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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD CULHUACAN CENTRO MÓVIL TRITURADOR DE PET TESIS Que para obtener el titulo de: INGENIERO MECÁNICO Presentan: ALFONSO DAVID AYALA HERNÁNDEZ MARCO ISMAEL SERRALDE GONZÁLEZ DIRECTOR: ING. MARTÍN BAZALDUA AGUILLON. ASESOR: ING. GILBERTO ANDRÉS SÁNCHEZ RODRÍGUEZ México D.F. a 20 de Mayo del 2009 Agradecimientos de Marco Ismael Serralde González. Le doy gracias a Dios por haberme permitido concluir este sueño. Al Ingeniero Martín Bazaldua Aguillon. Por todo el apoyo y la paciencia brindada para poder concluir esta etapa de mi vida. A mis padres: Ismael y Carmen. Por toda la comprensión, apoyo y paciencia que me han tenido a lo largo de toda mi vida, por las enseñanzas que me han dado e impulsado para poder ser un hombre de bien y aun más en este periodo en donde concluyo el último paso para poder ser todo un ingeniero. A mis hermanas: Claudia y Jazmín. Que en la medida de sus posibilidades me ayudaron para que terminara mi carrera, siempre dándome palabras de aliento para no caer. A mis abuelitos: Maria del Refugio, Ernestina y Ángel Quienes siempre me dieron su apoyo y confiaron en que seria todo un ingeniero. A toda mi familia. Que me ayudo a poder terminar esta tesis. A Erika. Que me apoyo dándome palabras de aliento para no rendirme, que sacrifico nuestro tiempo para emplearlo en esta tesis, que tubo que aprender cosas de ingenieros para poder ayudarme. A todos mis amigos: Que en los momentos de mi decadencia no me dejaron morir y me ayudaron a salir a flote CONTENIDO CAPITULO I “PLÁSTICOS” 1. Aspectos Generales 2. Normatividad Mexicana para Identificación de Plásticos 3. Situación Actual 3.1. Contaminación Ambiental 4. Mecanismos de Solución 4.1. El Reciclado de Plásticos 4.2. Reciclado en la Fuente 4.3. Beneficios que Obtenemos del Reciclaje 4.4. Etapas para Reciclar el Plástico 2 2 4 5 6 6 6 7 8 CAPITULO II “RESINA PLÁSTICA PET” 5. Generalidades 6. Características 7. Como se Identifica 11 11 12 INTRODUCCIÓN OBJETIVO JUSTIFICACIÓN ALCANCES Y METAS I II III IV CONTENIDO Triturador de PET 8. Primeros Usos del Pet 8.1 PET de Grado Textil 8.2 PET de Grado Botella 8.3 PET de Grado Film 9. Usos Actuales 9.1 PET Virgen 9.2 PET Reciclados 10. Manufactura de Botellas de PET 11. PET como Material para Reciclar 12. Objetivo del Reciclaje del PET 13. Formas de Reciclaje del PET 14. Reciclado Mecánico 14.1 Diagrama del Reciclado Mecánico del PET 15. Reciclado Químico 15.1 Pirólisis 15.2 Gasificación 15.3 Hidrogenación 15.4 Chemolysis 15.5 Metanólisis 16. Plan Diseño Hacia Arriba de Envase de PET 17. Tapas 18. Color 19. Etiquetas Adhesivas 12 12 12 13 13 13 13 14 14 15 15 16 17 17 18 18 18 18 18 19 19 19 20 CONTENIDO Triturador de PET 20. Decoración 21. Resumen 21.1 Recomendaciones para el Reciclado del PET 22. Ventajas Desventajas de los Procesos de Reciclaje del PET 23. Aprovechamiento Energético 24. Medidas de Solución Tomadas en México 25. Mecanismos de Solución Futuros 25.1 Como Puede Participar la Ciudadanía 26. Desarrollo de Tecnología de Reciclaje en México 26.1 Principales Usos del PET Reciclado en México 26.2 Empresas Relacionadas con el reciclaje del PET en México 27. Reflexión 20 20 21 22 23 23 24 25 25 27 27 28 CAPITULO III “HIDRAULICA” 28. Conceptos Generales 29. Clasificación de las Bombas 30. Actuadores 31. Válvulas 32. Aplicaciones Específicas (Camiones, Maquinaria Etc.) 30 31 32 33 33 CONTENIDO Triturador de PET CAPITULO IV “DISEÑO PROPUESTO” 33. Introducción 34. Consideraciones 35. QFD en Trituradora de PET 35.1 Nuestro Producto 35.2 La Voz de Nuestro Cliente 35.3 Las Necesidades de Nuestro Cliente 35.4 Necesidades Organizadas de Nuestro Cliente 35.5 Priorizar las Necesidades del Cliente 36. Modelo Conceptual Para Triturador de PET 36.1 Explosión y Función de las Partes 37. Diseño Propuesto 37.1 Introducción a la Propuesta de Diseño 37.2 Recomendaciones 38. Diseño de Ejes y Árboles de Transmisión 39. Nuestro Diseño 40. Ingeniería del Producto 40.1 Calculo de sus Partes (Ejes 1, 2, y 3) 41. Calculo de la Fuerza 42. Calculo para Diámetro del Eje por el Método de Carga Estática ó Cuasiestática de un Eje Sometido a Flexión y Torsión 43. Calculo del Eje por Fatiga para Satisfacer las Restricciones de Resistencia Usando el Método de Energía de Distorsión de Gerber 44. Calculo del Radio de Filete para Flecha Acanalada 37 37 38 39 39 40 40 41 42 43 45 45 46 46 48 50 50 51 57 59 61 CONTENIDO Triturador de PET 45. Calculo para la Ecuación de Marín 46. Calculo de Esfuerzos Fluctuantes 47. Calculo de A y B de La Ecuación de Gerber 48. Conclusión del Análisis Matemático 49. Calculo de sus Partes (Navajas Móviles 1,2 y 3) 50. Determinación del Filo de los Elementos Cortantes 51. Consideración de Dureza para Cuchillas y Ejes 51.1 Descripción Materia Prima 52. Selección de Elementos de Sujeción 53. Rodamientos 64 66 66 67 68 78 78 79 82 82 CAPITULO V “CARACTERÍSTICAS Y ESPECIFICACIONES DEL EQUIPO” 54. Centro Móvil Triturador de PET 55. Guía de Algunas Marcas, que Ocupan en el Envasado de Varios de sus Productos la Resina PET. 87 89 CAPITULO VI “FIN DEL DISEÑO Y PLANOS” 56. Conclusión del Diseño 57. Planos Bibliografía Glosario Anexo 91 92 121 127 131 I.- INTRODUCCIÓN Triturador de PET --I-- INTRODUCCIÓN El presente trabajo de investigación se encuentra encaminado a presentar una alternativa a los Gobiernos para enfrentar el problema de contaminación que actualmente nos atañe, dirigiéndonos específicamente a los residuos generados de botellas de plástico o llamado PET. Apegándonos a la estrategia “RRR”, es decir, “Reducir, Reutilizar y Reciclar”, dicho de otra forma mientras menor sea el manejo inadecuado de residuos, mejor será el aprovechamiento de las materias primas no renovables; y por consiguiente apoyando otras áreas estratégicas haciendo el ahorro de energía, conservando el medio ambiente y contribuyendo a reducir el calentamiento global. Por lo que es importante reflexionar sobre este problema puesto que en la década pasada comenzó a utilizarse de manera global esta resina plástica llamada PET (Polietileno Etilén Tereflatato), por contar con una propiedad primordial como barrera de gases; posicionándose en el mercado de botellas, en bebidas gasificadas y sifones; y posteriormente en envases de cuerpo hueco, ya que abarcaronel nivel industrial y alimenticio por contar con diversas particularidades como su escaso peso e higiene al no transferir sabores a alimentos o bebidas y seguridad a eventuales rupturas por ser biorientado. Por lo que se presenta la siguiente propuesta, tomando en consideración los métodos de reciclaje, recolección, selección, y aprovechamiento utilizados actualmente al PET. Así como, su ciclo de vida, mercado e impacto ambiental. II.- OBJETIVO Triturador de PET --II-- OBJETIVO Proponer un diseño mecánico que sea capaz de triturar (moler) los envases de PET (Polietileno Etilén Tereflatato), originados del post-consumo, en pequeños pedazos (hojuelas), de tal forma que estas puedan ser comercializadas en el sector de reciclaje, logrando así sintetizar el proceso común de reciclaje del PET al mismo tiempo que ayude al medio ambiente en diversos ámbitos. III.- JUSTIFICACIÓN Triturador de PET --III-- JUSTIFICACIÓN Hoy en día el consumir es la naturaleza del ser humano y debe ser responsable de los aspectos que contribuyen a su subsistencia y desarrollo, estimulados por sus necesidades, para tener una predisposición al desarrollo sustentable. Por tal motivo es indispensable que se responsabilice en su cadena de PRODUCCION – CONSUMO, agregando una cadena más como lo es el RECICLAJE y reducir así los desperdicios industriales y domiciliarios. Esto es, disponiendo del presente prototipo en los camiones recolectores de basura, aumentando de este modo el porcentaje de recolección de PET, enfocando este al personal de limpia, que utilizara un mecanismo simple de recolección agregando una nueva clase de residuo potencialmente reciclable a lo actualmente establecido como lo es el cartón, papel, aluminio y vidrio. Llegando con esto a diversas metas como reducir significativamente el volumen de los rellenos sanitarios, evitar la perdida de tiempo y energía en la recolección y clasificación ya que esta se haría casi de forma directa y limpia logrando una rápida y diferenciada recolección de PET. IV.