T176.pdf

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UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL
FACULTAD
DE INGENIERIA QUIMICA
TESINA DE INVESTIGACION
PREVIO A LA OBTENCION
DEL TITULO DE INGENIERO QUIMICO
TEMA: PLANTA DE RECICLADO POLIETILENTEREFTALATO
AUTORES:
RENAN ALEJANDRO QUITO CHULCA
ENRIQUE FERNANDO VILLAFUERTE CHOMPOL
COORDINADOR DEL PROYECTO:
ING. JOSE RODRIGUEZ WEBSTER.
ABRIL -2011
GUAYAQUIL-ECUADOR.
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CONTENIDO.
CAPITULO # 1
INTRODUCCION
1.1.-Importancia………………………………………………………………1-2
1.2.-Objetivos generales………………………………………………….......2
1.3.-Objetivos específicos…………………………………………………….3
1.4.-Alcance del tema…………………………………………………………3
CAPITULO #2 GENERALIDADES DEL PET (POLIETILENTERFTALATO)
2.1.-Introduccion………………………………………………………………4
2.2.-Estructura de la resina del PET…………………………………………..5
2.3.-Propiedades de la resina del PET…………………………………..........5
2.4.-Obtencion de la resina del PET…………………………………………..6-7
2.5.-Ventajas de las botellas del PET…………………………………………7-8-9
CAPITULO #3 EL RECICLAJE DEL PET
3.1.-Introduccion……………………………………………………………….10
3.2.-Métodos del reciclaje……………………………………………………...10
3.3.-Métodos mecánicos………………………………………………………..10
3.4.-Reciclaje químico………………………………………………………….10
3.5.-Reciclaje con recuperación de energía…………………………………….10
3.6.-Recicleje primario………………………………………………………….12-13
3.6.1.-Proceso de reciclaje primario…………………………………………….14
3.6.2.-Separacion………………………………………………………………..14
3.6.3.-Limpieza………………………………………………………………….14
3.6.4.-Peletizado………………………………………………………………...14
3.7.-Reciclado secundario……………………………………………………….15
3.8.-Reciclaje terciario…………………………………………………………...15
3.8.1.-Pirolisis……………………………………………………………………15-16
3.8.2.-Gasificacion……………………………………………………………….16-17
3.8.3.-Despolinerizacion…………………………………………………………17
3.8.3.1.-Hidrólisis………………………………………………………………...17
3.8.3.2.-Alcoholisis………………………………………………………………17-18
3.8.3.3.-Glicolisis…………………………………………………………………18
3.9.-Otros métodos de reciclaje…………………………………………………..18-19
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CAPITULO # 4 TECNOLOGIA APLICADA
4.1.-Introduccion…………………………………………………………….…..20-21
4.2.-Reciclaje mecánico………………………………………………………….21
4.3.-Descripcion del proceso…………………………………………………….21
4.4.-Recoleccion de la materia prima……………………………………………21
4.5.-Limpieza……………………………………………………………………..21-23
4.6.-Clasificacion y separación…………………………………………………..23-26
4.7.-Trituracion…………………………………………………………………..26-27
4.8.-Secado……………………………………………………………………….28-30
4.9.- Variables del proceso……………………………………………………….30
4.10.- Diagrama de flujo del proceso…………………………………………….30-32
4.11.-Balance de materia y operaciones unitarias del proceso…………………..33
4.11.1.-Operación unitaria recepción inspección………………………………...33-34
4.11.2.-Operación unitaria separación……………………………………………34-36
4.11.3.-Operación unitaria trituración o reducción de tamaño…………………..37-38
4.11.4.-Operación unitaria lavado del material…………………………………..39-44
4.11.5.-Operación unitaria enjuagado……………………………………………44-46
4.11.6.-Operación unitaria secado……………………………………………….47-50
4.11.7.-Balance global……………………………………………………………51-52
4.11.1.-Tabla de resultados del balance………………………………………….53
CAPITULO # 5 CONTROL DE CALIDAD
5.1.-Materia prima……………………………………………………………….54
5.2.-Producto terminado…………………………………………………………54-55
CAPITULO # 6 ANALISIS DEL PROYECTO
6.1.-Analisis de resultados………………………………………………………….56
6.2.-Conclusiones……………………………………………………………………57
6.3.-Recomendaciones……………………………………………………………….58
BIBLIOGRAFIA
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INDICE DE CONTENIDO FIGURAS TABLAS Y GRAFICOS
FIGURAS Y TABLAS
CAPITULO 2
Figura 2.1 Materiales de PET
Figura 2.2 Obtención del PET
Tabla 2.1 Propiedades de la resina de PET
CAPITULO 3
Figura 3.1: Diagrama de flujo del ciclo de vida y procesos de reciclaje de Plásticos
Figura 3.2 Diagramad de flujo de un Proceso de reciclado de Plásticos
Figura 3.3 Planta de Reciclaje
Tabla 3.1 Composición de residuos Plásticos en Europa (1989)
Tabla 3.2 Aplicaciones de los productos de la pirolisis de una mezcla de residuos
plásticos
CAPITULO 4
Figura 4.1: Hidrociclon para separación de diferentes materiales
Figura 4.2: Cinta de transportación para separar y clasificar
Figura 4.3: Tambores con paletas para flotación de poliolefinas
Figura 4.4:Tina de flotación con ciclón
Figura 4.5 Esquema de forma de un milano convencional de PET
Figura 4.6: Secador centrifugador
Figura 4.7 Línea de lavado de secador centrifugado
Figura 4.8: Línea de lavado y secado
Figura 4.9:Secador industrial lecho fluid izado
Figura 4.10 Operación Unitaria de Recepción de Material
Figura 4.11 Operación Unitaria de Desetiquetado y destapado
Figura 4.12 Operación Unitaria de Reducción de Tamaño
Figura 4.13:Operación Unitaria de Lavado
Figura 4.14 Operación Unitaria de Enjuague
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Figura 4.15 Operación Unitaria de Secado
Figura 4.16 Balance Global del Proceso
Tabla 4.1 Control de entrada de Materia Prima
Tabla 4.2. Operación Unitaria Destapado y Desetiquetado
Tabla 4.3: Entradas y Salidas de PET
Tabla 4.4. Resumen de Datos
Tabla 4.5 Operación de tratamiento de agua
Tabla 4.6 Compasión de lodos
Tabla 4.7 Operación unitaria enjuague
Tabla 4.8 Operación unitaria Secado
Tabla 4.9 Balance Global
Capitulo 5
Tabla 5.1 Producto de PET reciclado grado botella
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DEDICATORIA
Primeramente a Dios todo poderoso, fuente de inspiración en mis momentos de
angustias, esmero, dedicación, aciertos y reveses, alegrías y tristezas que
caracterizaron al transitar por este camino que hoy veo realizado, sin cuyo respaldo
no hubiese sido posible. Y por darme la dicha de tener a mis padres con vida y salud
solo él sabe lo importante que son ellos para mí. Al igual que todas esas personas que
me apoyaron y confiaron en mí.
