresas mencionadas anteriormente. Esto ayudó a determi-
nar la factibilidad del maquinado, en este caso el molde de aluminio, como ilustra la figura
23. Los trazos azules significan que la fresa está en contacto con el material y lo elimina,
mientras que los trazos amarillos significan que no está en contacto con el material; se trasla-
da la herramienta. Se cumplió con un enlace manufactura que garantiza que la herramienta
funcione correctamente, ya que hay más trazos azules que amarillos en la simulación de
corte. Esto nos brinda un tiempo de maquinado de 02:10:45.

35



Figura 23: Mesa de trabajo Haas VF-1

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

Figura 24: Trayectoria de maquinado

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

Figura 25: Medición de la altura de la herramienta de corte utilizando una alsa de 20mm.

36



A continuación se muestran el molde final manufacturado en el torno HAAS VF-1.

Figura 26: Molde aluminio 6061 maquinado

Figura 27: Molde aluminio 6061 maquinado vista lateral

37



5.5. Diseño de la tapa del molde

Se emplea el mismo aluminio 6061 para crear la tapa del molde, que tiene un espesor
del material de 1/2 pulgadas, largo y ancho de 5 1/2 pulgadas. El material se trabaja en el
careado de cada una de las caras inicialmente, para tener un mejor acabado de la pieza. Una
silueta cuadrada en el centro del material, con una profundidad de 4 mm y la medida del
cuadrado interno es de 5.011 pulgadas en cada uno de sus lados; este se trabaja en el interior
de la tapadera para representar la parte exterior del molde centrado, ya que la tapadera tiene
como función alojar el molde dentro y evitar que se mueva.

El cuadro 06 muestra una lista de las herramientas de corte utilizadas. Aunque se llevó
a cabo con estas herramientas, que estaban disponibles en la máquina de trabajo, es posible
que se utilicen otras medidas de herramientas de corte para este propósito, porque no es
CNC.

Cuadro 6: Tabla de herramientas de corte, para careado en fresadora

Tipo de fresa Diametro de fresa (in)
Fresa plana 3/4"
Fresa plana 3/16"
Fresa plana 1/8"

Fuente: Elaboración propia

Figura 28: Tapadera del molde

38



Figura 29: Tapadera del molde con molde

Al molde se le elevara su temperatura a 100 °C. Se debe de tomar en cuenta expansión
del molde al calentarse a esa temperatura, siendo un aluminio 6061 con un coeficiente de
expancion alpha de 23.9×10−6m/m ◦C (Fremont, 2022).

Se determinó la tolerancia en cada lado en el que se introduzca el molde en la tapa, para
asegurar que, al ser introducido con la tapa, no se atore. Se utilizó la fórmula de expansión
térmica lineal; la tolerancia de la tapadera de aluminio debe ser mayor que la expansión
térmica del molde caliente para que pueda entrar sin problemas. Se utilizó el coeficiente
de expansión alpha, longitud inicial de cubo y la diferencia de temperatura ambiente a la
temperatura que se quiere lograr elevar el cubo.

∆Lexp.lin = α ∗ L ∗∆TDif. (25)

∆Lexp.lin = (23.9× 10−6m/m◦C) ∗ (0.14m) ∗ (75◦C)

∆Lexp.lin = 0.26mm

Para que el cubo de aluminio caliente pueda ingresar sin problemas en el otro cubo, la
tolerancia de este último debe ser mayor que la expansión térmica del cubo caliente. En este
caso, la tolerancia mínima recomendada sería de 0.26 mm.

5.5.1. Esquema del molde por compresión

El perímetro del molde tiene pines extrusores que liberan material cuando se aplica carga
por compresión en la cavidad del molde. Esto permite que el material se esparza bien allí.

39



Para calcular la presión ejercida en la mordaza tipo C se utilizó la ecuación 24. Donde
los datos obtenidos se mide el diámetro de paso de la mordaza tipo C usada y una fuerza
promedio de 32.15 kg para apretar los sargentos. Este valor se obtiene de capacidad que, en
promedio, un hombre puede aplicar con su mano derecha (Muños, 2016).

Avance(f) =
F ∗ dm

2
∗ l + π ∗ dm
π ∗ dm − lf

(26)

Figura 30: Sistema de compresión

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

40



Figura 31: Sistema de compresión

Una prensa de sujeción en C aplica presión al molde mediante una placa fija del mismo
material que el molde. Esta prensa puede producir una presión de 200 PSI. Los componentes
de plástico suelen tener presiones de moldeo por compresión de 150 a 1000 PSI. (Formlabs,
2021) Como resultado, se aplica la presión adecuada al molde y se crea la figura plástica.