- ALCANCES Y METAS Triturador de PET --IV-- ALCANCES Y METAS Los envases plásticos que utilizamos frecuentemente se han convertido en un problema actualmente al momento de desecharlos, ya que son los llamados desechables, y la mayoría de ellos son materiales de difícil degradación, por lo que se acumulan en los suelos afectándonos de manera directa o indirecta a nuestro futuro progreso, por lo que este proyecto se encuentra encaminado exclusivamente a la trituración de envases de PET, en forma de hojuelas convirtiéndose de esta forma en una materia prima para la elaboración de diversos productos. Por lo que para llevar a cabo el proceso de trituración, el diseño tiene ciertos requerimientos para realizarlo, como es tomar en consideración el tamaño de los envases, puesto que, como se ha señalado anteriormente el prototipo se ha diseñado para adaptarlo en los camiones recolectores de basura y será realizado por las personas destinadas a esta actividad que tendrá que seguir ciertos pasos como es el retiro de etiqueta, taparosca e inviolable; así como tomar en cuenta el color del material plástico ya que esta se regirá por dos rubros que será material de color y transparente por razones que se explicaran con antelación CAPITULO I “PLÁSTICOS” CAPITULO I “PLASTICOS” Triturador de PET - 2 - 1.- ASPECTOS GENERALES. “El término plástico fue invento de Leo Hendrik Baekeland, el primero de ellos fue conocido como baquelita en 1909. La palabra plástico se usó originalmente en algunos materiales sintéticos que poseían un cierto grado de movilidad y facilidad para adquirir una determinada forma, este sentido era otorgado a aquellos materiales sintéticos que en su estructura mostraban largas cadenas moleculares de compuestos orgánicos derivados del petróleo y otras sustancias naturales, una manera sencilla de ejemplificar esto es que mientras en un acero tenemos una estructura atómica en un plástico tenemos una estructura molecular. Hoy en día en el mundo, el plástico se ha fabricado con la finalidad de satisfacer las necesidades del hombre en la vida cotidiana y moderna.”1 2.- NORMATIVIDAD MEXICANA E IDENTIFICACIÓN DE PLÁSTICOS. “Hoy en día existe en México una legislación ambiental en el concepto de residuos sólidos urbanos; La Ley General del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente identificada con las siglas (LGEEPA)”2 en las que queda establecido el funcionamiento de los sistemas de recolección, almacenamiento, transporte, alojamiento, reuso, tratamiento y disposición final de los residuos sólidos. “La Ley Ambiental del Distrito Federal considera que para evitar y controlar la contaminación del suelo y de los mantos acuíferos, en el medio ambiente y a la salud pública, es primordial establecer programas y actividades con la participación de la sociedad, para minimizar estos riesgos, separando reutilizando y reciclando los residuos sólidos. En la Legislación Ambiental, existen Normas Oficiales Mexicanas (NOM) y Normas Mexicanas (NMX) que son aplicables y complementarias a los preceptos relacionados al manejo de los residuos sólidos.”2 Los plásticos al ser clasificados como residuos sólidos que pueden ser reutilizados o bien reciclados, deben de ser identificados para evitar una mala mezcla o que al contrarió terminen contaminando aun más, por esta razón son catalogados en dos grandes grupos conocidos como termoplásticos y termofijos. Los termoplásticos se ablandan cuando son calentados, por lo que pueden ser reformados y reutilizados, los termofijos no tienen esta propiedad, así que no pueden ser reciclados. Para los termoplásticos existe un código de identificación mundial a través de números que van del 1 al 7 dentro de un triángulo de flechas, este código normado es adoptado por México el 25 de Noviembre de 1999 en la (NMX-E-232-SCFI-1999), el código es útil e indispensable, ya que cada plástico difiere de sus propiedades y aplicaciones específicas. (Ver tabla 1.0) CAPITULO I “PLASTICOS” Triturador de PET - 3 - Tabla 1.0 Identificación de los Plásticos y Sus Principales Usos Comerciales Nombre Abreviatura (opcional) Número de identificación Usos principales Polietilentereftalato PET o PETE Botellas para bebidas como las botellas de refresco, bolsas de hervir, el alimento congelado y bandejas para comidas calentadas en microondas. El plástico PET representa aproximadamente el 7% de todos los plásticos. Polietileno de alta densidad PEAD o HDPE Recipientes para leche, bolsas para basura, botellas para detergente o blanqueadores, y botellas para aspirinas. HPDE representa aproximadamente el 31% de todos los plásticos. Policloruro de vinilo o Vinilo PVC o V Botellas para aceite de cocina y empaques para carnes entre otros. PVC representa aproximadamente el 5% de todos los plásticos Polietileno de baja densidad PEBD o LDPE Bolsas para vegetales en supermercados, bolsas para pan, envolturas de alimentos y botellas para mostaza exprimibles. LDPE represente aproximadamente el 33% de todos los plásticos Polipropileno PP Envases para yogurt, botellas para champú, popotes, botellas para almíbar y recipientes para margarina. PP representa aproximadamente el 9% de todos los plásticos. PoliestirenoPS Tazas para bebidas calientes, envase tipo concha de almeja para comidas rápidas, cartones para huevos y bandejas para carnes. PS representa aproximadamente el 11% de todos los plásticos Otros Otros Todas las demás resinas de plástico o mezclas de las indicadas arriba en un mismo producto. Estos plásticos representan aproximadamente el 4% de todos los plásticos. CAPITULO I “PLASTICOS” Triturador de PET - 4 - 3.- PROBLEMÁTICA. Si consideramos que desde 1996, el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente, notificaba que ya un 4% de la producción total de petróleo en bruto se destinaba en la fabricación de plásticos, hoy en día esta cifra sigue en aumento ya que no se recicla el 100% del plásticos consumidos, con base en esto se estima que se requiere unas 18.7 toneladas de petróleo para fabricar 3.74 toneladas de plásticos, y solo a nivel nacional según cifras de la Industria de los Termoplásticos reportan que durante el año 2000 contribuyeron con 3,204 toneladas de plásticos de los cuales mas de la mitad de estos materiales plásticos fueron destinados a la fabricación de embalaje, esto nos dice, que inmediatamente después de su uso se convierten en basura, que puede reciclarse en su totalidad. La industria de los termoplásticos en México tiene una participación importante en la fabricación de envases de embalaje a partir del año 2000. (Ver Tabla 1.1 Principales plásticos utilizados con este fin) Tabla 1.1 Fuente: APREPET. AC. 2001 Teraftalato de Polietileno Polietileno de Baja Densidad Polietileno de Alta Densidad Polipropileno Poliester Policloruro de vinilo PET PEBD PEAD PP PS PVC 408.9 609 269.8 225.1 108.7 60.4 PLÁSTICO CAPITULO I “PLASTICOS” Triturador de PET - 5 - Ilustración 1 y 2 Embalaje como basura 3.1 CONTAMINACIÓN AMBIENTAL Los envases plásticos desechables y las envolturas plásticas flexibles que son utilizadas como embalaje al cumplir con su finalidad que es contener o envolver estas van directo a ser basura por lo que son desechadas inmediatamente en cualquier lugar ya sea en las calles, parques, carreteras, desiertos, bosques, ríos, playas, desagües, etc.; ocasionándonos un gran problema ambiental (Ver ilustración 3 y 4). Una de las alternativas de acabar con esto es el reciclado ya que es la solución con mayor rentabilidad en la actualidad. Los plásticos que consumimos cada día, son económicos, livianos, transparentes y nos hacen más práctica la vida. Sin embargo están creando serios problemas al ambiente. Cada año se consumen en el mundo 100 millones de toneladas, de las cuales el 75% se convierten en basura luego de su uso los plásticos más comunes, que usamos cotidianamente y que son reciclables son: 1. Polietileno Tereftalato (PET): Botellas de gaseosa, agua o aceite. 2. Polietileno de Alta Densidad: Frascos, baldes, botellas de leche, bolsas. Fuente: http://periodismodefrente.com/?p=342 CAPITULO I “PLASTICOS” Triturador de PET - 6 - Ilustración 3 y 4. Contaminación ambiental provocada por el inadecuado desecho de los plásticos 4.- MECANISMOS DE SOLUCIÓN. 4.1 EL RECICLADO DE PLÁSTICOS Minimizar el volumen y peso de los residuos es el primer paso para resolver el problema global de los mismos. Todo proceso, de los Residuos Sólidos Urbanos debe iniciarse con una recolección diferenciada lo mas cercano a la fuente, de donde pasa de ser un bien a desecho así se contribuye a esta reducción 4.2 RECICLADO EN LA FUENTE Uno de los problemas es que el énfasis debe ponerse en cómo generar cada vez menos residuos, de cualquier índole como residuos plásticos. La reducción en la fuente se refiere directamente al diseño y a la etapa productiva de los productos, principalmente envases, antes de ser consumidos. Es una manera de concebir la producción con un nuevo criterio ambiental; generar menos residuos. Y esto es aplicable a todas las materias primas: vidrio, papel, cartón, aluminio y plásticos. En el caso de estos últimos residuos, la reducción en la fuente es responsabilidad de la industria petroquímica (fabricante de los diferentes tipos de plásticos), de la industria transformadora (que toma esos plásticos para fabricar los diferentes productos finales), y de quien diseña el envase (envasador). CAPITULO I “PLASTICOS” Triturador de PET - 7 - Aunque podría decirse que al consumidor también le cabe una buena parte de la responsabilidad; en los estantes que se encuentran en los supermercados, es él quien tiene la facultad de elegir entre un producto que ha sido concebido con criterio de reducción en la fuente y otro que derrocha materia prima y aumenta innecesariamente el volumen de los residuos. Reducir en la fuente significa referirse a la investigación, desarrollo y producción de objetos utilizando menos recursos (materia prima). De ahí su denominación porque se aplica a la faz productiva. Las principales ventajas de la reducción en la fuente: 1. Disminuye la cantidad de residuos; es mejor no producir residuos que resolver qué hacer con ellos. 