A mis padres, Marianita Chompol y Ramón Villafuerte por ser ellos dos, mi árbol
principal que me cobijó bajo su sombra dándome así la fuerza para seguir caminando
y de esta manera alcanzar mi meta tan anhelada, que hoy gracias a Dios,
conjuntamente con ellos lo he logrado. Dios los bendiga, les de salud y mucha vida
para poder retribuirles un poco de lo que me han dado. Los amo, para ustedes este
logro y todos los que me faltan por alcanzar este es solo el comienzo de una vida
llena de éxitos. Gracias por su persistencia y confianza en mí. El obtener superación
hoy, es el resultado de tener excelentes padres y eso son ustedes.
A mis hermanos Irma, Sandra, Maritza, y en especial a Jimmy porque han
contribuido positivamente para llevar a cabo esta difícil jornada. Para que siempre
tengan en cuenta que todo lo que nos propongamos en la vida lo podemos lograr si
trabajamos fuerte y continuamente con rectitud, y sigan adelante para que mis éxitos
de hoy sean los suyos mañana y siempre. Los amo mucho, gracias por ser mis
hermanos.
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AGRADECIMIENTO
Son numerosas las personas a las que debo agradecer por ayudarme en el logro de mi
carrera, es demasiado poco, el decir gracias, pero en el fondo de mi ser, eternamente
les estaré agradecido y siempre presto a tenderles una mano cuando así lo requieran.
Sin embargo, resaltare solo algunas de estas personas sin las cuales no hubiese hecho
realidad este sueño tan anhelado como es la culminación de mi carrera universitaria.
Ante todo, a Dios todo poderoso por darme la vida para lograr esta meta aspirada
después de tantos esfuerzos, caídas ,entre otras cosas, que he tenido durante mi
formación profesional, solo tú sabes el sacrificio que he pasado y en mis días y
noches de soledad me guiaste con su luz divina por el camino correcto para no
desmayar. Por eso gracias mil gracias Dios.
A mis padres, Marianita Chompol y Ramón Villafuerte por su constante amor
inexplicable para mi superación personal, sin ningún interés material han vivido a mi
lado cada sentimiento, que expresa mi corazón y sin importarles nuestras diferencias
ni mis fallas me han apoyado y eso nunca lo olvidare, porque no todos tenemos la
dicha de tener unos padres tan responsable como ustedes y por eso no me cansare
nunca de expresarles hoy mañana y siempre pase lo que pase, que los amo con todo
mi corazón.
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PLANTA DE RECICLAJE DE PET
CAPITULO # 1
INTRODUCCION
En los últimos años no solo se ha aumentado el peso y el volumen de los usuarios de
los desechos sino que además se ha producido un cambio significativo en la
composición de los mismos
El consumo responsable es uno de los aspectos transcendentales que contribuyen en
gran parte al paradigma del Desarrollo Sustentable, impulsado por numerosos
organismos internacionales.
Debemos decir que para que exista una tendencia global hacia el modelo propuesto de
desarrollo Sustentable, es necesario que en el mismo, participe todo la cadena
PRODUCCION-CONSUMO, es decir que comprenda el conjunto de la
humanización lo cual abarca desde la abstención de materias primas, los procesos
intermedios, la máxima incorporación posible de materiales reciclados en el producto
final y la minimización de residuos industriales y domiciliarios. En otros términos,
cuantos menos residuos se generen, mas eficiente será el aprovechamiento de la
materia y energía en consecuencia más perdurables los recursos del planeta y el
equilibrio ambiental. Este es el fundamento de la llamada estrategia de las “RRR” que
simbolizan las palabras Reducir, Reutilizar, Reciclar.
En la década pasada, comenzó a utilizarse masivamente una resina plástica ,el PET
una de sus propiedades mas distintivas, como es la barrera de los gases, le confirieran
difusión como envase de bebidas gaseosas, sifones y posteriormente otros producto
como envase para aceites, mayonesas, cosméticos, etc. Pero no solo estas propiedades
influyeron para esta elección delos industriales el publico consumidor, su escaso peso
en relación al del producto adquirido, aproximadamente 50 veces menos que el
liquido contenido y fundamentalmente la seguridad de los usuarios, ante una eventual
rotura, fueron factores determinantes para generalización de sus usos
Desde el punto de vista ambiental, es la resina que presenta mayores aptitudes para el
reciclado, ostentado el numero 1.El principal destino del esta materia prima
postconsumo es la fabricación de fibras textiles, utilizandosee la confección de
alfombras, cuerdas, cepillos y escobas, sunchos, telas para prendas de vestir,
calzados.etc, El PET reciclado no se destina a nuevos envases para bebidas o
alimentos en contacto permanente
Otra ventaja ambiental de esta resina es la reducción drástica de la energía utilizada
en su transporte y transformación.
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Si tenemos en cuenta que la basura es colocada en un lugar equivocado, el comienzo
del reciclado es la separación de origen y la recolección diferenciada en el ámbito
municipal, dada la responsabilidad que le cabe a los municipios de dar disposición
final a los residuos urbanos.
Las técnicas de reciclado de esta materia prima postconsumo son fundamentalmente
tres reciclado mecanico, reciclado químico y aprovechamiento energético
En este sentido se ha generalizado el uso de distintos tipos de plásticos, que
sustituyen total o parcialmente a los papeles o cartones y vidrios, en este caso
hacemos referencia al uso generalizado de de envases descartables de botellas de
plástico, botellas de vidrio, bolsas
Si consideramos su volumen, el desecho de crecimiento más vertiginoso son las
botellas de polietilen terftalato PET
1.1.-IMPORTANCIA
El reciclaje de la botellas PET generara mayor campo de acción en las fuentes de
trabajo, con ello se emplearían personas en la recepción, distribución, procesamiento
y venta del producto obtenido (RECICLADO)
Otro aspecto de relevancia es la conservación del medio ambiente, ya que este factor
ocupa un destacado lugar entre las inquietudes de la sociedad actual.Por tal motivo su
importancia de encontrar métodos de reciclaje para evitar el impacto nocivo que
producen los plásticos, de ahí su consideración del proceso utilizado en este trabajo,
el método mecánico
1.2.-OBJETIVOS GENERALES
El objetivo fundamental de esté estudio es determinar cuan viable resulta el proceso
del reciclaje del PET
Obtener una buena calidad del producto obtenido y analizar las posibles aplicaciones
industriales en otros procesos
.
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1.3.-OBJETIVOS ESPECIFICOS
Elaborar un proceso para el reciclaje de las botellas del PET, seleccionando un
método que no cause problemas al medio ambiente, en este trabajo es el reciclaje
mecánico
1.4--ALCANCE DEL TEMA
Contribuir con este trabajo en el desarrollo de la industria del reciclaje como aporte
técnico e investigación, para reducir los problemas ambientales por el constante
crecimiento de consumo de la RESINA PET para la producción de botellas envase
de refresco en el ámbito mundial y en nuestro país, esperando que sirva como base
para realizar otros trabajos de reciclaje de materiales desecho para ayudar a la
conservación del medio ambiente.
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CAPITULO# 2
LA RESINA DE POLIETILEN-TEREFTALATO (PET)
2.1 Introducción
El PET es una resina relativamente reciente, cuya comercialización se inicio en la
década de los años 70. Hoy muestra un crecimiento sostenido de dos dígitos,
tendencia que ha mantenido desde hace cinco años.