5.5.2. Tiempo necesario para precalentar y enfriar el molde de aluminio

Para el calentamiento del molde de aluminio es necesario conocer la potencia del gas a
su flama máxima, iteración ya antes obtenida. Se utilizó la fórmula 27 para calcular la nueva
potencia al calentar el molde.

P = ṁ ∗ PCI (27)

P = (3.45x10−5 kg

seg
)(11, 780

kcal

Kg
)(
4.18 KJ

1 Kcal
)

P = 1.7 kW

Se calcula la energía necesaria para elevar la temperatura del molde a 100 °C. La masa
del molde se pesó en una balanza y el Cp del molde de aluminio 6061 a una temperatura de
100 °C es de 0,9 kJ/kg* °C (ASM, 2023). Se utilizo la ecuación 28.

EAl = m ∗ CpAluminio6061 ∗∆T (28)

41



EAl = (0.997 kg)(0.902
kJ

kg ∗◦ C
)(100 ◦C)

Esarten = 89.93 kJ

En la ecuación 29, se calcula la energía necesaria para aumentar la temperatura de la
tapadera del molde.

EAl = m ∗ CpAluminio6061TAPA ∗∆T (29)

EAl = (0.528 kg)(0.902
kJ

kg ∗◦ C
)(100 ◦C)

Esarten = 47.63 kJ

Se cálculo el tiempo necesario para el pre-calentamiento del molde de aluminio 6061, se
utilizo la ecuación 30.

Tiempo =
ETotal

0.4 ∗ P
(30)

Tiempo =
89.93 kJ

0.4 ∗ 1.7 kW
Tiempo = 132.25 seg = 2 min 12 seg

Se cálculo el tiempo necesario para el pre-calentamiento de la tapa del molde de aluminio
6061, se utilizo la ecuación 31.

Tiempo =
ETotal

0.4 ∗ P
(31)

Tiempo =
47.63 kJ

0.4 ∗ 1.7 kW
Tiempo = 70.04 seg = 1 min 10 seg

Figura 32: Precalentamiento

Nota: Posición de la cabidad del molde de aluminio sobre la estufa de gas propano donde
sale la llama del gas

42



Figura 33: Precalentamiento

Nota: Posición de la cabidad del molde de aluminio sobre la estufa de gas propano donde
sale la llama del gas, vista 02

El tiempo de espera para que el molde de aluminio se enfríe con el polímero vertido en la
cavidad a una temperatura ambiente es aproximadamente de 02:51:02. No se puede esperar
demasiado tiempo para realizar otra prueba de moldeo; sin embargo, el HDPE comienza
a ablandarse y volverse más maleable a temperaturas ligeramente inferiores a su punto de
fusión. Es decir, entre los 90 °C y los 110 °C. El tiempo establecido de enfriamiento es de
00:12:00, aunque este no es el período de tiempo en el que la pieza de aluminio con el polímero
interno se enfría completamente a una temperatura ambiente, es el momento en el que la
temperatura del polímero baja a los 97 °C. Una temperatura a la que el polímero se encuentra
en un estado en el que ya se puede tocar, es maleable porque no es líquido, sino más bien
una consistencia más viscosa y moldeable, similar a la de la goma de mascar. Para calcular

el tiempo de enfriamiento se analizó el sistema como un régimen transitorio, en el que varía
la temperatura de enfriamiento del molde con el tiempo y se calculó utilizando métodos
numéricos, que describen el comportamiento del sistema en situaciones complicadas. La

conducción de calor en régimen transitorio se tomó sin los extremos del molde de aluminio,
para simplificar los datos y visto en dirección horizontal como se muestra en la figura 35.
Los puntos nodales y los elementos de volumen se utilizarán para formular las diferencias
en el régimen transitorio de la conducción de calor unidimensional en una pared plana en
el molde. Con un total de 27 nodos, se evaluaron los nodos 12 y 13 donde se encuentra la
cavidad del molde y está situado el HDPE.

43



Figura 34: Número de nodos y dirección del calor en nodos

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

La formulación en diferencias finitas en régimen transitorio para un nodo interior general,
que comprende conducción de calor desde dos de sus lados, se puede expresar como se
muestra en la ecuación 30. Donde α = k

ρcp
es la difusividad térmica del material de la pared,

en este caso el material del aluminio.

Describe la dirección del calor para el comportamiento del enfriamiento del molde de
aluminio y cómo este se comporta con la temperatura exterior con los números de nodos
evaluados en el molde.

hi(Ti − T j
1 ) + k

T j
2 − T j

1

∆x
= ρ

∆x

2
c
T j+1
1 − T j

1

∆t
(32)

Con esta ecuación se hizo para cada uno de los nodos, en este caso 27, comprendiendo
cada uno de ellos en el enfriamiento del molde. Pero también con un criterio de estabilidad
en métodos numéricos, como el método explícito para resolver ecuaciones de conducción de
calor, el criterio de estabilidad establece una condición sobre el tamaño del paso de tiempo
∆t para garantizar que la solución numérica converja hacia la solución del problema exacta.
La solución numérica puede oscilar de manera no física y divergir si se incumple este criterio,
como se muestra en la ecuación 31.

