Diseño de un Sistema de Reciclaje de Plásticos Para ExtruPlast S.R.L.

Diseño de un Sistema de Reciclaje de Plásticos Para ExtruPlast S.R.L.

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Paola Reyes

Departamento de Ingeniería Industrial

Unidad de Producción Industrial

Universidad del Valle

Resumen - El presente trabajo trata del diseño de una pequeña planta de reciclaje de plásticos cuya capacidad es de 36.50 TM/mes. Actualmente E.M.S.A. (Empresa Municipal de Saneamiento Ambiental, encargada de recolectar los residuos sólidos de la ciudad) recoge aproximadamente 340 TM/Día, de este total aproximadamente 239.40 TM/mes son desechos plásticos.

El principal objetivo de este estudio es reducir los desechos plásticos generados por las fábricas y consumidores aplicando el sistema del reciclaje mecánico. Las operaciones unitarias que se requieren para efectuar el proceso son las siguientes: recolección del plástico desechado, recepción, selección, almacenaje, molienda, lavado, filtración, extrusión, enfriamiento y cortado; como operaciones auxiliares se tienen: muestreo, pesaje, análisis cualitativo físico, transporte y sedimentación de sólidos.

Introducción

Se ha definido a la basura como: "Un subproducto del esfuerzo y la actividad humana"[1]. En épocas remotas, el control de la basura, no tenía importancia, la cantidad de terreno disponible para su asimilación era grande y la degradación era rápida. Las grandes epidemias por causa de la basura dieron lugar a la creación de la "Higiene Pública", la cual condujo a formar normas elementales para la manipulación, transporte, depósito y eliminación de los desechos sólidos.

Estudios del ciclo de vida media de diferentes materiales, indican que si se recicla 1 TM de aluminio se evita la extracción de 5 TM de bauxita y se ahorra 95% de energía; si fuera papel, por 1 TM reciclada, 15 árboles se salvarían de ser talados y se economizaría 74% de energía y por cada tonelada de plástico reciclado, se ahorraría 80% de energía en comparación con la energía utilizada en la fabricación de un nuevo plástico.

SISTEMAS DE DISPOSICIÓN DE LA BASURA

A medida que evolucionó el mundo, comenzaron los problemas sobre la forma de eliminar los residuos sólidos, especialmente los compuestos orgánicos; los sistemas básicos utilizados fueron: botar, incinerar y enterrar, siendo aún utilizados en la actualidad. Los vertederos presentan grandes desventajas como: ocupación de tierras, peligro de lixiviados, emisión de gases tóxicos, presencia de organismos patógenos, etc. como ejemplo está el actual botadero de Cochabamba el cual es una violación a la nueva Ley 1333.[2]

HISTORIA DEL PLÁSTICO

Hace 3500 años en Egipto se usaba el “papiro” (celulosa); 3200 años atrás, en Sumeria, se usaba el asfalto, hace1000 años, en la India, se uso la goma laca y cuando Cristóbal Colon llegó a Haití quedo sorprendido al ver a los nativos jugar con una bola de goma (siendo esta otro polímero natural). Después del año 1845, se descubrieron nuevas resinas y solo a principios de 1900 se comenzó a darles una utilidad. Los nuevos productos y la variedad de usos del "plástico" hacen que éste se convierta en la industria de mayor alcance, incluso mayor que la del hierro y el aluminio juntas.

A fines de la II Guerra Mundial, los residuos plásticos comenzaron a ser reciclados; como la industria era pequeña, los desechos eran limpios y sin contaminación. Hoy en día, no obstante el aumento de plantas recicladoras y diversas tecnologías, el reciclaje aún se encuentra en etapa embrionaria.

Clasificación de las resinas

Por sus características, propiedades físicas, sistemas de fabricación, aplicación, etc. se clasifican en:

• Por el tipo de reacción. Por la reacción química W. H. Carothers define dos tipos de polímeros: de adición y de condensación.

• Por su origen. Se clasifican en: naturales y sintéticos obtenidos en reactores.

• Por su aplicación. Esta clasificación se basa en los cambios físicos del plástico cuando es afectado por el calor o el frío; su clasificación es como sigue: termofijos o termoestables, termoplásticos y elastómeros.