Figura 2.1 Materiales de PET
El PET se está empleando para fabricar botellas de gaseosas, agua, jugos, salsas y
próximamente se usara en la producción de botellas de cerveza. Esta ultima
aplicación ha captado la atención de los ambientalistas, porque las botellas de
cerveza introducirán al mercado del reciclaje una resina de PET coloreada, para
protección de la bebida contra la luz U.V. y contendrán diferente tipos de
materiales que aportan barrera al oxigeno en la botella.
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2.2.-Estructura de la resina de PET.
El PET tiene tres estados estructurales: cristalino, orientado y amorfo.
PET Cristalino.- este tipo de PET tiene las moléculas dispuestas en un orden
determinado parecido al arreglo que tiene el agua en un copo de nieve.
PET Orientado.- este tipo de PET tiene un arreglo artificial en sus moléculas las
cuales son enrolladas u orientadas en una dirección para aprovechar sus
propiedades fibrosas. Este es el PET que se utiliza para fabricar las botellas. No se
enrolla ni se teje, se estira axialmente y se sopla.
PET Amorfo.- este tipo de PET tiene las moléculas dispuestas en forma aleatoria
y desarreglada a nivel microscópico. En otras palabras el plástico no está
cristalizado ni orientado.
La estructura química del PET es la siguiente:
Los diferentes grados de PET se diferencian por su peso molecular y cristanilidad.
Los que presentan menor peso molecular se denominan grado fibra, los de peso
molecular medio grado película y los de mayor peso molecular grado ingeniería.
2.3.- Propiedades de la resina de PET.
Las propiedades relativas de los tres estados son los siguientes:
TABLA # 2.1
Propiedades de la resina de PET
propiedad
cristalino
Orientado
amorfo
Densidad
Resistencia o tensión
Resistencia al impacto
Plasticidad
Apariencia
Volumen libre
Permeabilidad a O2
Permeabilidad a CO2
Permeabilidad a H2O
Alta(1,40gr/cm3)
Alta
Baja
Muy baja
Opaca
Muy bajo
Baja(3.40)
Baja(23.1)
Baja (1.39)
Moderada (1,37gr/cm3)
Alta
Alta
Baja
Clara
Baja
Baja(3.95)
Baja(26.7)
Baja(1.83)
Baja ( 1,33gr/cm3)
Baja
Moderada
Alta
Clara
Alto
Alta(8.47)
Alta(56.0)
Alta(4.60)
Revista de Ing. Química, enero 1999
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2.4 Obtención del PET.
Existen dos rutas por las cuales se puede obtener el PET, una es a partir del acido
tereftálico y el etilenglicol y la otra es partiendo del dimetil tereftalato y
etilenglicol.
El métodos más simple para la obtención del PET, es la reacción directa de
esterificación del acido tereftálico con el etilenglicol formando, bis (2-hidroxietil)
tereftalato ¨monómero¨ que se somete a una policondensacion para obtener un
polímero de cadena larga.
Mientras la reacción de esterificación tiene lugar por la eliminación del agua
como subproducto, la fase de poli condensación que se realiza en condiciones de
alto vacio libera unas moléculas de etilenglicol, cada vez que la cadena se alarga
por una unidad repetida.
Cuando la cadena va alargándose, el aumento en el peso molecular va
acompañado por un incremento en la viscosidad, proporcionando mayor
resistencia química.
Una vez que se tiene la longitud de la cadena requerida, el PET fundido se
solidifica. Esto se efectúa a través de una extrusora con dado de orificios
múltiples, para obtener un ¨espagueti¨ que se enfría en agua.
La forma semisólida es cortado en un pelletizador y se obtiene el granulado.
La síntesis para la elaboración del PET se encuentra resumida en la siguiente
reacción:
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Fig. 2.1 Obtención del PET
2.5 ventajas de las botellas de PET.
-Livianas.
-Resistencia a romper.
-Poliéster reciclable de alta calidad.
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-Excelente claridad.
-Buenas propiedades de barrera contra CO2.
- Alta resistencia a la tensión bajo orientación.
-Temperatura de llenado de hasta 95oC cuando esta cristalizada.
-Envase preferido por el consumidor.
Aplicaciones.
A continuación se mencionan las aplicaciones más importantes del PET en los
diferentes sectores de la industria.
a) Envases y empaques.
Por sus buenas propiedades de barrera a gases y resistencia química, se utiliza en la
fabricación de botellas, tarros, y frascos para envasar bebidas, alimentos, productos
cosméticos y farmacéuticos.
b) Electrodomésticos.
Se emplea en bases de carcasas de aparatos de mediano y pequeño tamaño,
tostadores, hornos de convección, freidoras, tenazas eléctricas, secadoras de cabello,
etc.
c) Eléctrico –electrónico.
Se fabrican carcasas para motores eléctricos, engranes, base de reveladores,
transformadores, copiadoras, capacitores, contactores.
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d) PET grado película.
Cuando la película se destina al empaque de alimentos, se emplea como base para
laminados termosellados o metalizados.
Se utiliza para el empaque de productos muy sensibles a la humedad que requieren
larga vida de anaquel como los dulces, galletas, fármacos, reactivos y polvos para
preparar bebidas.
Otro desarrollo interesante es el de la película que se encuentra químicamente
preparada, para asegurar la adhesión de tintas y recubrimientos que no se adhieren
bien a este material.
Se puede imprimir, recubrir, laminar, metalizar y colocar.
Las cintas magnéticas para computación, audio y video también son de PET.
e) PET grado fibra.
Debido a su resistencia, se emplea en telas tejidos y cordeles, partes para cinturones
de seguridad, hilos de costura y refuerzos de llantas, por su baja elongación y alta
tenacidad en refuerzos para mangueras.
Otras aplicaciones son cepillos de dientes, películas de rayos X, broches,
transportadores de circuitos integrados, etc.
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CAPITULO# 3
EL RECICLAJE DE PET
3.1. Introducción
La solución al problema de los residuos no es sencilla y requiere la utilización de
diversos métodos, que deben por un lado, tratar de reciclar el mayor porcentaje
posible de plásticos residuales y, por otro lado, mejorar los sistemas de enterramiento
de aquellos residuos que no se pueden someter al reciclado o aquellos que generen los
métodos de reciclado. Desde el punto de vista ambiental, el PET, es la resina que
presenta mayores actitudes para el reciclado.
El principal destino de esta materia prima post consumo es la fabricación de fibras
textiles, utilizándose en la fabricación de alfombras, cuerdas, cepillos y escobas, etc.
3.2. Métodos de reciclajes
Las técnicas de reciclaje de materia prima post consumo de plásticos son
fundamentalmente tres: reciclado mecánico, reciclado químico y aprovechamiento
energético derivándose de estos otros cuatro métodos de reciclaje que son: reciclaje
primario, secundario, terciario y cuaternario.
3.3. Reciclaje mecánico. Es la técnica más utilizada en la actualidad, consiste en la
molienda, separación y lavado de los envases. Las escamas resultantes de este
proceso se puede destinar en forma directa sin necesidad de volver a hacer pellets, en
la fabricación de productos por inyección o extrusión.