τ =
α∆t

∆x2
≤ 1

2
(33)

44



Evaluado cada uno de los aspectos dentro de la ecuación para la conducción de calor, en
la figura 36 vemos el comportamiento del decaimiento de la temperatura del molde con el
tiempo, de cada uno de los nodos.

Figura 35: Enfriemiento del molde de aluminio con los 27 nodos

Figura 36: Enfriemiento del molde de aluminio

Nota: Posición de la cabidad del molde de aluminio sobre la base de madera

45



CAPÍTULO 6

Resultados

6.1. Requisitos

Se visualizan los requisitos que se cumplieron durante el proceso de creación de la figura
de plástico, en el cuadro 6, desde los componentes principales a usar hasta los mínimos a
considerar en la sección de requisitos de este proyecto.

Cuadro 7: Requisitos cumplidos

Código Requisitos Cumplido
DM01 El sistema de fundición debe alcanzar al menos 170 °C. SI

DM02 El sistema debe poder fundir polímero no mayor a 5 mm
de ancho. SI

DM03 El flujo de gas en la estufa de gas debe poder ser ajustado. SI

DM05 El molde de aluminio debe poder soportar un precalentamiento
de 100 °C. SI

DM06 El molde de aluminio pueda soportar una carga por compresión
de 14,500 PSI. SI

DM07 El proceso de desmoldear una figura plástica no debe pegarse
al molde. SI

SG01 El molde debe estar situado a la base de madera. SI
SG02 El manual de operación explica cómo usar los elementos de seguridad. SI

SG03 El usuario no debe presentar molestias musculares con el moldeo por
compresión. SI

CS01 Los materiales empleados no exceden Q1500. SI
CS02 La fabricación del molde de aluminio no excede Q1700. SI

Fuente: Elaboración propia

47



6.2. Tiempo de precalentamiento del molde

El cuadro 8 molde con cavidad y el cuadro 9 molde sin cavidad presentan el tiempo de
precalentamiento, donde la prueba 3 es el tiempo para precalentar el molde inmediatamente
después de la prueba 2.

Cuadro 8: Tiempos de precalentamiento del molde con cavidad

Pruebas Tpo.(Exptl) mm:ss Tpo.(Teórico) mm:ss Error %
Prueba no.1 (Una figura plastica) 01:46 02:12 31.1 %
Prueba no.2 (Dos figuras plasticas) 01:46 02:12 31.1 %
Prueba no.3 (Dos figuras plastica) 00:20 00:17 17.6 %

Fuente: Elaboración propia

Cuadro 9: Tiempos de precalentamiento del molde sin cavidad

Pruebas Tpo.(Exptl) mm:ss Tpo.(Teórico) mm:ss Error %
Prueba no.1 (Una figura plastica) 1:03 01:10 6.3 %
Prueba no.2 (Dos figuras plasticas) 1:03 01:10 6.3 %
Prueba no.3 (Dos figuras plastica) 00:12 0:13 7.6 %

Fuente: Elaboración propia

6.3. Temperatura del molde de aluminio

Las figuras 36 y 37 muestran la temperatura alcanzada por los moldes con y sin cavidad.
La cámara termográfica FLUKE-PTi120 se utilizó para realizar la prueba pintando una de
las caras de los moldes y registrando la temperatura.

Figura 37: Temperatura del molde de aluminio con cavidad

48



Figura 38: Temperatura del molde de aluminio sin cavidad

Evaluación visual del precalentamiento del molde de aluminio, con prueba de gota de
agua sobre el molde calentado previamente. Se verificó que este haya alcanzado la tempera-
tura de 100 °C. Si una gota de agua se evapora en menos de 7 segundos sobre el molde, se
establece que ha alcanzado una temperatura de 100 °C. En la prueba de dos iteraciones se
finaliza una y sigue posteriormente la segunda prueba, como resultado dos figuras plásticas.

Cuadro 10: Inspección de calentamiendo del molde

Pruebas Se evaporo o no
Prueba no.1 (Una figura plastica) Sí
Prueba no.2 (Dos figuras plasticas) Sí
Prueba no.3 (Dos figuras plastica) Sí

Fuente: Elaboración propia

6.4. Tiempo de fundición del polimero

Datos sobre los tiempos de fundido de polietileno de alta densidad para las pruebas de
una y dos iteraciones.