2. Ayuda a que los rellenos sanitarios no se saturen rápidamente. 3. Se ahorran recursos naturales energía y materia prima y recursos financieros 4. La reducción en la fuente aminora la polución y el efecto invernadero. Requiere menos energía transportar materiales más livianos. Menos energía significa menos combustible quemado, lo que implica a su vez menor agresión al ambiente.”3 4.3 BENEFICIOS QUE OBTENEMOS DEL RECICLAJE4 1. Reducimos la contaminación ambiental mundial. 2. Creamos fuentes de trabajo. 3. Generamos ingresos. 4. Propiciamos la elaboración de nuevos productos. 5. Disminuimos la acumulación de plásticos en los rellenos sanitarios. 6. Fomentamos en la comunidad una disciplina social y contribuimos al desarrollo sostenible. 7. Buscamos ahorrar costos en los procesos de producción de quienes utilizan PET como materia prima. CAPITULO I “PLASTICOS” Triturador de PET - 8 - 4.4 “ETAPAS PARA RECICLAR EL PLÁSTICO” a) Recolección: Todo sistema de recolección diferenciada que se implemente descansa en un principio fundamental, que es la separación, en el hogar, de los residuos en dos grupos básicos: residuos orgánicos por un lado e inorgánicos por otro; en la bolsa de los residuos orgánicos irían los restos de comida, de jardín, y en la otra bolsa los metales, madera, plásticos, vidrio, aluminio. Estas bolsas serán recolectadas en forma diferenciada, permitiendo así que se encaucen hacia sus respectivas formas de tratamiento. (Ver Cuadro 1.0) b) Centro de reciclado: Aquí se reciben los residuos plásticos mixtos compactados en fardos que son almacenados a la intemperie. Existen limitaciones para el almacenamiento prolongado en estas condiciones, ya que la radiación ultravioleta puede afectar a la estructura del material, razón por la cual se aconseja no tener el material expuesto más de tres meses. (Ver Cuadro 1.0) c) Clasificación: Luego de la recepción se efectúa una clasificación de los productos por tipo de plástico y color. Si bien esto puede hacerse manualmente, se han desarrollado tecnologías de clasificación automática, que se están utilizando en países desarrollados. Este proceso se ve facilitado si existe una entrega diferenciada de este material, lo cual podría hacerse con el apoyo y promoción por parte de los municipios.”5(Ver Cuadro 1.0) Cuadro 1.0 Centro de reciclado Clasificación Recolección Etapas Para Reciclar El Plástico CAPITULO I “PLASTICOS” Triturador de PET - 9 - Ilustración 5 Recolección de el PET Ilustración 6 En el centro de reciclado los fardos son almacenados a la intemperie Ilustración 7 Clasificación de los productos por tipo de plástico y color CAPITULO II “RESINA PLÁSTICA PET” CAPITULO II “RESINA PLÁSTICA PET” CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 11 - 5.- GENERALIDADES. Para tener una mejor apreciación de las características y propiedades del PET conozcamos su nombre técnico que es “Polietileno Tereftalato, es un derivado del petróleo crudo, gas y aire; son materiales sintéticos termoplásticos de poliéster saturado lineal biorientado, inerte que no produce sustancias tóxicas, que se utilizan como materiales de piezas técnicas desde 1966, fue patentado como un polímero para fibra por J. R. Whinfield y J. T. Dickinson en 1941. Catorce años más tarde, en 1951 comenzó la producción comercial de fibra de poliéster”. Desde entonces hasta nuestros días, la fabricación de PET ha presentado un continuo desarrollo tecnológico, logrando un alto nivel de calidad y una aprobación mundial. A partir de 1976 se emplea en la fabricación de envases ligeros, transparentes y resistentes, principalmente para bebidas, los cuales, al principio eran botellas gruesas y rígidas, pero hoy en día, sin perder sus excelentes propiedades como envase, son mucho más ligeros. En México se comenzó a utilizar para la fabricación de envases a mediados de la década de los ochenta y ha tenido gran aceptación por parte del consumidor así como del productor, por lo que su uso se ha incrementado de manera considerable año tras año. “Siendo un polímero, las moléculas de tereftalato del polietileno consisten en cadenas largas de unidades repetidas que sólo contienen el carbono (C), oxígeno (O) e hidrógeno (H), todos elementos orgánicos”.6 Por tanto Un kilo de PET está compuesto por 64% de petróleo, 23% de derivados líquidos del gas natural y 13% de aire. A partir del petróleo crudo, se extrae el paraxileno y se oxida con el aire para dar ácido tereftálico. El etileno, que se obtiene a partir de derivados del gas natural, es oxidado con aire para formar etilenglicol. El PET se hace combinando el ácido tereftálico y el etilenglicol, la fórmula química del polietileno tereftalato o politereftalato de etileno (PET), (Ver Figura 1.0) [-CO-C6H6-CO-O-CH2-CH2-O-] Figura 1.0 6.- CARACTERÍSTICAS. El PET es un material caracterizado por su gran ligereza y resistencia mecánica a la compresión y a las caídas, alto grado de transparencia y brillo, conserva el sabor y aroma de los alimentos, es una barrera contra los gases, “sus propiedades físicas que permiten gran libertad en el diseño de empaques,”7 reciclable 100% y con posibilidad, de manera química de producir envases reutilizables, lo cual ha llevado a desplazar a otros materiales como por ejemplo, el PVC. Presenta una demanda creciente en todo el mundo, lo cual se aprecia, por ejemplo, en los 450 millones de toneladas de PET empleados anualmente en Europa, casi 300 toneladas en envases. o CH CH22 o C C o o n CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 12 - 7.- COMO SE IDENTIFICA. Su apariencia física es muy similar a la de otros plásticos. La manera más fácil de identificarlo es buscar en los envases el símbolo internacional de reciclaje ya que muchos de los recipientes de plástico fabricados en la actualidad vienen con símbolos o sellos para su reciclaje. Estos sellos identifican el tipo de resina o mezcla de resina que hay en el contenedor de plástico. Solamente hay dos tipos, PET y HDPE, que se recolectan comúnmente para el reciclaje. Dicho símbolo como ya se comento con anterioridad consta de un triángulo con un número en el centro (número especificado para el tipo de resina o mezcla de resina) y debajo las siglas que corresponden al numero de especificación. 8.- PRIMEROS USOS DEL PET. 8.1 PET DE GRADO TEXTIL La primera aplicación industrial del PET fue la textil, durante La Segunda Guerra Mundial, para reemplazar a fibras naturales como el algodón o el lino. A diferencia de otras fibras sintéticas, al poliéster nombre común con el que se denomina al PET de grado textil se le reconocieron desde el primer momento unas excelentes cualidades para el proceso textil, entre las que cabe destacar su alta resistencia a la deformación y su estabilidad dimensional, además de otras propiedades como el fácil cuidado de la prenda tejida (lavado y secado rápidos sin apenas necesidad de planchado). Presenta también algunas limitaciones tales como su difícil tintura, la formación de pilling (bolitas), la acumulación de electricidad estática y el tacto duro de los tejidos, problemas para los que ya se han desarrollado soluciones eficaces. Ya sea como filamento continuo o como fibra cortada, el PET encabeza a los polímeros textiles. Se emplea para la producción de fibras de confección es muy utilizado en mezclas de diversos porcentajes con el algodón y para rellenos de edredones o almohadas, además de manufacturarse con él tejidos industriales de sustentación para cauchos, lonas, bandas transportadoras y otros numerosos artículos. 8.2 PET DE GRADO BOTELLA La primera comercialización del PET de grado botella se llevó a cabo en los EE.UU., produciéndose en Europa a partir de 1974. Desde entonces ha experimentado un gran crecimiento y una continua demanda, debida principalmente a que el PET ofrece características favorables en cuanto a resistencia contra agentes químicos, gran transparencia, ligereza, menores costos de fabricación y comodidad en su manejo lo cual conlleva un beneficio añadido para el consumidor final. CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 13 - Aunque comúnmente se asocia con el embotellado de las bebidas gaseosas, el PET tiene infinidad de usos dentro del sector alimenticio. Su más reciente y exitosa aplicación ha sido en el envasado de aguas minerales, habiendo copado prácticamente el mercado en detrimento del PVC. También se ha comenzado a utilizar el PET para el envasado de productos farmacéuticos, de droguería o alimenticios como salsas, mermeladas, miel. Su próximo reto es el envasado de leche y, sobre todo, de cerveza, mercados donde ya se han emprendido pequeñas pero decididas aproximaciones. 