El reciclado mecánico se subdivide en:
-
Proceso de reciclados primarios.
-
Procesos de reciclado secundario.
3.4. Reciclado químico. En este tratamiento a los residuos plásticos, conducen a
productos tales como monómeros, gas de síntesis y corrientes hidrocarbonados,
mediante la aplicación de procesos de polimerización, gasificación y otros
tradicionales del refino, tanto térmico como catalítico.
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TABLA # 3.1
Composición de los residuos plásticos en Europa 1989 (miles de t)
Plásticos
Poliolefinas
PVC
PS y EPS
PET
Otros
total
Residuos
(%)
Municipales
totales
5,937
51,9
5,417
2,397
21,0
833
1,697
14,9
1,250
288
2,5
417
1,114
9,7
417
11,433
100,0
8,334
Internet, reciclaje de plásticos
(%)
65,0
10,0
15,0
5,0
5,0
100,0
3.5. Reciclaje con recuperación de energía. Dentro de las estrategias del reciclaje,
existe también la alternativa de aprovechamiento energético tal cual se aplica en
varios países extranjeros. El PET es un polímero que está formado solo por átomos de
carbono e hidrogeno, por lo cual al ser quemado produce solo dióxido de carbono y
agua con desprendimiento de energía.
3.6. Reciclaje primario. El reciclaje primario consiste en la conversión del desecho
plástico en artículos con propiedades físicas y químicas idénticas a las del material
original. El reciclaje primario se hace con termoplásticos como PET, HDPE
(polietileno de alta densidad), LDPE (polietileno de baja densidad), PP (polietileno),
(poliestireno) y PVC (cloruro de polivinilo). Las propiedades de los termoplásticos
son la base de este reciclaje primario debido a la habilidad de los termoplásticos de
fundirse a bajas temperaturas sin ningún cambio en su estructura ya que tienen
moléculas que se encuentran en un alineamiento caso paralelo.
20
21
a) Proceso de reciclaje primario. El proceso de reciclaje primario es
fundamentalmente el mismo para los distintos plásticos. Consiste en la
separación, limpieza, paletizado, moldeado por inyección, moldeado por
compresión y termoformacion.
b) Separación. La separación es tan difícil que algunos sistemas automatizados,
además del manual, han sido desarrollados. Uno de estos sistemas
automatizados son las maquinas foto optimas las cuales reconocen formas y
transparencia. Hay otros métodos de separación automatizados basados en las
diferencias de gravedad específica, difracción de rayos X y disolución en
solventes. Los métodos de separación se hace sobre el producto completo
usando el reconocimiento óptico del color o la forma, la separación manual se
incluye dentro de esta categoría, esta clasificación se ve auxiliada por un
código de números. La micro separación puede hacerse por una propiedad
física específica como el tamaño, peso, densidad, etc.
c) Limpieza. Los plásticos separados están generalmente contaminados con
comida, papel, piedras, polvo, pegamentos, etc. De ahí que tienen que ser
primero limpiados al granulárseles y luego lavar este granulo en un baño de
detergente. otra opción de limpiado es la de granular los plásticos
repetidamente e irlos desechando sobre pantallas móviles. También se pueden
usar hidrociclones cuando el desecho plástico está muy contaminado. El
plástico contaminado es removido y al ser ligero, flota en la superficie donde
es expulsado. Los contaminantes caen al fondo y se descargan. después del
proceso de limpieza, los plásticos se llaman hojuelas limpias o gránulos
limpios.
d) Peletizado. El granulado limpio y seco puede ser ya vendido o puede
convertirse en ¨pellet¨. Para esto el granulado debe fundirse y pasarse a través
de un tubo para tomar la forma de un espagueti, se enfría en un baño de agua
y es cortado en pedacitos de pellet.
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3.7. Reciclaje secundario. El reciclaje secundario convierte el plástico en
artículos con propiedades que son inferiores a las del polímero original.
Ejemplos de plásticos recuperados por esta forma son los termoestables y
plásticos contaminados. El proceso mezclado de plásticos es representativo
del reciclaje secundario. Este elimina la necesidad de separar y limpiar los
plásticos.
La mezcla de plásticos incluyen tapas de aluminio, etiquetas de papel, polvo, etc. Se
muelen y funden juntos dentro de un extrusor. Los plásticos pasan por un tubo con
una gran abertura hacia un baño de agua, y luego son cortados a varias longitudes
dependiendo de las especificaciones del cliente. Los plásticos termoestables son
partes que nos e funden y que tienden a acumularse en el centro de la mezcla y los
plásticos mas viscosos tienden a salir, dándole al producto final una apariencia
uniforme.
3.8. Reciclaje terciario. El reciclaje terciario degrada al polímero a compuestos
químicos básicos y combustibles. Este tipo de reciclaje es fundamentalmente
diferente a los dos primeros mencionados anteriormente porque involucra un cambio
químico y no solo un cambio físico. En este reciclaje terciario las largas cadenas del
polímero se rompen en pequeños hidrocarburos (monómeros) o monóxido de carbono
e hidrogeno. Para ello se utilizan diversos procesos químicos basados en reacciones
de hidrólisis, alcoholisis, glicolisis, hidrogenación, pirolisis y gasificación.
a) Pirolisis. La pirolisis se define como la descomposición térmica de grandes
moléculas orgánicas en tres fracciones (gaseosa liquido y solida), en ausencia
de oxigeno a temperaturas comprendidas entre 500 y 1000oC. en estas
condiciones el plástico no arde, pero se descompone en moléculas más
pequeñas, dando lugar a diversos productos básicos reutilizados en la industria
petroquímica (mesclas de gases etileno, propileno, butadieno y mezclas de
gasolina ligera y alquitrán), y un gas natural para uso domestico. La pirolisis
tiene muchas ventajas como solución al problema de los residuos, ya que no
solo puede utilizarse como fuente de productos químicos y energía, sino que
permite una reducción del volumen de los residuos del post consumo del 90%
23
e incluso superior. Además la pirolisis produce una mínima contaminación del
aire. El tratamiento pro pirolisis esta especialmente indicado en los casos de
mezclas se residuos plásticos cuya separación es inviable y para el tratamiento
de residuos plásticos que no pueden someterse a reciclado mecánico. No
obstante, debe de tenerse en cuenta que su utilización como fuente de energía
está fuertemente condicionada por el precio en el mercado de los combustibles
fósiles y por el elevado consumo energético inicial que requiere la misma, el
cual hace que en muchos casos sea preferible la reutilización térmica directa
de los residuos plásticos.
TABLA # 3.2
Aplicaciones de los productos de la pirolisis
de una mezcla de residuos plásticos
Productos obtenidos
porcentaje
Posibles aplicaciones
Etileno
37
Síntesis te polietileno
Propileno
19
Síntesis de polipropileno
Metano
12
Producción de energía (gas natural)
Butadieno
7
Caucho sintético
Benceno
7
Síntesis de diversos plásticos.