Cuadro 11: Tiempos de fundición del polimero

Pruebas Tpo.(Exptl) mm:ss Tpo.(Teórico) mm:ss Error %
Prueba no.1 (Una figura plastica) 4:48 2:58 73.54 %
Prueba no.2 (Dos figuras plasticas) 4:41 2:58 77.82 %
Prueba no.3 (Dos figuras plastica) 5:31 3:07 72.96 %

Fuente: Elaboración propia

49



6.5. Tiempo de enfriamiento del molde con figura plástica

El tiempo de enfriamiento del molde es de 03:02:15 a una temperatura ambiente de 25
°C. En el cuadro 12 se tomó el tiempo de espera para poder retirar la figura de plástico a
una temperatura de 97 °C.

Cuadro 12: Tiempos de fundición del polimero

Pruebas Tpo.(Exptl) mm:ss Tpo.(Teórico) mm:ss Error %
Prueba no.1 (Una figura plastica) 10:56 12:00 12 %
Prueba no.2 (Dos figuras plasticas) 11:39 12:00 5.83 %
Prueba no.3 (Dos figuras plastica) 11:19 12:00 6.7 %

Fuente: Elaboración propia

6.6. Inspección visual de figuras plástica

6.6.1. Inspección visual de acabado superficial de fugura plástica

Esta sección analiza la calidad final de la figura de plástico. Esta muestra los mismos
detalles de la cavidad del molde.

Cuadro 13: Inspección de la figura plástica prueba 01

Pruebas (SI/NO)
La figura de plástico tiene burbujas superficiales NO
La figura de plástico captó la cavidad completa
de la cavidad del molde Sí

La figura de plástico tiene un acabado liso en su superficie Sí
Fuente: Elaboración propia

Cuadro 14: Inspección de la figura plástica prueba 02

Pruebas (SI/NO)
La figura de plástico tiene burbujas superficiales NO
La figura de plástico captó la cavidad completa
de la cavidad del molde Sí

La figura de plástico tiene un acabado liso en su superficie Sí
Fuente: Elaboración propia

Cuadro 15: Inspección de la figura plástica prueba 03

Pruebas (SI/NO)
La figura de plástico tiene burbujas superficiales NO
La figura de plástico captó la cavidad completa
de la cavidad del molde Sí

La figura de plástico tiene un acabado liso en su superficie Sí
Fuente: Elaboración propia

50



6.7. Precios

Cuadro 16: Costo de adquisición de los materiales utilizados

Descripsión Precio (Q)
Bloque de aluminio 6061 6x6x1 pulgadas Q 250.00
Bloque de aluminio 6061 6x6x0.5 pulgadas Q 175.00
Estufa de gas propano Q 179.99
Dos sargentos tipo C de 3 pulgadas Q 56.00
Sarten de aluminio 18 cm Q 79.00
Guantes de cuero Q 23.20
Gas butano 8 Oz Q 14.95
Lentes de seguridad EN 166 Q 17.49
Bascula digital para cocina Q 100.00
Mascarilla con cartucho, filtro AKEB Q 79.00
Espatula 2 pulgadas Q 22.99
Ocho tornillos busca rosca zinc 5/16X3 pulgadas Q 7.45
Madera tratada 2"x2"8’ Q 43.50
Pinza de punta y corte 7 pulgadas Q 39.99
Tijera tipo costurero Q 36.99
Lija, numero de grano 80 Q 4.89
Gotero Q 22.00
Precio Total Q 1,152.44

Fuente: Elaboración propia

6.8. Molde de aluminio

6.8.1. Material

El molde por compresión está dividido en dos partes: una para la cavidad de la figura
de plástico y otra para la tapa que cierra la cavidad.

Cuadro 17: Dimensiones del molde

Descripción Material Dimensiones (in.)
Molde con cavidad Aluminio 6061 5x5x1
Molde sin cavidad, cierre Aluminio 6061 5.5x5.5x0.5

Fuente: Elaboración propia

51



La cavidad del molde de aluminio tiene un volumen de 31362.732 mm³ o 0.03 kg.

Presión ejercida en el molde con prensa hidráulica de 10 toneladas.

Figura 39: Presión ejercida en molde

6.8.2. Diseño

El área de diseño de la cavidad del molde tiene un diámetro de 3.9 in y una altura de
0.16 in. El diseño final de la figura en la cavidad se muestra en la imagen 40.

Figura 40: Diseño final de figura plástica

Fuente: Captura de pantalla de Autodesk reimpresa por cortesía de Autodesk, Inc.

52



6.8.3. Maquinado

Las herramientas de trabajo que se presentan a continuación se utilizaron para remover
material de la cavidad del molde, con el diseño elegido.