8.3 PET DE GRADO FILM El PET se utiliza también en gran cantidad para la fabricación de film: en la práctica, todas las películas fotográficas, de rayos X y de audio están hechas de PET. Como se puede apreciar, la gama de productos que incluyen al PET es muy grande, y por consecuencia de los grandes niveles de consumo, la generación de residuos sólidos es considerable. 9.- USOS ACTUALES. 9.1 PET VIRGEN Su empleo actual es muy diverso; como envase, quizás el uso más conocido, se emplea en bebidas carbónicas, aceite, aguas minerales, zumos, tés y otras bebidas, vinos y bebidas alcohólicas, salsas y otros alimentos, detergentesy productos de limpieza, productos cosméticos, productos químicos, lubricantes y productos para tratamientos agrícolas. En forma de film, se emplea en contenedores alimentarios, láminas, audio / video y fotografía, blisters, films "High-Tech", embalajes especiales, aplicaciones eléctricas y electrónicas. Además, existe un amplio sector donde este material se emplea en la construcción de diversos elementos; fibra textil, alfombras, tuberías, perfiles, piezas inyectadas, construcción, automoción, etc. 9.2 PET RECICLADOS La granza al ser plástico derretido y en bolitas, listo para ser procesado en otros usos distintos al de envase para consumo humano, el PET, es el material con el que se fabrican los envases de agua, refrescos, etc. y puede ser utilizado para sillas, mesas, láminas. CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 14 - 10.- MANUFACTURA DE BOTELLAS DE PET. Hacer una botella de PET empieza desde las materias primas: etileno y paraxyleno. Los derivados de estas dos substancias (glycol de etileno y ácido tereftálico) se hacen reaccionar para obtener la resina PET. El Pet es transformado desde los años 50 por extrusión en hilados de calidad, para trasformarlo en envases se hace por medio de un proceso de inyección-estirado-soplado que parte de la resina de PET. Dicha resina se presenta en forma de pequeños cilindros o chips, los cuales, una vez secos se funden e inyectan a presión en máquinas de cavidades múltiples de las que salen las preformas, recipientes similares a tubos de ensayo pero con rosca para un tapón. Estas son sometidas a un proceso de calentamiento controlado y gradual y a un moldeado donde son estirados por medio de una varilla hasta el tamaño definitivo del envase. Por último son "soplados" inflados con aire limpio a presión, hasta tomar la forma en el molde del envase típico que hoy se conoce. Gracias a este proceso, las moléculas se acomodan en forma de red, orientándose en dos direcciones; longitudinal y paralela al eje del envase, propiedad denominada biorientación la cual aporta la elevada resistencia mecánica y baja permeabilidad a gases y Vapores del envase. Estas características del material son las que contribuyen para hacer del PET el éxito que es. De hecho, las bebidas suaves carbonatadas pueden generar presión dentro de la botella que alcanza los 6 Bar., que no es capaz de deformar la botella, ni de hacerla explotar8 gracias a la biorientación. 11.- PET COMO MATERIAL PARA RECICLAR. El PET para el medio ambiente es 100% reciclable. Sin embargo, no sólo es su calidad de reciclabilidad que lo hace amistoso medioambientalmente. Siendo el envase sumamente ligero, también ayuda a disminuir la formación de desechos de empaque al mismo tiempo que reduce la emisión de contaminantes durante su transporte. Además, dado que se requiere menos combustible durante su transporte, también ayuda a la conservación de la energía.9 En Europa, es a partir de la aprobación de La Directiva Comunitaria 94/62/CE, que establece el marco de actuación en el que se han de mover los Estados miembros en lo que respecta a la política sobre los envases y los residuos de envases que se generan en sus respectivos territorios, es cuando el envase de PET sufre un auge muy importante en su recuperación. Hace apenas diez o quince años, existían muy pocos recuperadores de PET, obteniendo una producción muy pequeña, principalmente a partir del material recuperado en plantas de reciclaje. CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 15 - 12.- OBJETIVO DEL RECICLAJE DEL PET. En el proceso mismo del reciclaje del material, tiene como objetivo, el control del impacto ambiental ocasionado por las diferentes actividades en las que se ve involucrado el PET. Este control estará orientado a la identificación, prevención, minimización de los impactos adversos y riesgos ambientales. 13.- FORMAS DE RECICLAJE DEL PET. El reciclado de los envases de PET se consigue por dos métodos; el químico y el mecánico, a los que hay que sumar la posibilidad de su recuperación energética. La preparación de los envases es lo más importante. De esto depende el éxito en el reciclaje del PET. El primer paso para su reciclado es su selección desde los residuos procedentes de recogida selectiva o recogida común. En el primer caso, el producto recogido es de mucha mayor calidad; principalmente por una mayor limpieza. El reciclado es el proceso de los materiales, en este caso del PET, para acondicionarlos con el propósito de integrarlos nuevamente a un ciclo productivo como materia prima. Ver Cuadro 1.1 (diferentes alternativas de tecnologías aplicables en el reciclaje de PET). Cuadro 1.1 Diferentes alternativas de tecnologías aplicables en el reciclaje de PET. CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 16 - 14.- RECICLADO MECÁNICO. El proceso de recuperación mecánico del PET se divide en dos fases. En la primera se procede a la identificación y clasificación de botellas, lavado y separación de etiquetas, triturado, separación de partículas pesadas de otros materiales como polipropileno, polietileno de alta densidad, etc., lavado final, secado mecánico y almacenaje de la escama. Ver Figura 1.1, 1.2 y 1.3 En la segunda fase, esta escama de gran pureza se grancea, se seca, se incrementa su viscosidad y se cristaliza, quedando apta para su transformación en nuevos elementos de PET. Separación de etiquetas de una botella de PET Botellas listas para compactación Almacenaje Figura 1.1 Figura 1.2 Figura 1.3 CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 17 - 14.1-DIAGRAMA DEL RECICLAJE MECÁNICO DEL PET. 15.- RECICLADO QUÍMICO. En el reciclado químico básicamente tras procesos mecánicos de limpieza y lavado, el PET se deshace o depolimeriza; se separan las moléculas que lo componen para posteriormente, ser empleadas de nuevo en la fabricación de PET. “Se trata de diferentes procesos mediante los cuales las moléculas de los polímeros son craqueadas (rotas) dando origen nuevamente a materia prima básica que puede ser utilizada para fabricar nuevos plásticos. El reciclado químico comenzó a ser desarrollado por la industria petroquímica con el objetivo de lograr las metas propuestas para la optimización de recursos y recuperación de residuos. Algunos métodos de reciclado químico ofrecen la ventaja de no tener que separar tipos de resina plástica, es decir, que pueden tomar residuos plásticos mixtos reduciendo de esta manera los costos de recolección y clasificación. Dando origen a productos finales de muy buena calidad. Fuente: http://www.ecologicpaper.com.ar/reci.htm CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 18 - Principales procesos existentes son: 15.1-PIRÓLISIS Es el craqueo de las moléculas por calentamiento en el vacío. Este proceso genera hidrocarburos líquidos o sólidos que pueden ser luego procesados en refinerías. 15.2-HIDROGENACIÓN En este caso los plásticos son tratados con hidrógeno y calor. Las cadenas poliméricas son rotas y convertidas en un petróleo sintético que puede ser utilizado en refinerías y plantas químicas. 15.3- GASIFICACIÓN Los plásticos son calentados con aire o con oxígeno. Así se obtienen los siguientes gases de síntesis: monóxido de carbono e hidrógeno, que pueden ser utilizados para la producción de metanol o amoníaco o incluso como agentes para la producción de acero en hornos de venteo. 15.4- CHEMOLYSIS Este proceso se aplica a poliésteres, poliuretanos,poliacetales y poliamidas. Requiere altas cantidades separadas por tipo de resinas. Consiste en la aplicación de procesos solvolíticos como hidrólisis, glicólisis o alcohólisis para reciclarlos y transformarlos nuevamente en sus monómeros básicos para la repolimerización en nuevos plásticos. 