Fabricación de antidetonantes para
carburantes
Otros
18
Productos básicos para la industria
petroquímica
Revista de Ingeniería Química, Enero de 1999
b) Gasificación. Consiste en la oxidación parcial de las cadenas poliméricas que
constituyen los residuos plásticos para producir gas de síntesis ( mezcla de CO
+ H2), que puede utilizarse como materia prima para la fabricación de
metano, amoniaco, o alcoholes, como combustibles para generación de
24
electricidad o incluso como agente reductor para la producción de aceros en
altos hornos. La gasificación presenta dos ventajas principales con respecto a
otros problemas de reciclado químico:
-
Puede admitir como alimentación toda la corriente de R.S.U. sin necesidad de
separación previa de los plásticos.
-
No necesita integrarse en una refinería o complejo petroquímico, a diferencia
de procesos como la hidrogenación.
a) Despolimerización. Consiste en la reconversión directa de un polímero en los
monómeros que lo constituyen, de modo que estos puedan ser de nuevo
repolimerizados para regenerar el polímero virgen. Este método se puede
aplicar a macromoléculas obtenidas mediante poli condensación como el
polietilen – tereftalato (PET) y las poliamidas, y a algunos polímeros como los
poliuretanos. El éxito de este tipo de métodos depende en gran medida de que
se disponga de un buen sistema de recogida y limpieza que permita obtener
una materia prima de buena calidad a un precio razonable.
La depolimerización química se puede llevar a cabo a través de reacciones de
hidrólisis alcoholisis o glicolisis.
1. Hidrólisis. Consiste en someter los gránulos de PET recuperados a unas
condiciones severas de presión y temperatura en una mezcla con agua y un
catalizador, para regenerar tras la correspondiente separación y purificación
los monómeros utilizados en la polimerización. El problema de este proceso
es que requiere tiempos de reacción largos, por lo que no es viable
económicamente.
2. Alcoholisis. Consiste en mezclar los gránulos de PET recuperados con
metanol en presencia de un catalizador. La mezcla se calienta a presión para
forzar la despolimerización del PET en sus componentes base. Finalmente los
productos de la metanolisis se enfrían para cristalizar el tereftalato de
dimetilo, que se separa bastante puro mediante una filtración, seguida de un
25
lavado con metanol y de una destilación. Por su parte, el etilenglicol se separa
del filtrado mediante destilación.
3. Glicolisis. Consiste en calentar los gránulos de PET con etilenglicol y un
catalizador que puede ser un acetato metálico en un autoclave a 240oC. De
esta manera se obtiene el bis-(2 hidroxietil) tereftalato que es el monómero del
PET que sirve para procesarlo nuevamente o como materia prima para otras
aplicaciones petroquímicas.
3.9. Otros métodos de reciclaje.
Reciclado orgánico, fotodegradabilidad y biodegradabilidad.
Una denominación más amplia de reciclado incluye la transformación de residuos
plásticos por reciclaje orgánico como compostaje y biometanizacion.
La fotodegradacion de materiales plásticos se debe a la acción combinada de la luz,
oxigeno atmosférico y calor, y es el proceso global más frecuente al que se ven
sometidos los polímeros expuestos a la intemperie.
La biodegradación consiste en la transformación y deterioro de los materiales
plásticos por la acción de organismos vivos. Se puede considerar la foto degradación
como un proceso previo a la biodegradación, ya que mediante al primer proceso,
disminuye el peso molecular de las cadenas macromoleculares que integran los
polímeros, haciéndolos más fácilmente biodegradables.
26
27
CAPITULO # 4
TECNOLOGIA APLICADA
4.1.- INTRODUCCION
El proceso de reciclase mecánico es fundamental el mismo para los distintos plásticos
Consiste en la separación y/o selección, limpieza y en algunos casos todavía el
paletizado, aunque el moldeo por inyección, por compresión o transformación puede
realizarse con el material picado
La fabricación del manufacturado con polímeros reciclados (estructura base de los
plásticos) no requiere adiciones significativas en la fabricación ,mientras elimina todo
el ciclo de extracción refinado y producción de los mismos polímeros que es parte
ecológicamente mas gravosa para el ambiente sobre todo desde el punto de vista de
consumo de energía.
La industria se queja de la escasa calidad de la” materia segunda” en el campo del
plástico. Es indudable que el reciclaje del plástico se ve fuertemente condicionado por
la calidad y la contaminación de los materiales recuperados
Pero si es que se pone en consideraron que primeramente la mayoría de los plásticos
vienen del petróleo, un recurso claramente no renovable, el cual cada día es mas
costoso y por el otro lado de que el reciclado químico es bastante caro y no siempre
estará al alcance de la economía de varios payeses por estas de las razones que el
reciclado mecánico es la mejor alternativa para este propósito
No obstante el problemas básico es que los plásticos son muy distintos entre si y
mezclarlos da lugar a una debilitación estructural, debido principalmente a la
diferencia entre estructuras y familias de polímeros existentes hasta ahora y al
problema de usar o no agentes compatibilizantes los cuales ayudan a mejorar la
miscibilidad de los diferentes clases de polímeros, pero que por otro lado, contaminan
mas el reciclado, por lo tanto se requiere perfeccionar la selección preliminar y la fase
que sigue a la recogida debe proporcionar material lo menos mezclado posible
28
Entonces una vez definido el sistema detallamos los pasos que conforman este
proceso
4.2.- RECICLAJE MECANICO
La técnica más utilizada en la actualidad es el reciclaje mecánico. Consiste en la
molienda, separación y lavado de los envases. Las escamas resultantes de éste
proceso s pueden destinar en forma directa, sin necesidad de volver a hacer pelleta,
en la fabricación de productos por inyección o extrusión
4.3.-DESCRIPCION DEL PROCESO
4.4.-RECOLECCIÓN DE LA MATERIA PRIMA EN LOS CENTRO DE
ACOPIO
El acopio es simplemente la recolección del material ya sea en puntos fijos o en
recorridos que se pueden hacer en busaca del material, es importante además
puntualizar que un buen sistema de acopio garantizara un buen suministro de materia
prima. Puede entonces contarse con un sistema de proveedores, puntos de acopio o
agentes de recoleccionen este punto es importante aclarar que la conformación de de
microempresas recolección es fundamental porque proporciona una Fuentes de
trabajo a muchas personas, se obtiene material clasificado a bajo precio y se estimula
la actitud del consumidor de refresco para clasificar desechos
4.5.- LIMPIEZA
Los flanes de PET están generalmente contaminados con, comida, papel, piedras,
polvo, aceite, solventes y en algunos casos pegamento. De ahí que tienen que ser
primero limpiados en un baño para que garantice la eliminación de los contaminantes
El uso de hidrociclones (figura4.1), cuando en el desecho plástico está muy
contaminado es una alternativa, el plástico contaminado es removido al ser ligero ya
que flota en la superficie donde es expulsado. Los contaminantes caen al fondo y se
descargan. Después del proceso de limpieza .los plásticos se llaman hojuelas limpias
o granulado limpio.
29
Figura 4.1.Hidrociclon para separación de diferentes
materiales
El uso de detergentes está limitado por la cuestión ambiental debido a que los
efluentes del proceso o procesos de lavado deben ser tratados para que puedan ser
neutralizados nuevamente en el ciclo de lavado. En segundo lugar es necesario
encontrar un adecuado sistema de purificación de las aguas residuales para no
contaminar ni dañar el entorno en el cual se desarrolla el proceso de reciclado.