COMPOSICIÓN DEL PLÁSTICO

El plástico es un producto que resulta de la mezcla de resinas (principal componente) con aditivos como: carga, plastificantes, estabilizadores, pigmentos, retardadores de llama, lubricantes, catalizadores, antiestática, agentes espumantes, extensores, etc. [3], y se obtiene un polvo o pellets de determinadas características que es resistente al agua, a la corrosión química, fácil de manipular y puede obtenerse una gama de formas y colores muy amplia.

Identicación de los plásticos

La basura es compleja, es decir que en un basurero se pueden encontrar desechos inorgánicos y orgánicos (como diferentes tipos de plásticos); por ello es importante conocer los sistemas de identificación de los plásticos. Existen varias maneras de identificarlos; los métodos más usados son: manual y visual, otra forma es utilizando las propiedades físicas y la más cara y complicada es por medio de instrumentos.

SIMBOLOGÍA

A simple vista es difícil reconocer el tipo de plástico que se trata, por esta razón y en el ámbito internacional, se han creado símbolos para su reconocimiento, como se indican a continuación:

• Codificación SPI. La simbología creada por la Sociedad de Industrias de Plásticos Inc. es un triángulo equilátero formado por tres flechas con un número en la parte central y debajo se encuentran las abreviaturas del tipo de plástico (polietileno de alta densidad) PEAD.

• Designación ASTM: D 1 972-91. En el producto se imprime un triángulo equilátero con las abreviaturas del plástico correspondiente. En caso de existir la unión de dos o más plásticos, se escriben las siglas de los dos plásticos separados por una línea oblicua, ABS PUC/PA .

• Marca de partes de plástico. Para identificar los materiales que se usan en la fabricación de partes automotrices, SAE (Society of Automotive Engineers, Inc), presenta la siguiente simbología:

Son dos arcos unidos, al centro se encuentra la abreviatura correspondiente al tipo de plástico (acrilo nitrilo butadieno estireno) [4].

RECONOCIMIENTO FÍSICO QUÍMICO

Las formas más simples y baratas de reconocer los diferentes tipos de plásticos en el laboratorio son: por densidad, solubilidad, comportamiento del plástico durante el calentamiento (la inflamabilidad, apariencia de la llama, olores y humos, ablandamiento y temperatura de fusión); existen otras formas como reconocimiento de la superficie por el tacto, apariencia y transmisión de la luz, dureza, método de fabricación y aplicaciones. Utilizando instrumentos sofisticados como espectroscopía de rayos infrarrojos, análisis térmico y termoquímica, se puede determinar la composición de la resina y efectuar el análisis para conocer el grado de degradación de cada resina al exponerse al calor, a agentes químicos o a la luz solar al reciclarse.

SISTEMAS DE RECICLAJE DE LOS DESECHOS SÓLIDOS

Desde el momento que el hombre empieza a fabricar objetos para su uso y comodidad, también va creando problemas de acumulación de desechos sólidos. El reciclaje de estos materiales es una solución ya que a parte de reducirlos pueden salvarse grandes cantidades de recursos naturales no renovables, disminuye el consumo de energía al usar menos combustible y por ende genera menor cantidad de dióxido de carbono evitando la lluvia ácida y el efecto invernadero. Para dar soluciones y eliminar los desechos, Japón inició la primera estrategia conocida como las 4 “Rs” estas son [5]:

• Reducción. Es eliminar los subproductos innecesarios durante el proceso de producción y al mismo tiempo estimula al fabricante a producir objetos de larga vida.

• Reutilización. Los productos que cumplan su vida media útil, en vez de ser desechados podrán ser usados nuevamente convertidos en objetos de decoración o darles un uso adecuado.

• Reciclaje. Significa volver a utilizar los sólidos desechados como materia prima en la manufactura de nuevos productos.

• Recuperación. Es extraer energía de la basura, la cual puede ser utilizada para la iluminación, transformándola en energía eléctrica o ser la materia prima para la obtención de nuevos productos.

Reciclaje de los plásticos eternos. En el vertedero ocupan mucho volumen, por tanto las instituciones especializadas realizan varios estudios para eliminarlos, los cuales se pueden resumir en cuatro tipos que son:

• Reciclaje primario o mecánico. Los desechos idénticos en sus propiedades se transforman en pellets. El proceso es muy simple, las operaciones básicas son: selección, lavado, fundido, peletizado y moldeado.