15.5- METANÓLISIS Es un avanzado proceso de reciclado que consiste en la aplicación de metanol en el PET. Este poliéster (el PET), es descompuesto en sus moléculas básicas, incluido el dimetiltereftalato y el etilenglicol, los cuales pueden ser luego repolimerizados para producir resina virgen. Varios productores de polietilentereftalato están intentando de desarrollar este proceso para utilizarlo en las botellas de bebidas carbonadas. Las experiencias llevadas a cabo por empresas como Hoechst-Celanese, Eastman y DuPont han demostrado que los monómeros resultantes del reciclado químico son lo suficientemente puros para ser reutilizados en la fabricación de nuevas botellas de PET. Estos procesos tienen diferentes costos y características. Algunos, como la chemolysis y la metanólisis, requieren residuos plásticos separados por tipo de resina. En cambio la pirólisis permite utilizar residuos plásticos mixtos.”10 CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 19 - 16.- “PLAN DISEÑO HACIA ARRIBA DE ENVASE DE PET” El objetivo principal de un plan de diseño hacia arriba es habilitar que los varios materiales usados en un empaque puedan ser ordenados usando la diferencia de densidad eficazmente. La diferencia de densidad, es un criterio importante para la recuperación eficaz y económica del procesamiento, es basado en la clasificación por hidro-ciclones y procedimientos de flotación. Las pautas del plan de apoyos de Petcore son las siguientes (para asegurar la reciclabilidad del envase): 17.- TAPAS. Se recomiendan los plásticos (PP), el aluminio no se recomienda. LDPE también es aceptable como material del cierre para recipientes usados para las bebidas no carbonatadas. La pigmentación debe ser ligera guardar densidades debajo de 1 para ayudar en la separación por flotación o en la fase del hidro-ciclón. También es preferible que no tenga contacto con aluminio para prevenir una contaminación del material. Los sellos de tapa deben ser incluidos como una característica integral en el diseño de la botella. Las tapas pueden volverse contaminantes si no son retiradas de la botella antes o durante procesar. PVC y materiales con densidad mayor que 1 deben ser evitados escrupulosamente. 18.- COLOR. El PET no coloreado (sin pigmentar) tiene el valor más alto y la proporción de recuperación más alta, y también la variedad más amplia de mercados finales. En la actualidad, las botellas opacas o coloreadas tienen poco valor de recuperación y se ven como contaminantes por la mayoría de los reclamadores. Deben evitarse las botellas opacas y pigmentadas. El color debe ser preferentemente restringido a las etiquetas. Tapas o sellos Color Etiquetas adhesivas Decoración Ayudas de transportación, agarraderas, bases de copa y otras Las pautas del plan de apoyos para asegurar la reciclabilidad del envase CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 20 - 19.- ETIQUETAS ADHESIVAS. Las etiquetas de PP, o de polietileno se prefieren. El papel es aceptable como un material secundario pero aumenta la contaminación debido a la fibra lleve encima. Los metalizados, barnizados y etiquetas laqueadas se vuelven contaminantes y es indeseable. Las etiquetas de PS son aceptables si son de material de baja densidad que se separa fácilmente por flotación en el proceso. La impresión Fuerte o intensa debe evitarse ya que esto aumenta la densidad y previene la separación. Las etiquetas no deben despedazarse o deslaminarse en el proceso de lavado. Algunos sistemas de decoloración no deben “sangrar” (decolorarse) así que deben evitar el pigmento con metales. Deben minimizarse los adhesivos usados y preferentemente deben ser solubles en agua o dispersible a temperaturas de 60 a 80°C. 20.- DECORACIÓN. Actualmente toda impresión y decoración directa contamina el PET recuperado y decolora el material a recuperar. Recubrimientos multi-capas: Las multi-capas o capas de diferente material no siempre son totalmente compatibles con las tecnologías de recuperación y pueden reducir la recuperabilidad de las botellas. De hecho, esos materiales pueden ser difíciles de separar. (Se acepta que los más nuevos recipientes y recipientes para los volúmenes sensibles de oxígenos pueden ser multi-capa y requieran una atención adicional por consiguiente durante las funciones de la recuperación) Ayudas de transportación/ agarraderas/ bases de copa y otras: Ninguna agarradera se prefiere, pero las hechas de HDPE, PP o el PET son aceptables. La soldadura debe evitarse. Si ataduras se pegan estas deben poderse separar en detergente o una solución cáustica en agua caliente ( 60-80° C). Los adhesivos deben ser solubles en agua, o dispersibles a los 60-80° C. Sus áreas de uso deben minimizarse.” 11 21.- EN RESUMEN. El PET, es un plástico de alta calidad que se reconoce según el actual sistema de identificación con el número uno o las siglas PET o "PETE" en inglés, rodeado por tres flechas en el fondo de los envases fabricados con este material. Sus características hacen que sean el material más socorrido en el envasado de líquidos por las industrias, que no se inhiben en buscar otro tipo de alternativa de envasado que sean nobles con el medioambiente, ósea que sean biodegradables en un corto periodo de tiempo, aunando a esto la falta de educación ambiental y de reciclaje que no existe en la humanidad. Se ha perdido la noción de que pertenecemos a la naturaleza, que sólo somos una parte más de ella y no, dueña de ella, esto hace que se ocupe de manera mundial la resina (PET) por comodidad ya que no vemos a futuro las consecuencia que genera esto, este es uno de los materiales mas difíciles de degradar y los microorganismos no tienen mecanismos para atacarlo dado que su degradación puede tardar más de 100 años. Lamentable el ser humano no se a dado cuenta que es un material altamente reciclable, proveniente de residuos fósiles mismos que no son renovables y que tarde o temprano harán falta a la humanidad. CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 21 - 21.1 RECOMENDACIONES PARA EL RECICLADO DEL PET a) LA TAPA, EL ARILLO DE SEGURIDAD Y SU EMPAQUE (LINER O SELLO): Se recomienda que el arillo de seguridad se desprenda del cuello del envase y el empaque de la tapa (liner) se quede en la tapa a la hora de abrir el envase. También se recomienda que la tapa, el arillo de seguridad y el liner sean de: • Polipropileno (PP) • Polietileno de alta densidad (HDPE) Estos materiales son preferibles al aluminio y a otros materiales. El PVC no es recomendable porque una pequeña cantidad de PVC puede contaminar grandes cantidades de PET dispuesto para su reciclado por su diferente temperatura de fusión o ablandamiento. b) LAS ETIQUETAS: Es preferible usar etiquetas de alguno de los siguientes materiales: • Polipropileno (PP) • Polietileno orientado (OPP) • Polietileno de alta, media o baja densidad (HDPE, MDPE, LDPE) • Papel Las etiquetas metalizadas dificultan el reciclado de cualquier plástico, pues al contener metales lo contaminan. Las etiquetas deben poder desprenderse en el proceso de lavado del reciclador, por lo que es importante seleccionar un adhesivo conveniente y evaluar las etiquetas termoajustables o a presión. Los sistemas de impresión serigráfica provocan que el PET reciclado y granulado tenga color, disminuyendosus posibilidades de uso, mercados y precio. Se recomienda evitar pigmentos de metales pesados. CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 22 - c) EL COLOR: La botella de PET transparente sin pigmentos tiene mejor valor y mayor variedad de usos; sin embargo, con una separación adecuada, el PET pigmentado tendrá ciertos usos. LAS MULTICAPAS O RECUBRIMIENTOS: Las capas que no son de PET en los envases multicapa, así como los recubrimientos de otros materiales, reducen la reciclabilidad del PET. Es necesario separar esta clase de envases de los de PET simple. LAS BANDAS DE SEGURIDAD (MANGAS) Y SELLOS: Estos son generalmente incluidos en el diseño del producto envasado en PET, cuando se consideran necesarios, pero contaminan el PET para reciclar si no son removidos del envase desde la selección y separación del mismo. Se recomienda NO USAR PVC para fabricar estos elementos. d) EL DISEÑO: Actualmente, los diseñadores tienen la oportunidad y la responsabilidad de entender el ciclo de vida y el impacto de los productos de PET. Por ello, la base de un buen diseño de envases es que sea lo más adecuado para su propósito, integrando lo más conveniente para el consumidor y asegurando una segunda vida útil. e) EJEMPLO: Diseño de botella de PET transparente, sin pigmento, con tapa que arrastre su arillo al abrir, etiqueta de polietileno desprendible, sello termoencogible suajado para su desprendimiento y de tipo colapsable (que pueda aplastarse en vacío al final de su uso). Esto permite que el PET ocupe menos espacio y se logre mayor acopio, así como que sea más fácil de precisar y se logre un mejor reciclado. 22.