El uso de soda cáustica para el proceso de lavado es adecuado por las bajas
concentraciones necesarias y porque la soda cáustica remanente en disolución se
puede reutilizar para otros lavados, simplemente reponiendo la que se pierde en el
proceso de lavado.
30
Sobre este punto ya existen tecnologías y sistemas de recuperación y tratamientos de
aguas residuales del proceso de lavado de materiales contaminados que están
disponibles.
4.6.- CLASIFICACION Y SEPARACION
La clasificación tiene por finalidad liberar del plástico de interés (en nuestro caso
PET) de diferentes tipos de materiales especialmente de los otros tipos de polímetros
que estén acompañando al material de interés y también de metales, algunas veces
vidrio o papel.
La importancia de la separación radica en que si existiesen otros materiales
presentes, estos podrían perjudicar el proceso de reciclaje o directamente empeorar la
calidad del producto final. Es decir, por ejemplo, si es que existiesen partículas
metálicas u otros materiales que afecten directamente la calidad del producto, o si es
que existiesen familias de polímeros inmiscibles juntas, las unas crearan fases dentro
las otras o finalmente durante procesado puede existir una degradación o quemado de
alguna de la especies mientras se intenta fluidizar a la otra
Hay otros métodos de separación automatizada basados en las diferencias de
gravedad específica, difracción de rayos x y disolución en solventes. Esto debido a
que los métodos de separacion pueden ser clasificados en separación, macro, micro y
molecular
La macro separación se hace sobre la materia prima completa (botellas desechadas),
usando el reconocimiento óptico del color o la forma (figura 4.2.) La separación
manual incluye el proceso de destapado y desetiquetado, se incluye dentro de esta
categoría, siendo esta etapa la que mayor mano de obra necesita
31
Figura 4.2.- Cinta de transportación para la clasificación y separación
El micro separación puede hacerse por una propiedad física específica como el
tamaño, peso, densidad, etc.
Por otra parte la separación molecular, involucra procesar el plástico por disolución
del mismo luego separar los plastos basados en la temperatura. Otra alternativa es que
se puede contar con sistemas de flotación, ya sean estos equipos a burbujeo o
simplemente tinas de flotación vibradoras con bandas transportadoras como las que se
muestran en la figura 4.3 y 4.4
En estas tinas de PET con una mayor densidad cae al fondo y es recogido por un
tornillo sinfín que lo transporta a la siguiente etapa. El otro material que flota es
recogido por unas paletas que arrastran desde la superficie el material hacia otra etapa
32
Figura 4.3 Tambores con paletas para flotación de poli olefinas
Figura 4.4 Tina de flotación con ciclón
33
Algunos autores, mencionan que la separación es tan difícil que han tenido que
desarrollarse algunos sistemas de automatizados, además del manual, siendo uno de
estos sistemas automatizados el de las maquinas foto-ópticas las cuales reconocen
formas y transparencias.
Es obvio que mientras más específico sea el método de separación mayor será la
inversión que involucre el mismo, pero al mismo tiempo el aprovechamiento de
recursos será más eficiente
4.7.-TRITURACION
La trituración de tamaño o también conocido como reducción de tamaño no es otra
cosa que el picado (molido), del material recolectado, cuyo principal objetivo es
facilitar la siguiente operación dentro del proceso de reciclado, el cual puede ser la
separación de los diferentes tipos de polímeros del material (si es que este ha sido
compactado) y la limpieza del material picado.
Para la reducción de tamaño existen diversos tipos de tecnología según el tamaño al
cual se quiera llegar, por ejemplo para el caso d el PET puede llegarse a obtener
hojuelas de media, un cuarto de pulgada o finalmente polvo, según el diseño y el tipo
de molino del que se disponga. (Figura 4.5)
Es necesario hacer notar que si es que se quiere llegar a obtener un material mas
uniforme respecto al tamaño también se reduce la eficiencia y la producción de salida
del equipo. Mientras que con altos volúmenes de salida el tamaño será relativamente
mucho mayor
º
34
Figura 4.5 Esquema y forma de un molino convencional para PET
Fuente EUROTECHNO S;A,equipos para reciclado de PET
Hoy en día existe tecnología APRA procesar y reducir material PET hasta polvo fino
usando cámaras citogenicas a partir de nitrógeno liquido, donde el nitrógeno liquido
fragiliza considerablemente el material lográndose obtener material fino
Este tipo de tecnología como es de suponerse es bastante costosa, su mayor empleo
es para el control de niveles de acetaldehídos en preformas para el soplado de
botellas.
En general, el tamaño adecuado para los flakes de PET de acuerdo a la necesidades
del mercado es entre ½ pulgada y ¼ pulgada
35
4.8.-SECADO
Posterior al ciclo de lavado sigue un proceso de secado el cual debe eliminar el
remanente de humedad del material, para que pueda ser comercializado y
posteriormente procesado
Pueden usarse secadores centrifugados, es decir tambores, especialmente diseñados
para extraer la humedad por las paredes externas del equipo (figura 4.6)
O también pueden utilizarse secadores de airee ya sea caliente o frió, que circulando
por entre el material picado, eliminen la humedad hasta límites permisibles
Figura 4.6 Secador centrifugador
Fuente: Navarrini, Tecnología y equipos para reciclado de PET
36
Varios otros se han desarrollado para este proceso, dentro del cual también están los
de procesos simultáneos, los cuales combinan directamente las dos de los
anteriormente mencionados es decir sistemas que puedan al mismo tiempo operar
como centrifugas con aire en contracorriente
Procesos que combinen el molido y el lavado o el lavado y el secado, también son
posibles y constituyen alternativas del proceso (Figuras 4.7 y 4.8 )
Figura 4.7 Línea de lavado de secado centrifugado
Fuente: Navarrini, Tecnología y equipos para reciclado de PET
Figura 4...8 Línea de lavado y secado
Fuente EUROTECHNO S.A, equipos paca reciclado de PET
37
En los casos que se requiera extrema sequedad pueden usarse secadores térmicos de
doble lecho fluido con aire atemperado a 120 hasta 180 º (Figura 4.9, durante
periodos d entré 2.4 a 6 horas dependiendo de la capacidad y diseñó de los equipos
Fig. 4.9 Secador industrial de lecho fluidizado
FuenteSELENIS.GLOBAL.PET
4.9.-VARIABLES DEL PROCESO
Podemos considerar la T de secado, la humedad de la materia prima, como la mas
importantes del proceso y la que deben ser controladas
4.10.-DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROCESO
En podemos considerar dos diagramas de flujo para dos alternativas de procesamiento
que muestran operaciones unitarias en orden lógico
38
La primera alternativa seria
DIAGRAMA DE FLUJO DE OPERACIONES UNITARIAS
RECICLADO DE PET ALTERNATIVA 1
RECEPCION
PESADO
ALMACENADO
DESIQUETADO Y
DESTAPADO
ALM. DE
POLIPROPILENP I
POLIETILENO
ALMACENADO DE
PET
MOLIDO
LAVADO
ENJUAGUE
SECADO
MERCADO
PROCESAMIENTO
POR EXT,INY
39
DIAGRAMA DE FLUJO DE OPERACIONES UNITARIAS
RECICLADO DE PET ALTERNATIVA 2
RECEPCION
PESADO
ALMACENADO
MOLIDO
ALM. DE
POLIPROPILENP I
POLIETILENO
SEPARACION POR
FLOTACION
LAVADO
ENJUAGUE
SECADO
ALMACENADO DE
PET
MERCADO
PROCESOPOR
ESTRUSION,,INYEC
CION
40
4.11.- BALANCE DE MATERIALES Y OPERACIONES UNITARIAS DEL
PROCESO
4.11.1.-RECEPCION E INSPECCION
En esta operación se recibe el material de los proveedores y se realiza una inspección
para determinar si el material es adecuado para el proceso de reciclado. Esta
inspección no es totalmente exhaustivo y solo pretende determinar la calidad general
del material ofrecido por los proveedores la inspección de el visto bueno, el material
se pesa y pasa al almacén de materia prima y se ordena el pago del material al
proveedor
El diagrama de flujo detallado de esta parte del proceso se muestra en la figura 4.10
PROVEEDOR
RECEPCION E
INSPECCION
CUMPLE
MATERIA PRIMA
PARA PECICLAR
CUENTAS POR
PAGAR
PESADO
ALMACEN
Figura 4. 10 Operación Unitaria Recepción de Material
Una forma de control de la materia prima entrante se la puede analizar la tabla
41
Tabla 4.1 Control de entrada de materia prima
No
1
Fecha
01/09/04
Cantidad (kg)
1000
Costo
Costo Total
Un.t.(Bs.Kg)
(Bs)
0.80
1200
2
3
En esta parte del proceso se obtiene los datos de entrada de la materia prima al
proceso mediante el pesado y por lo tanto no es necesario un balance de materia o uno
de energia.El resultado de las entradas constituye el dato inicial del balance.