Cuadro 18: Herramientas de corte

Tipo de fresa Diametro de fresa (in.)
Fresa plana 3/4"
Fresa plana 3/16"
Fresa plana 1/8"
Fresa de bola 1/16"

Fuente: Elaboración propia

La cavidad del molde se maquino con el listado de herramientas anterior, tubo un tiempo
de maquinado de 02:10:45 en el torno NCN Haas VF-1.

Figura plastica final en la imagen 41

Figura 41: Figura plástica

El cuadro 19 presenta los costos de producción del molde de aluminio con cavidad y el
molde de aluminio sin cavidad (tapadera). Los gastos asociados al trabajo del molde con
cavidad incluyen el desbaste de sus caras para ajustar el molde a las dimensiones finales de
5x5x1 in, así como el mecanizado de la cavidad utilizando los instrumentos detallados en el
cuadro 18. Este proceso se lleva a cabo en una fresadora CNC Haas VF-1, con un tiempo
de maquinado de 02:10:00.

53



Y los costos asociados al trabajo del molde sin cavidad (tapadera) incluyen el careado de
cada una de sus superficies, con el objetivo de ajustar el molde a las dimensiones finales de
5.5x5.5x0.5 in. Además, se contempla el mecanizado de la cavidad utilizando las herramientas
especificadas en el cuadro 18; todo ello realizado en una fresadora convencional.

Cuadro 19: Costo de trabajo para la fabricación del molde de aluminio

Descripsión Precio (Q)
Bloque de aluminio con cavidad Q 1,500.00
Bloque de aluminio sin cavidad (tapadera) Q 175.00
Precio Total Q 1,675.00

Fuente: Elaboración propia

54



CAPÍTULO 7

Discusión de resultados

Desde el cuadro de requisitos, se pudo observar que se cumplió a cabalidad cada uno,
mostrando cómo el diseño del sistema de moldeo de figuras plásticas del volcán de Agua
logró lo que se buscaba en cuanto a lo mecánico, económico y de seguridad.

Para un sistema de fundición por gas, como se ha definido, se logró el requisito DM01 al
alcanzar la temperatura de 170 °C, comprobada con un pirómetro, que puede registrar cifras
hasta los 200 °C, diferente a la de la cámara termográfica utilizada, con un rango final de 150
°C. Es beneficioso para el sistema, ya que el sistema necesitaba esta temperatura requerida,
pues si no se consigue llegar a esa temperatura, se complicaría la fundición del material. El
material tiene un punto de fusión de 130 °C; sin embargo, se pretendía encontrar algo que
excediera esa temperatura.

"Las pruebas tuvieron diferentes tiempos de precalentamiento del molde con y sin ca-
vidad. Teóricamente, se requería un tiempo de espera mayor para precalentar el molde a
100 °C, pero se obtuvo un tiempo menor. Ya que con los tiempos teóricos la temperatura
de precalentamiento estuvo en los 127 °C y en algunos casos mayor a 150 °C, límite de la
cámara termográfica Fluke PTi120. Esto se comprobó con la cámara termográfica, pero de
igual forma se quería conocer el tiempo experimental al cual el molde elevaba su tempera-
tura a los 100 °C. Al momento de hacer la captura de imagen con la cámara termográfica
hubo un percance, ya que el material estaba careado en todas sus caras; la cámara termo-
gráfica no captaba una temperatura exacta, ya que por el brillo del material no era posible
para la cámara captar una imagen clara de la temperatura. Se procedió a pintar una de las
caras del material en color negro mate. Las temperaturas tomadas a los 100 °C y tiempo
cronometrado dieron un tiempo de espera menor para precalentar el molde a 100 °C. Esto
demostró un menor tiempo para el control térmico de la pieza, en este caso para piezas
de aluminio 6061 no mayores a una pulgada de espesor y áreas de 25 pulgadas cuadradas.
Y es beneficioso disponer de un mejor tiempo para precalentar el molde de aluminio, pues
contribuye a optimizar los tiempos en el proceso de producción de las figuras de plástico y

55



satisfaciendo el requisito DM05 para el precalentamiento del molde de aluminio, que soporta
esta temperatura de acuerdo a pruebas previas.