- VENTAJAS/ DESVENTAJAS DE LOS PROCESOS DE RECICLAJE DEL PET. En comparación con el reciclado químico, el reciclado mecánico es menos costoso, pero obtiene un producto final de menor calidad para un mercado más específico, con un mayor volumen de rechazos. Con este método se obtiene PET puro incoloro destinado a bebidas refrescantes, agua, aceites y vinagres, PET verde puro para bebidas refrescantes y agua, mientras que el PET multicapa con barrera de color destinado a cervezas, zumos, etc. así como el PET puro de colores intensos, opacos y negros se obtienen del reciclado químico. CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 23 - Otro tipo, el PET puro azul ligero, empleado como envase de aguas, se obtiene a partir de los dos sistemas. En cualquier caso, no todas las botellas de PET son reciclables, a pesar de que la tendencia actual de los fabricantes es conseguir envases ligeros, resistentes mecánicamente, etc. Que a la vez sean cómodos y llamativos para el consumidor sin dificultar posteriormente su reciclado. Este reciclado se facilita con el empleo de envases de PET transparente, ya que sin pigmentos tiene mayor valor y mayor variedad de usos en el mercado, evitando los envases multicapa, así como los recubrimientos de otros materiales, que reducen la reciclabilidad del PET, aumentando el empleo de tapones de polipropileno o polietileno de alta densidad y evitando los de aluminio o PVC que pueden contaminar grandes cantidades de PET, así como la inclusión de etiquetas fácilmente desprendibles en el proceso de lavado del reciclador, evitando sistemas de impresión serigráfica que provocan que el PET reciclado y granulado tenga color, disminuyendo sus posibilidades de uso, mercados y precio, así como las etiquetas metalizadas o con pigmentos de metales pesados que contaminan el producto final. 23.- APROVECHAMIENTO ENERGÉTICO. En cuanto al uso del PET como combustible alterno, los envases pueden emplearse para generar energía ya que este material tiene un poder calorífico de 6.3 Kcal./Kg., y puede realizar una combustión eficiente. Esto es posible ya que durante su fabricación no se emplean aditivos ni modificadores, lo cual permite que las emisiones de la combustión no sean tóxicas, obteniéndose tan sólo bióxido de carbono y vapor de agua. 24.- MEDIDAS DE SOLUCIÓN TOMADAS EN MÉXICO. “Se creo el Programa de Manejo Ambiental del PET, su objetivo primordial es controlar la recolección, transporte y disposición del PET, fomentando su reuso y reciclaje en el Distrito Federal, el programa es regido por los acuerdos establecidos en el Convenio General de Concertación, que fue celebrado entre la Secretaría del Medio Ambiente del Distrito Federal (SMA), Secretaría de Obras y Servicio (SOS) y Ecología y Compromiso Empresarial (ECOCE), el 5 septiembre del 2002. Fijándose metas anuales de recuperación de envases plásticos de PET del año 2003 al 2007 que se muestran a continuación: CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 24 - Fuente: PROGRAMA DE MANEJO AMBIENTAL DEL PET INFORME DE AVANCES 2004 Las principales fuentes generadoras de residuos de PET incorporadas al Programa son las Plantas de Selección de residuos sólidos de San Juan de Aragón y Bordo Poniente, en las cuales existe la actividad tanto de ECOCE como de otros acopiadores. Asimismo el programa tiene presencia en otras fuentes así como en la Planta de Selección de Santa Catarina. El acopio total acumulado del Programa desde su inicio en septiembre de 2002 suma 45,652 toneladas de PET, lo cual representa el 32.38 % de la meta al término del Programa para el año 2007. De acuerdo con la información proporcionada por ECOCE, el peso total estimado de material acopiado en el Distrito Federal para el año 2004 es de 22,058, toneladas de PET, correspondiente al 86.5 % del peso establecido como meta de recuperación para el segundo año de vigencia del programa (25,500 toneladas). Cabe hacer mención que los datos aquí analizados provienen del acopio realizado por ECOCE, así como de otros acopiadores, aclarando que los datos correspondientes son un estimado. El avance del programa hasta el momento es constante y aceptable, pero no representa el total de de los residuos generados en las ciudades, esto se realiza con el fin evitar el ingreso de los residuos de envases de PET al sitio de disposición final, áreas públicas, parques y barrancas, al mismo tiempo que estos materiales son aprovechados a través del reciclaje.”12 25.- MECANISMOS DE SOLUCIÓN FUTUROS. Una manera alterna de promover el acopio del PET es: Explorar otras alternativas para que tiendas de autoservicio, estadios, delegaciones, sistemas de trasporte colectivo (metro, metrobus, tren suburbano), edificios gubernamentales y de sector privado, se incorporen a este tipo de programas de una manera más efectiva y sólida. 23,000 25,500 28,000 30,500 34,000 2003 2004 2005 2006 2007 Año Meta esperada de recuperación t. t. t. t. t. Total 141,000 t. CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 25 - 25.1.- COMO PUEDE PARTICIPAR LA CIUDADANIA “Todos, amas de casa, recuperadores, comerciantes e industriales debemos participar en el reciclaje de los envases. Según el grupo donde estemos, procedamos así:”13 EN EL HOGAR RECUPERADORES COMERCIANTES INDUSTRIALES Enjuagar y escurrir los envases. Reunir los envases. Evitar mezclarlos con residuos orgánicos. Usar el código de identificación internacional. Empacarlos en bolsas. Llevarlos a una Bodega de compraventa. Separarlos y almacenarlos en bolsas. Evitar usar otros materiales en tapas, anillos, bases, screen, etiquetas y pegantes. Entregarlos a los recolectores. Entregarlos a recolectores o vendedores. Adherir las etiquetas con pegantes solubles en agua. Inculcar en todos los miembros de la familia, el reciclaje. Compartir con otras personas el sistema de reciclar.Motivar a otros comerciantes a hacer lo mismo. Adelantar campañas educativas sobre reciclaje del PET. 26.- DESARROLLO DE TECNOLOGÍA DE RECICLAJE EN MÉXICO. “Los investigadores destacaron que actualmente sólo en Brasil se elaboran artículos a partir del PET, reciclado y México es la segunda nación que pretende hacerlo. En México científicos de Prestigiada Universidad desarrollaron la primera tecnología para procesar plástico PET (utilizado en botellas y envases), a fin de reciclarlo en nuevos productos, informaron investigadores de la máxima casa de estudios. Los investigadores Octavio Manero Brito y Antonio Sánchez Solís, precisaron que del millón de toneladas de PET que se generan cada año en el país 700 mil toneladas se utilizan para embotellar bebidas carbonatadas, sin embargo, sólo 14% son recolectadas. Afirmaron que con el nanocompuesto del PET obtenido en dicha universidad se pueden confeccionar varas para la siembra de fríjol y fresa, palos de escoba, láminas translúcidas parecidas a las de poliéster, canales para irrigación, tuberías para drenaje y muchos otros. CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 26 - En un comunicado, de Prestigiada Universidad señaló que Antonio Sánchez dijo que este material podría tener gran impacto en una amplia gama de sectores industriales en México, desde el agroindustrial y farmacéutico, hasta el cosmetológico y de construcción. Al respeto, Octavio Manero explicó que en la actualidad colaboran con el Instituto Nacional de Cardiología en la manufactura de válvulas cardiacas, cuyos componentes plásticos deben ser radiopacos, de decir, opacos bajo los rayos X pero traslúcidos a la vista. Asimismo, aseguró que se han establecido pláticas con gobiernos de algunas entidades que están interesadas en el reciclado de los plásticos, porque es una tecnología no solo barata, sino que también aporta soluciones a muchos de los problemas que ellos tienen. En ese sentido, Antonio Sánchez agregó que se tienen pláticas con productores de plátano, fresas, frijoles, jitomates y chayotes que, al ser plantas trepadoras, utilizan varas de madera y para obtenerlas se deben cortar árboles. El investigador afirmo que esta situación ha propiciado que en el norte del país se acabe con los bosques, por lo que ahora se tienen que realizar importaciones. “Con este producto monocompuesto se pueden hacer sin dañar los ecosistemas,” además de que una de las bondades de esta tecnología es que no se necesita una gran inversión, por ello los industriales están interesados en ella, y no deben erogar demasiado en el proceso y maquinaria. Antonio Sánchez explicó que este año se espera que salga al mercado algún producto bajo este procedimiento, además de que se tienen requerimientos de España y Venezuela.”14 26.1.- PRINCIPALES USOS DEL PET RECICLADO EN MÉXICO En México los principales usos del PET reciclado se destinan a los siguientes mercados: FIBRA POLIÉSTER 16.7% FLEJE 1.5% OTROS 0.7% EXPORTACIÓN 81.1% TOTAL 100% FUENTE: "Enciclopedia del Plástico 2000"; Centro Empresarial del Plástico CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 27 - 26.2.