4.11.2.- SEPARACION
Las botellas tienen diferentes materiales en su presentación, la botella misma que es
de Pétala tapa y el anillo de seguridad de PP y la etiqueta de LDPE .Se ha
determinado que estos materiales guardan una relación de 5.20% de PP, 4.02% de
LDPE y 90.78% de PET, es por eso necesario separar los diferentes tipos de
materiales
El diagrama de flujo detallado de esta parte del proceso se muestra en la figura 4.11
42
OPERACIÓN UNITARIA
DESETIQUETADOQUETADO Y DESTAPADO
AMACEN 1
BOTELLAS
COMPLETAS m1
DESETIQUETAD
O Y DESTAP.
ALMACEN DE
PP (TAPAS Y
ANILLOS m3)
ALMACEN DE
LDPE
(ETIQUETAS m4
ALMACEN DE
LDPE
(ETIQUETAS m4
)
Figura 4. 11 Operación: desetiquetado y destapado
El balance de mas para esta fase se puede expresar mediante las siguientes ecuaciones
m1 = m2 + m3 + m4
m2= 0.9078 *m1
m3=0.0520*m1
m4=0.0402*m1
43
La tabla refleja los, datos
Tabla 4.2.Operación unitaria desetiquetado y destapado
Entradas
Materia prima1
m1
Kg
Botellas completas 1000.00
y sucias
Total
1000.00
Salidas
Producto 1
Botellas sucias
m2
solo PET
Subproducto 1
Tapas y anillos de 52.00
m3
seguridad de PP
Subproducto 2
Etiquetas de
m4
LDPE
Total
907.80
40.20
1000.00
En esta operación no debería haber pérdidas ya que es una operación totalmente
mecánica y manual
44
4.11.3.- TRITURACION O REDUCCICON TAMAÑO
La reducción de tamaño es la operación unitaria más importante del proceso.
De entre 1.27*10-2m (1/2pulg) y 0.635*10-2 (1/4pulg)
En este proceso se producen perdidas de material fino (polvos) de aproximadamente
el 2% como máximo.
El diagrama d eflujo detallado de esta parte del proceso se muestra en la figura 4.13
OPERACIÓN UNITARIA
REDUCCION DE TAMAÑO
ALMACEN DE PET
.
BOTELLAS
DE PET
m2
RESIDUO
m6
PET EN FLAKES
SUCIOS
PET EN
FLAKES
m5
Figura 4.12 Operación Unitaria: Reducccion de Tamaño
MATERIAL
FINO
+PERDIDAS
45
El balance de para esta fase se puede expresar mediante la siguientes ecuaciones
m2 = m5 + m6
m6 = 0.02*m2
m2 = m5 + 0.02*m2
m2 = (1-0.02)= m5
m5 = 889.64kg
m6 = 18.16kg
La tabla 4.3 refleja estos datos
(Kg)
Entradas
Botellas sucias solo PET
907.80
Materia Prima m2
907.80
Total
Salidas
Flakes PET sucios
889.64
Producto m5
Residuo1 m6
18.16
Material fino + perdidas
Total
907.80
46
4.11.4.- LAVADO DE MATERIAL
El proceso de lavado determina la calidad del producto final. En esta operación el
insumo más importante es el agua, que por aspecto ambientales debe ser asociada
para un uso continuo y solo debe reemplazarse le cantidad normal de perdida.
Dependiendo del origen del material, también será necesario usar soda caustica para
asegurar un buen lavado eficiente y eficaz.se considera apropiado un valor de
concentración de soda caustica del 0.5%(),una relación del material solido (flakes de
PET) a agua de 1/12 (determinación experimental),hasta un 5% de pérdida de agua en
el proceso de reciclaje de agua debido principalmente a procesos de transporte de
agua (determinación experimental) y 2% de pérdidas de material solido como
material fino (6).El gasto de soda caustica es de 0.02% (determinación experimental)
respecto de la cantidad inicial del 0.5%.El material contaminante es aproximadamente
un 0.3% 8deraminacion experimental) del material seco introducido a esta operación
El diagrama de flujo detallado de esta parte del proceso se muestra en la figura 4.17
47
OPERACIÓN UNITARIA DE LAVADO
PET FLAKES SUCIOS
SOLUCION LAV.
m7
REPOSICION SOL, LAV
m5
m12
DISOLUC. LAV.
RECIRCULADA
m11
LAVADOR DE PET
RECIRCULADA
SOL.LAV.