Los tiempos de fundición experimental no coincidieron con los valores teóricos, con un
error promedio del 72.8 %. Esto demuestra que los cálculos teóricos del sistema de fundición
fallan en precisión. La diferencia entre los tiempos teóricos y experimentales es que las
pruebas se realizaron en un entorno lo menos posible libre de corrientes de viento para
evitar pérdidas por convección. Sin embargo, hay otras perdidas en el sistema porque solo
se consideró la eficiencia de la estufa de gas como perdida. Otro valor a tener en cuenta es el
área de calentamiento de la sartén porque no es la misma que la cavidad del molde y se pierde
calor al calentar la sartén en su totalidad. Otro aspecto por considerar, y el más significativo,
fue que el tamaño del material a fundir inicialmente no era lo suficientemente, lo que hizo que,
durante las pruebas experimentales, se necesitara más tiempo del calculado para que todo
el material se fundiera ya que el calor tardaba más en llegar al centro del material triturado.
Se realizaron pruebas iniciales con el material seleccionado sin previa trituración; las tapas
de las botellas se cortaron, pero en una escala de trituración más grande, en hojuelas de
alrededor de 15 mm. Los resultados de la prueba fueron inútiles porque el material no se
fundió y las propiedades del polímero se desgastaron, debido a que el material al atravesar
su punto de fusión emitió humo en gran cantidad y posteriormente empezó a consumirse a
través de fuego. Sin embargo, los pellets de polietileno de alta densidad, que son de tamaño
pequeño de 5 mm, se utilizaron como base para una prueba más confiable. Además, los
resultados son satisfactorios para los métodos de moldeo como el de inyección utilizando
estos pellets, y se utilizaron como base por su apariencia física del material. Las pruebas con
pellets fueron bastante buenas, con un porcentaje de error del 21 %. Debido a su geometría,
los pellets funcionan del todo bien para el modelo teórico del tiempo. Como se mencionó
anteriormente se obtuvo un error del 72.8 % en las tapas de botellas desechadas utilizando
el material de hojuelas de 5 mm, se cumplió con el requisito DM02 al contar con un ancho
de este componente. Y para lograr que el material si se fundiera en su totalidad se corrigió
el tiempo variando el flujo de gas, lo que indica que se logro el requisito DM03 al variar este,
alargando la duración del proceso de fundición para mejorar la totalidad de la fundición del
material.

El tiempo de enfriamiento del molde fue analizado a la prueba utilizando ecuaciones
de transferencia de calor y métodos numéricos para garantizar que las piezas moldeadas
pudieran ser sacadas del molde a una temperatura segura de 97 °C en un tiempo de 00:12:01
ya que, si se dejara que enfriara a la temperatura ambiente, la cual inicio la prueba, el
tiempo se extendería hasta 03:20:00 de enfriamiento. Un tiempo demasiado alto para retirar
una figura plástica. Se encontraron oportunidades para la extracción de esta figura a esta
temperatura, pero se encontró un margen de error entre los tiempos teóricos y experimentales
de un 11 %, lo que se consideró aceptable. Debido a que el molde no tiene ningún método
externo que lo ayude a enfriar más rápidamente, a pesar de estas consideraciones del sistema,
si se obtuvieron resultados satisfactorios al remover la figura de plástico del molde a esa
temperatura y tiempo. Cuando se extrae la figura se logro el requisito DM07, dado que el
molde posee un ángulo de desmoldeo este facilita una fácil extracción de la figura plastica y
su consistencia chiclosa lo hace más manejable para colocarlo en un lugar donde tome rigidez
y tenga el acabado final. La consistencia chiclosa se debe a que el material no ha alcanzado
una temperatura estable como la del entorno, donde ya estaría rígida, lo que implica que
a la temperatura de 97 °C, este presentará una apariencia chiclosa pero controlable con el

56



equipo de seguridad.

El molde se coloca sobre una base firme de madera para añadir el plástico fundido en
su cavidad. Posteriormente, se realiza la compresión del material utilizando sargentos sobre
el molde, este procedimiento cumple con el requisito SG01. Y no es necesario aplicar una
carga alta de presión como la que requiere el requisito DM06 para el proceso de moldeo de
la figura plástica. No obstante, este requisito se valida mediante una prensa hidráulica de 10
toneladas, como se muestra en la figura 39, donde el molde se ubica en la sección del cilindro
de compresión. Sobre el molde se coloca una placa de acero que reparte de manera equitativa
en el área de la cara del molde la presión, la cual ejerce 14,500 PSI. A pesar de esta alta
presión, el molde no sufrió daños, lo que garantiza que futuros procesos de compresión con
mordaza tipo C operen correctamente sin comprometer la integridad del molde. Dado que el
plástico, al alcanzar su temperatura de fusión, adquiere un estado chicloso, no es necesaria
una mayor fuerza para que el material adopte la forma de la cavidad. Esto es ventajoso, ya
que permite moldear figuras de plástico sin deteriorar el molde. No es imprescindible aplicar
más presión que la que se logra manualmente con los sargentos, ya que un exceso de fuerza
dispersaría el material hacia los costados, creando una capa fina de desperdicio y generando
un derroche de material.