- EMPRESAS RELACIONADAS CON EL RECICLAJE DEL PET EN MÉXICO. ECOLOGIA Y RECICLAJE PROLONGACION LA VIGA 175 COL. EX-RANCHO JAJALPA 55090 ECATEPEC DE MORELOS, EDO DE MEX. TECNOLOGÍA DE RECICLAJE AV. DE LOS HÉROES S/N COL. FRACC. INDUSTRIAL TECAMAC 55740 EDO DE MÉXICO, EDO DE MÉXICO SISTEMAS EN TECNOLOGÍA PETROQUÍMICA MANITOBA NO. 135 COL. VALLE DEL CANADÁ ESCOBEDO 66059 MONTERREY. PROMOCIONES QUÍMICAS Y PETROQUÍMICAS CARPINTEROS 37 COL. FRACCIONAMIENTO XHALA 5700 CUAUTITLAN IZCALLI, EDO DE MEX POLÍMEROS INSÓLITOS CÁCERES 577 COL. AMPLIACIÓN LA ROSITA 27250 TORREÓN, COAHUILA PRODUCTOS PETIGON ORIENTE 245 #7 COL. AGRÍCOLA ORIENTAL 08500 CD. DE MÉXICO, DF. SOUTHWESTERN PETROLEUM CORPORATIÓN CALLE CIMA 3070 COL. CUMBRES 3ER SECTOR 64610 MONTERREY, N.L. PETROQUÍMICA PENNWALT RÍO SAN JAVIER 10 COL. FRACC..VIVEROS DEL RÍO 54060 TLALNEPANTLA, EDO. DE MÉX. CAPITULO II “RESINA PLASTICA PET” Triturador de PET - 28 - 27.- REFLEXIÓN. Como ha apreciado en México exportamos mas del 80% del PET recuperado esto genera que mientras ellos nos compran nuestra basura casi regalada, ellos nos venden productos terminados a costos altos y si en otros países se ha logrado desarrollar usos adicionales para el PET reciclado bien vale mencionar algunos como: la lámina para termoformado, la madera plástica, los aditivos o soportes de pavimentación, la fabricación de botellas nuevas multicapa, y debido a su resistencia, el PET también es empleado en telas tejidas y cuerdas, partes para cinturones, hilos de costura y refuerzo de llantas y por su baja elongación y alta tenacidad se aprovechan en refuerzos para mangueras. Su resistencia química permite aplicarla en cerdas de brochas para pinturas y cepillos industriales. Al igual, se puede usar como combustible para la generación de energía y como materia prima para la producción de PET virgen. CAPITULO III “HIDRAULICA” CAPITULO III “HIDRAULICA” Triturador de PET -30- 28.- CONCEPTOS GENERALES. BOMBAS: Una bomba hidráulica es un dispositivo tal que recibiendo energía mecánica de una fuente exterior la transforma en una energía de presión transmisible de un lugar a otro de un sistema hidráulico a través de un líquido cuyas moléculas estén sometidas precisamente a esa presión. Las bombas hidráulicas son los elementos encargados de impulsar el aceite o líquido hidráulico, transformando la energía mecánica rotatoria en energía hidráulica. El proceso de transformación de energía se efectúa en dos etapas: aspiración y descarga. Aspiración. Al comunicarse energía mecánica a la bomba, ésta comienza a girar y con esto se genera una disminución de la presión en la entrada de la bomba, como el depósito de aceite se encuentra sometido a presión atmosférica, se genera entonces una diferencia de presiones lo que provoca la succión y con ello el impulso del aceite hacia la entrada de la bomba. Descarga Al entrar aceite, la bomba lo toma y lo traslada hasta la salida y se asegura por la forma constructiva que el fluido no retroceda. Dado esto, el fluido no encontrará mas alternativa que ingresar al sistema que es donde se encuentra espacio disponible, consiguiéndose así la descarga. Cilindrada: Se refiere al volumen de aceite que la bomba puede entregar en cada revolución. Donde: D = Diámetro mayor del engranaje d = Diámetro menor del engranaje l = Ancho del engranaje Unidades: cm3/rev. Caudal Teórico: Es el caudal que de acuerdo al diseño, debiera entregar la bomba (caudal Ideal) Donde: C = Cilindrada (cm3/rev.) N = rpm (1/rev.) Rendimiento Volumétrico: Donde: QR = Caudal Real QT = Caudal Teórico CAPITULO III “HIDRAULICA” Triturador de PET -30- 28.- CONCEPTOS GENERALES. BOMBAS: Una bomba hidráulica es un dispositivo tal que recibiendo energía mecánica de una fuente exterior la transforma en una energía de presión transmisible de un lugar a otro de un sistema hidráulico a través de un líquido cuyas moléculas estén sometidas precisamente a esa presión. Las bombas hidráulicas son los elementos encargados de impulsar el aceite o líquido hidráulico, transformando la energía mecánica rotatoria en energía hidráulica. El proceso de transformación de energía se efectúa en dosetapas: aspiración y descarga. Aspiración. Al comunicarse energía mecánica a la bomba, ésta comienza a girar y con esto se genera una disminución de la presión en la entrada de la bomba, como el depósito de aceite se encuentra sometido a presión atmosférica, se genera entonces una diferencia de presiones lo que provoca la succión y con ello el impulso del aceite hacia la entrada de la bomba. Descarga Al entrar aceite, la bomba lo toma y lo traslada hasta la salida y se asegura por la forma constructiva que el fluido no retroceda. Dado esto, el fluido no encontrará mas alternativa que ingresar al sistema que es donde se encuentra espacio disponible, consiguiéndose así la descarga. Cilindrada: Se refiere al volumen de aceite que la bomba puede entregar en cada revolución. Donde: D = Diámetro mayor del engranaje d = Diámetro menor del engranaje l = Ancho del engranaje Unidades: cm3/rev. Caudal Teórico: Es el caudal que de acuerdo al diseño, debiera entregar la bomba (caudal Ideal) Donde: C = Cilindrada (cm3/rev.) N = rpm (1/rev.) Rendimiento Volumétrico: Donde: QR = Caudal Real QT = Caudal Teórico CAPITULO III “HIDRAULICA” Triturador de PET -31- 29.- CLASIFICACIÓN DE LAS BOMBAS SEGÚN EL PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.15 Bombas múltiples. Las bombas múltiples son combinaciones de dos o más elementos de bombeo colocados en una sola carcasa y accionados por un mismo eje motriz. Las bombas múltiples pueden estar compuestas por varios cuerpos (grupos de bombeo) iguales en su funcionamiento (engranajes + engranajes, paletas + paletas, pistones + pistones) que a su vez pueden ser de igual o distinta cilindrada. Otra opción es la combinación de cuerpos distintos (pistones + paletas, paletas + engranajes, etc.). Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas. Principio de funcionamiento está basado en la hidrostática, de modo que el aumento de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que varían su volumen. Bombas de émbolo alternativo, En las que existe uno o varios compartimentos fijos, pero de volumen variable, por la acción de un émbolo o de una membrana. En estas máquinas, el movimiento del fluido es discontinúo y los procesos de carga y descarga se realizan por válvulas que abren y cierran alternativamente. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son la bomba alternativa de pistón, la bomba rotativa de pistones o la bomba pistones de accionamiento axial. Bombas volumétricas rotativas o rotoestáticas, En las que una masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se desplazan desde la zona de entrada (de baja presión) hasta la zona de salida (de alta presión) de la máquina. Algunos ejemplos de este tipo de máquinas son la bomba de paletas, la bomba de lóbulos, la bomba de engranajes, la bomba de tornillo o la bomba peristáltica. Bomba de Engranaje Bomba de Paletas Bomba de Pistones CAPITULO III “HIDRAULICA” Triturador de PET -32- 30.- ACTUADORES HIDRÁULICOS.16 Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas. Los actuadores hidráulicos son usados para manejar aparatos mecánicos y/o mecatronicos. Por lo general, los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, Sin embargo requieren demasiado equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Actuadores hidráulicos Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser clasificados de acuerdo con la forma de operación, funcionan en base a fluidos a presión. Cilindro hidráulico Motor hidráulico (Cilindro hidráulico giratorio) El cilindro hidráulico giratorio se seleccionara de cuerdo a cada una de las especificaciones de cada modelo de camión recolector. De acuerdo con su función podemos clasificar a los cilindros hidráulicos en 2 tipos: de Efecto simple y de acción doble. En el primer tipo se utiliza fuerza hidráulica para empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer. El segundo tipo se emplea la fuerza hidráulica para efectuar ambas acciones. El control de dirección se lleva a cabo mediante un solenoide En los motores hidráulicos el movimiento rotatorio es generado por la presión. Estos motores los podemos clasificar en dos grandes grupos: El primero es uno de tipo rotatorio en el que los engranes son accionados directamente por aceite a presión, y el segundo, de tipo oscilante, el movimiento rotatorio es generado por la acción oscilatoria de un pistón o percutor; este tipo tiene mayor demanda debido a su mayor eficiencia. CAPITULO III “HIDRAULICA” Triturador de PET -33- 31.