• Reciclaje secundario. Últimamente conocido también como reciclaje mecánico, puede estar formado por diversidad de plásticos, papeles, vidrios, metales, etc. El procedimiento es muy simple y similar al anterior.

• Reciclaje terciario o químico. Los desechos sólidos por procesos químicos se transforman en productos como combustibles, monómeros, etc. los que se utilizan para obtener nuevas resinas. Los principales métodos son: la depolimerización, gasificación, salvólisis y generación de corrientes hidrocarbonadas.

• Reciclaje cuaternario. Conocido como incineración; es un proceso en el que los desechos de plásticos se transforman en energía y se obtienen productos volátiles.. Existen hornos simples como también complejos que cuentan con modernos sistemas (filtros) para eliminar los gases contaminantes.

Proceso de la fabricación de Pellets

Toda la basura recogida de la ciudad 340 TM/Día aproximadamente es transportada al botadero de K'ara K'ara ubicado en el kilómetro 10 de la antigua carretera a Santa Cruz, de ese total aproximadamente 239.40 TM/mes son desechos plásticos; allí el personal que actualmente está organizado en una Cooperativa se encarga de efectuar la separación preliminar de los materiales.

36.5 TM/mes de plástico serán recibidos en planta y almacenadas previo pesaje y muestreo; el personal efectuará la selección definitiva por el tipo de plástico ( PEAD, PEBD, PP, PS, PET, PVC), estos serán colocados en las celdas destinadas para cada tipo. En este sector, utilizando chorros de agua también se eliminarán las impurezas visibles (etiquetas y otros), de igual forma se iniciará la reducción de los recipientes de mayor volumen.El material depositado en las celdas, será transportado al molino de cuchillas para su reducción hasta la malla Tyler 6, de allí será introducido a un agitador donde será lavado, procediéndose luego a la separación; los sólidos se recogerán por la parte superior hacia un filtro de tela y por la parte inferior saldrá el líquido con las impurezas al tanque de sedimentación. El secado se efectuará durante el transporte y la filtración.

El material desmenuzado será depositado en las respectivas tolvas y por la parte inferior que contará con un sistema adecuado de control de flujo, se efectuará la alimentación al extrusor mediante una caja vibradora. El flujo de alimentación será graduado de acuerdo a las necesidades.

La alimentación hacia al extrusor será constante. Esta máquina licuará y efectuará la mezcla uniforme del plástico y sus aditivos; luego el material transformado procedente de la boquilla que tiene varios orificios saldrá en forma de espagueti; estos entraran a un enfriador y por último pasaran por una cortadora de precisión de cuchillas (guillotina) que efectuará cortes menores a 1.0 cm.,este producto se conoce con el nombre de pellets y se producirán 31.4 TM/mes a un costo de $us 0.48 por kilo.

Finalmente los pellets de acuerdo a la clase de plástico serán embalados para su posterior venta o almacenados para su uso en la fábrica y ser transformados en tubos, macetas, juguetes, etc.

La Figura 1, representa el diagrama de flujo que se aplicará para éste fin, como se puede ver es simple, la mayoría de las operaciones serán manuales; por ser una planta pequeña no es necesario automatizarla, de esta manera se evitará incrementar el capital de inversión, los costos de producción serán bajos y se garantizará la obtención de utilidad.

Referencias Bibliográficas

David Brown, Plastics Waste Management, Editado por Mabil Musfa,Toronto, Ontario-Canadá 1 993.

Periódico “Los Tiempos” del 16 de Febrero del 2 000. R. Morris Shregel Industria de Procesos Químicos, Editorial Guanabara Dois-Brasil 1 988.

R. J. Ehrig Plastics Recycling, Editor Hanser Publishers Munich-Germany 1992

José Luis Beralbo Moagen de Minèrios, Editorial Edgar Blúcher Sâo Paulo -Brasil 1997.

Luis Vargas Fernández, Reciclado Químico de Plásticos – EFPIS/ OPS / ORTS

George Tchobanoglous, Gestión Integral de Residuos Sólidos, McGraw-Hill

Robert Morrrison, Robert Boyd, Química Orgánica, Editorial Fondo Educativo Internacional México. 1985.

Figura 1: Flujograma del Proceso de Reciclaje

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1 Artículo basado en el Trabajo de Grado para optar al Grado de Licenciado en Ingeniería Insustrial, Gestión 2001.

2 Estudiante de Ingeniería Industrial - Univalle

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