Las figuras plásticas moldeadas mostraron una excelente calidad superficial, sin defectos
visibles como burbujas o imperfecciones. Y la cavidad del molde si fue llena completamente
con la cantidad del material a verter. El que se halla replicado con éxito la cavidad del molde
es por los resultados mediante el seguimiento de los manuales de producción y ensamble, al
igual que el manual de manejo y mantenimiento de la máquina, fue al logro de los requisi-
tos SG02 y SG03. Que detalla correctamente cada paso a seguir, garantizando una buena
calidad en los productos finales, no excediendo los costos de material y mano de obra en
la manufactura del molde. Logrando los requisitos CS01 y CS02, dado que los fondos de
adquisición no excedieron Q1,500, estos costaron Q1,152.44, mientras que el costo laboral
para la fabricación del molde de aluminio no excede Q1,700, estos costaron Q1,675. Ambos
datos representados en los cuadros 16 y 17.

57



CAPÍTULO 8

Conclusiones

1. Se diseñó y fabricó un sistema para la creación de figuras plásticas que representan el
volcán de Agua, utilizando polietileno de alta densidad triturado como materia prima.
Este sistema ha cumplido con las características de diseño y desempeño requeridas,
garantizando la calidad y precisión en la elaboración de las figuras a recrear.

2. Se definió como método de fundición de polímero el uso de una estufa de gas propano,
lo que facilita su manejo y permite su aplicación en áreas que no dependen de una red
eléctrica, en comparación con una estufa eléctrica.

3. Se estableció una figura plástica definida como un portavasos con la silueta del volcán
de Agua de Guatemala, con un diámetro de 10 cm y un espesor de 4 mm.

4. La especificación de las dimensiones estructurales de la máquina de fundición y moldeo,
con un molde con cavidad de 5x5x1 in y una tapa de 5.5x5.5x0.5 in, junto con un
sistema de fundición de 34x11 cm, permitió asegurar un diseño compacto y funcional.
Estas medidas fueron fundamentales para garantizar una operación eficiente de la
máquina, logrando una distribución óptima del material y una producción precisa de
las figuras plásticas.

5. La fabricación de la máquina diseñada permitió validar el proyecto, cumpliendo con las
especificaciones y garantizando un proceso eficiente para la elaboración de las figuras
plásticas. Su operación demostró ser precisa, confiable y repetitiva, validando el diseño.
validación del sistema demostró que tiene la capacidad de crear figuras plásticas con
la forma del volcán de Agua de manera precisa y eficiente. Las pruebas demostraron
que el molde y el proceso de fundición funcionan correctamente, cumpliendo con las
especificaciones del diseño y asegurando la calidad de las figuras producidas.

6. Los manuales de fabricación, ensamble, mantenimiento y uso de la máquina ofrecieron
instrucciones claras y detalladas para su correcta operación y mantenimiento. Estos
documentos garantizan que el proceso de construcción y funcionamiento sea replicable
y accesible, lo que facilita la comprensión y el uso efectivo de la máquina. Además, el
mantenimiento adecuado prolonga su vida útil.

59



CAPÍTULO 9

Recomendaciones

1. Se recomienda analizar la posibilidad de un sistema de precalentamiento que cuente
con más control de la temperatura y posiblemente con más fuentes de calor para
mejorar la distribución del calor en los moldes. Una opción puede ser un calentador
por medio de resistencias eléctricas tipo horno con resistencias arriba y abajo.

2. Se recomienda la implementación de un sistema de monitoreo y control de tempe-
ratura, como sensores y monitores, para optimizar las condiciones de enfriamiento,
precalentamiento y fundición. Esta actualización aumentará la precisión del control
térmico, la estabilidad del proceso y la consistencia del producto final.

3. Se recomienda utilizar un sistema de compresión hidráulico o mecánico computarizado
que aplique una presión controlada y precisa para el tipo de molde utilizado. Esto
mejorará la consistencia y la calidad del trabajo al permitir una manipulación más
eficiente del molde y reducir las posibles complicaciones derivadas del proceso manual.

4. Se recomienda ampliar la escala del proyecto para evaluar su viabilidad a nivel indus-
trial, explorando la producción de nuevas figuras utilizando una variedad de tipos de
desechos plásticos. Esta expansión garantizará la sostenibilidad del proceso y su posi-
ble impacto en la industria al validar su eficiencia en un entorno de mayor capacidad
y diversificación de materiales.

61



CAPÍTULO 10

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64



CAPÍTULO 11

Anexos

65



LISTA DE PIEZAS

DESCRIPCIÓN

Nº DE PIEZACTDADELEMENTO

Madera de pinoBase madera11

Tornillo 

autorroscante de 

cabeza ovalada 

recortada 

avellanada con 

hueco cruciforme - 

Tipo AB - Tipo I

Tornillo para 

madera busca 

rosca zinc 5/16 x 3 

pulgadas.  

82

Bloque de aluminio 

6061, medidas de: 

6x6x1 pulgadas.

Molde con cavidad.13

Bloque de aluminio 

6061, medidas de: 

6x6x0.5 pulgadas.