- VÁLVULAS. Una válvula hidráulica es un elemento que es utilizado, para regular el flujo en un solo sentido evitando que retorne; El fluido que circula por el sistema hidráulico, evidentemente debe ser dirigido convenientemente a los diversos cilindros, actuadores, o motores, de acuerdo a las exigencias y secuencias del trabajo que se deba realizar. Para la finalidad antes mencionada se emplean las válvulas direccionales. De las cuales la más elemental es la válvula de dos, tres y cuatro vías. VÁLVULA DE TRES VÍAS. Esta es la primera de las válvulas que cambia la orientación de la corriente del fluido. En esta válvula como su nombre; lo indica, hay tres bocas de conexión o "puertas", la primera por donde entra la presión desde la bomba, la segunda que se comunica con el cilindro hidráulico y la tercera que es la conexión hacia el tanque o retorno. VÁLVULAS DE CUATRO VÍAS. Cuando se trata de gobernar cilindros hidráulicos de doble efecto, o motores hidráulicos que requieren control direccional de flujo en ambos sentidos de circulación, debe aplicarse una válvula de cuatro vías. En esta unidad existen cuatro bocas de conexión, la primera conectada a la entrada de presión, la segunda conectada al tanque y las dos restantes conectadas respectivamente a ambas caras del cilindro de doble efecto que deben gobernar. Las válvulas se seleccionaran de cuerdo a cada una de las especificaciones de cada modelo de camión recolector. 32. APLICACIONES ESPECÍFICAS (CAMIONES, MAQUINARIA ETC.) APLICACIONES DE LA HIDRÁULICA En la actualidad las aplicaciones de la hidráulica son muy variadas, esta amplitud en los usos se debe principalmente al diseño y fabricación de elementos de mayor precisión y con materiales de mejor calidad, acompañado además de estudios más acabados de las materias y principios que rigen la hidráulica. Todo lo anterior se ha visto reflejado en equipos que permiten trabajos cada vez con mayor precisión y con mayores niveles de energía, lo que sin duda ha permitido un creciente desarrollo de la industria en general. Dentro de las aplicaciones se pueden distinguir dos, móviles e industriales: CAPITULO III “HIDRAULICA” Triturador de PET -34- APLICACIONES MÓVILES: El empleo de la energía proporcionada por el aceite a presión, puede aplicarse para transportar, excavar, levantar, perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehículos móviles tales como: • Tractores • Grúas • Retroexcavadoras • Camiones recolectores de basura • Cargadores frontales • Frenos y suspensiones de camiones • Vehículos para la construcción y mantención de carreteras APLICACIONES INDUSTRIALES: En la industria, es de primera importancia contarcon maquinaria especializada para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la línea de producción, para estos efectos se utiliza con regularidad la energía proporcionada por fluidos comprimidos. Se tiene entre otros: • Maquinaria para la industria plástica • Máquinas herramientas • Maquinaria para la elaboración de alimentos • Equipamiento para robótica y manipulación automatizada • Equipo para montaje industrial • Maquinaria para la minería • Maquinaria para la industria siderúrgica OTRAS APLICACIONES: Otras aplicaciones se pueden dar en sistemas propios de vehículos automotores, como automóviles, aplicaciones aerospaciales y aplicaciones navales, por otro lado se pueden tener aplicaciones en el campo de la medicina y en general en todas aquellas áreas en que se requiere movimientos muy controlados y de alta precisión, así se tiene: • Aplicación automotriz: suspensión, frenos, dirección, refrigeración, etc. • Aplicación Aeronáutica: timones, alerones, trenes de aterrizaje, frenos, simuladores, equipos de mantenimiento aeronáutico, etc. CAPITULO III “HIDRAULICA” Triturador de PET -35- • Aplicación Naval: timón, mecanismos de transmisión, sistemas de mandos, sistemas especializados de embarcaciones o buques militares • Medicina: Instrumental quirúrgico, mesas de operaciones, camas de hospital, sillas e instrumental odontológico, etc. La hidráulica tiene aplicaciones tan variadas, que pueden ser empleadas incluso en controles escénicos (teatro), cinematografía, parques de entretenciones, represas, puentes levadizos, plataformas de perforación submarina, ascensores, mesas de levante de automóviles, etc. CAPITULO IV “DISEÑO PROPUESTO” CAPITULO IV “DISEÑO PROPUESTO” Triturador de PET -- 37 -- 33.- INTRODUCCIÓN. La problemática que tiene el PET pos-consumo, para su recuperación con el mayor grado de limpieza posible nos hace pensar un una solución que tome el problema de la recolección en su etapa más temprana, siendo esta el momento en que el consumidor la deposita en el bote de basura de sus casas, para posteriormente llevarla a los camiones de basura que la recolectan cada tercer día aproximadamente, de tal manera que cuando los empleados de limpia recolectan la basura en los hogares puedan seleccionar el PET en ese momento, generando así la recolección diferenciada . Para evitar el almacenaje volumétrico innecesario, dado que el PET por su configuración ocupa demasiado volumen y por ende demasiado espacio en el camión, con el que no se cuenta, por lo tanto se requiere de un dispositivo que nos reduzca dicho volumen. 34.- CONSIDERACIONES. Para hacer frente a la problemática que se han expuesto con anterioridad se propone una maquina con las siguientes consideraciones: • Que será capaz de aceptar las dos grandes clasificaciones con las que hoy en día se cuenta en el mercado para la recuperación del PET con el fin de reciclarlo que es: “Por el tipo de color” (ya sea transparente o de colores). Para ello la maquina contara de dos compartimientos uno para el PET de color y otro para el PET transparente • Que también será capaz de disminuir el volumen ocupado por el PET realizando esta acción por medio de un proceso de corte o trituración al que llamaremos molienda. • Por ultimo la maquina contara con un deposito para contener el material molido dicho deposito será de fácil reemplazo para que al momento de que se llene se pueda cambiar por otro vació sin ningún problema. CAPITULO IV “DISEÑO PROPUESTO” Triturador de PET -- 38 -- 35.- QFD EN TRITURADORA DE PET.17 Introducción El QFD es un sistema que busca focalizar el diseño de los productos y servicios en dar respuesta a las necesidades de los clientes. Esto significa alinear lo que el cliente requiere con lo que la industria produce. El QFD permite a una organización entender la prioridad de las necesidades de sus clientes y encontrar respuestas innovadoras a esas necesidades, a través de la mejora continua de los productos y servicios en búsqueda de maximizar la oferta de valor. QFD (Quality Function Deployment) significa Despliegue de la Función de Calidad. Esto es, "transmitir" los atributos de calidad que el cliente demanda a través de los procesos organizacionales, para que cada proceso pueda contribuir al aseguramiento de estas características. A través del QFD, todo el personal de una organización puede entender lo que es realmente importante para los clientes y trabajar para cumplirlo. Pasos del QFD 1. Seleccionar un Producto/Servicio Importante a Mejorar 2. Obtener la Voz del Cliente 3. Extraer las Necesidades del Cliente 4. Organizar las Necesidades del Cliente 5. Priorizar las Necesidades del Cliente 6. Establecer los Parámetros de Diseño 7. Generar la Matriz de Relaciones 8. Obtener la Evaluación de Desempeño del Cliente 9. Correlacionar los Parámetros de Diseño 10. Analizar los Resultados 11. Iterar el Proceso CAPITULO IV “DISEÑO PROPUESTO” Triturador de PET -- 39 -- 35.1 NUESTRO PRODUCTO ¿Quién? ¿Qué? ¿Cuándo? ¿Dónde? ¿Por qué? ¿Cómo? El gobierno del DF Triturando Vendiendo Ganando mañana tarde noche camiones de acopio de basura, estaciones de transferencia Con el incrementaría el precio al que vende el PET Uso continuo Recicladotes particulares Triturando Vendiendo Ganando Tarde En el local de su negocio Disminuiría el espacio que requiere en su local y aumentaría el precio al que vende el PET Uso intermitente Ecoce Triturando Vendiendo Ganando mañana, tarde noche En el local de su negocio Con el incrementaría el preció al que vende el PET Uso continuo 35.2 LA VOZ DE NUESTRO CLIENTE Cliente particular con centro de acopio propio: “El PET ocupa mucho espacio es un montón” “Cuanto cuesta una maquina de esas” “Es muy grande” “Cuanto material tritura” “Donde la compro” Clientes de camión de basura: “No lo juntamos el PET porque es muy estorboso y pagan poco” “Tiene que caber aquí” “No tengo mucho espacio” “No puede estar choncho por que se me pegan los coches y les pego” “Lo estorboso lo ponemos arriba del camión” “El camión no tiene condiciones para colocar las botellas” CAPITULO IV “DISEÑO PROPUESTO” Triturador de PET -- 40 -- 35.3 LAS NECESIDADES DE NUESTRO CLIENTE Reducir el volumen que ocupa No sea cara Cliente particular con centro No sea muy grande de acopio propio Sea eficiente Fácil compra Que sea pequeño Clientes de camión de basura Que sea fácil de trasladar en lugares dónde Hay mucho tráfico de autos 35.4 NECESIDADES ORGANIZADAS DE NUESTRO CLIENTE Costo Cliente particular con centro de acopio propio Tamaño Eficiencia Clientes de camión de basura Tamaño CAPITULO IV “DISEÑO PROPUESTO” Triturador de PET -- 41 -- Tabla de Estructura de las Necesidades del Cliente Particular con Centro de Acopio Propio No. Verbalización Necesidad 1 El PET “Ocupa mucho espacio es un
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