Molde sin cavidad 

(tapadera).

14

1

1

2

2

A A

B B

TERCER ÁNGULO DE

PROYECCIÓN

TODA INFORMACIÓN CONTENIDA EN ESTE DOCUMENTO ES

PROPIEDAD DE LA UNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA. SU

REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL QUEDA PROHIBIDA SALVO

PREVIA AUTORIZACIÓN DE LA INSTITUCIÓN. 

A

±

.X 

.XXX 

.XX 

LINEAL

ANGULAR  ±

N/D

DIBUJADO POR

±

±

REV

MATERIAL

MASA:

TRATAMIENTO

APROBADO POR

DISEÑADO POR

REVISADO POR

FECHA

FECHA

NOMBRE / NÚMERO DE PROYECTO

NÚMERO DE DIBUJO:

PÁGINA       DE 

ESCALA:FORMATO UNIDADES: in.

4 

UNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA

 

18 avenida, 11-95 zona 15, Vista Hermosa III

Guatemala, Guatemala 01015

PBX: (502) 2634-0336 / 40

1 

TÍTULO:

FECHA

FECHA

TOLERANCIAS GENERALES

TODAS LAS MEDIDAS EN PULGADAS SALVO 

SE INDIQUE LO CONTRARIO. INTERPRETAR 

SEGÚN ASME Y14.5 - 2009.

Molde de aluminio

 

Molde volcán de Agua de Guatemala Plano-01-General

Osmar López

30/08/2024

Osmar López

lop20794@gmail.com

30/08/2024

Rony Herrearte 23/06/2024

Rony Herrearte
23/06/2024

1:5

N/A

25

005

3°

Aluminio 6061/Pino

 

A

4

3

1

2



SECCIÓN A-A

A

A

1

1

2

2

A A

B B

A

REV

NÚMERO DE DIBUJO:

PÁGINA       DE 

ESCALA:FORMATO UNIDADES:

4 2 

TÍTULO:

Base de Madera

 

in

1:7

01

 

2.00

.25

3.50 3.50X4 Horizontales

15.75

5.37X2

5.00X2

.75 2.00

1.15X4 Verticales

14.50

Nota: tornillo autorroscante de cabeza ovalada recortada, 

avellanada y con hueco cruciforme, Tipo AB - Tipo I. Se 

colocan de forma vertical en las intersecciones, aunque la 

precisión en su colocación puede variar.



SECCIÓN B-B

B

B

1

1

2

2

A A

B B

A

REV

NÚMERO DE DIBUJO:

PÁGINA       DE 

ESCALA:FORMATO UNIDADES:

4 3 

TÍTULO:

Molde con cavidad

 

in

1:2

02

A

5.00

n4.56

R1.97

.06

1.00

.16

NOTA: En la cavidad interna del molde, en cada de las 

paredes hay un ángulo de desmoldeo de 3°. Diseño de 

cavidad interna varia, diseñado por Pablo R.Tezó. 

Arquitectura, USAC.

16°

5.00

R2.02

.13

R2.03

3°X3



SECCIÓN C-C

C

C

1

1

2

2

A A

B B

A

REV

NÚMERO DE DIBUJO:

PÁGINA       DE 

ESCALA:FORMATO UNIDADES:

4 4 

TÍTULO:

 

Molde sin cavidad (tapadera)

in

1:2

03

A

5.05

5.05

5.50

5.50

.50D

.16



UNIVERSIDAD DEL VALLE DE GUATEMALA 
Facultad de Ingeniería 

 

 

 
 
 

Protocolo de pruebas 
Diseño del proceso de moldeo por fundición, en forma del volcán de 

Agua, de tapaderas de botellas de propileno y polietileno de desecho 

 
 

Elaborado por:  
Osmar Misael López Ochoa 

20794 
 
 
 
 
 

Departamento de Ingeniería Mecánica 
 
 

Guatemala, Octubre 2024 



1. Introducción 
 
Se busca realizar pruebas del sistema de fundición, este debe fundir 0.03 kg de polietileno de 
alta densidad (HDPE) triturado. El sistema de fundición consta de un sartén, una estufa a 
gas y un tanque de gas propano. El polímero triturado se deposita en la sartén para que 
alcance su punto de fundición de 130 °C, lo que da como resultado la viscosidad del material, 
permitiendo su moldeado por compresión en la cavidad del molde de aluminio, precalentado 
a una temperatura de 100 °C. 
 
Se busca comprobar el moldeo del material HDPE fundido vertido en la cavidad del molde. 
La compresión del molde se logrará con dos sargentos tipo C. Los resultados de las pruebas 
ayudarán a determinar si los tiempos de fundición del material y el calentamiento del molde; 
las temperaturas de fundición del polímero y del molde; y la presión de compresión del molde