TRATAM m13
IENTO
DE
AGUA
LODOS
S
S
FLAKES DE PET LIMPIO m8
PET EN FLAKES
LIMPIOS HUMEDOS
Figura 4.13. Operación Unitaria: Lavado
m10
AGUAS DE LAVADO m9
48
El balance de masa para esta fase se puede expresar mediante las siguientes
ecuaciones. Teniendo en cuenta que la relación de pesos entre agua y de PET de 12/1
En el sistema
m7+ m5 = m8 + m9
m7 = 12*m5
m7 = 12*889.64 = 10675.68 Kg
m8 = m5*(0.977) + m7*(0.02)
m8 = 889.64*(0.9779) + 10675.68*(0.02)
m8 = 1082.69 Kg
m9 = (m7-0.02*m7)+0.003m5 + 0.02*m5
m9 = (10675.68 – 0.02*10675.68) + 0.003*889.64 + 0.02*889.64
m9 = 10462.17 + 20.46
m9 = 10482.63 Kg
m10 = 0.05*m9
m10 = 0.05*10482.63
m10 = 524.13 Kg
m11 = 0.85*m9
m11 = 0.95*10482.63
m11 = 9958.50 Kg
m12 = m7 – m11
m12 = 10675.68 – 9958.58
m12 = 717.18 Kg
mNaOH = 0.005*m10
49
mNaOH = 0.005*717.18
mNaOH = 3.59
mH2O = 0.995*m10
mH2O = 0.995*717.18
mH2O = 713.59 Kg
Las tablas 4.4 y 4.5 resumen de estos datos
Entradas
Materia
Kg
Flakes de PET sucios
889.64
Solución lavadora
10675.68
prima m5
Insumo m7
Total
11565.32
Salidas
Producto m8 Flakes de PET limpios 1082.69
húmedos
Subproducto Disolución re circulada 9958.50
de
lavado limpia
m11
Residuos
Lodos para desecho
524.13
m10
Total
11565.32
50
Tabla 4.5 Operación Unitaria: Tratamiento de agua
Entradas
Kg
Residuos Líquidos m9 Aguas de lavado
10482.63
Total
10482.63
Salidas
Residuos m10
Lodos de desecho
524.13
Residuo liquido m11
Solución para lavado
9958.50
Total
10482.63
El efluente m10 de lodos para desechos esta básicamente constituido por agua ya que
los sólidos en suspensión constituyen únicamente 2% de material fino, es decir 17.79
Kg y 0.3% del material seco introducido como contaminantes, es decir 2.67 Kg
51
La tabla 4.6 composición de lodos
Entradas
Residuos m10
Kg
Lodos de desecho
Total
524.13
554.13
Salidas
Agua
503.67
Sólidos finos de PET
Sólidos en suspensión
17.79
Sólidos como
Sólidos en suspensión
2.69
contaminantes
Total
524.13
4.11.5.- ENJUAGUE
Durante del ciclo del enjuague se mantiene la relación de 12 a 1, de agua con PET.Se
ha determinado experimentalmente que el PET retiene un 2% de la cantidad de agua
en el proceso de lavado-enjuague. La figura 4.18 muestra el diagrama de flujo.
52
OPERACIÓN UNITARIA ENJUAGUE
PET EN FLAKES DE
LAVADO
m8
AGUA PARA
ENJUAGUE
m15
TANQ
AGUA
PET LIMPIO
m14
La figura 4.14 Operación Unitaria: Enjuague
AGUA DE ENJUAGUE
PARA RECIRCULAR m15
53
El balance de masa para esta fase se puede expresar mediante las siguientes
ecuaciones:
M8 = m14 = 1082.69
m15 = 12*869.178
m15 = 10430.14 Kg
Entonces en el enjuague existe solo una cantidad de agua que recircula continuamente
por el sistema y se asume que no hay pérdidas de material ni agua en el sistema
cerrado
Tabla 4.7 Operación Unitaria: Enjuague
Entradas
Kg
Materia prima m8
Pet Flake Lavado
1082.69
Insumo m15
Agua recirculada para
10430.14
enjuague
Total
11512.83
Salidas
1082.69
Producto m14
PET Flake limpio pero
húmedo
Subproducto
Agua de enjuague para
liquido m15
recirculación
Total
10430.14
11512.83
54
4.11.6.- SECADO
Durante el proceso de secado el material tiene que perder la humedad superficial que
adquiere durante el proceso de enjuague, para calcular la masa de aire que se necesita
se procede de la siguiente manera:
Suponiendo por ejemplo una humedad de 20% a 20ºC,por cada metro cubico de aire
se tiene:
PvVaireMH2O = mH2ORT
mH2O = PvVaireMH2O
RT
Según tablas por ejemplo de vapor el agua a la temperatura de 20ºc es de 17.54 mmhg
mH2O = PovVaireMH2O
RT
mH2O = 17.54*1000*18 = 17.628
62.4*293
Tomando en cuenta la humedad del ambiente
mH2O = PovVaireMH2O
RT
mH2O = 17.54*0.2*1000*18 = 17.628
62.4*293
mH2O = 0.003453 Kg
la masa de agua extraíble o que se puede evaporar por m3 sera 17,628 g – 3,456 g =
13.815 g = 0.013815 Kg
El diagrama de flujo de la operación se muestra en la figura 4.15
55
AIRE SATURADO
AIRE DEL ALIMENTO
DE HUMEDAD
HUMEDAD RELATIVA
m17
M16
SECADOR
FLAKES DE PET
PET LIMPIO T
LIMPIOS
SECO
Figura 4.15 Operación Unitaria de Secado
Sabiendo la cantidad de agua m18 que debe eliminarse de PET y conociendo que
este contiene el 2% del agua del proceso anterior (enjuague).
M18 (PET SECO? = 869.18 Kg
mH2O = 1082.69-869.18 = 213.51Kg agua
213.51 kg H2O*1m3 aire (ambiente) = 17.78 m3 aire ambiente
869.18kgPET
0.013815KgH2O
KgPET
‫קּ‬aire = (m/v) = PMaire = 495*29 = 0.78(g/l)
RT
62.4*29
56
17.78m3 aire(ambiente)*1000litros(aire)*0.78g = 13869 (g) AIRE = 13.869(Kg) AIR
Kg PET
1m3(aire)
l
kg PET
kg PET
Si se multiplica esta cantidad por la cantidad de PET que es mesetario secar se llega a
869.18kg dePET*13.869(kg)AIRE = 12054.14 (kg) aire
Kg de PET
m16 = 12054.14 Kg de ( aire)
Finalmente se llega a
m14 + m16 = m17 + m18
m17 = m14 + m16 –m18
m17 = 1082.69 + 12054.14 –869.18
m17 = 12267.65 Kg
m17 = 12267.65 kg (aire saturado con vapor de agua)
57
La siguiente tabla engloba el proceso de secado
Tabla 4.8 Operación de Unitaria: Secado
Entradas
Kg
Materia prima m14
PET Flake Lavado húmedo
1082.69
Insumo m16
Aire tomado del ambiente
12054.14
Total
13136.83
Salidas
869.18
Producto m18
PET Flake limpio y seco listo
para la venta
Subproducto m17
Aire saturado con vapor de
12267.65
agua
Total
13136.83
58
4.11.7.- Balance Global
El balance global de flujo de todo el proceso de reciclaje se muestra en la figura 4.16
BALANCE GLOBALDEL PROCESO
ENVASES PET
m1
AIRE PARA SECADO
m16
AIRE
SATURADO
REPOSICION DE
m17
SOLUCION LAVA.
DORA
LODOD DE
m12
LAVADO
m10
RESIDUO DE
MOLIDO
m6
PP
FLAKES DE PET
m3
LIMPIOS
m18
LDPE
m4
59
Figura 4.16 Balance global del proceso
Para el balance global
m1 = Botellas completa y sucias
m2 = Disolución Lavadora
m12 = Reposición de la disolución lavadora
m16 = Aire tomado del ambiente
m18 = PET limpio y seco
m3 = Tapas y anillos de seguridad de PP
m4 = Etiquetas de LDPE
m6 = material fino + perdidas
m10 = Lodos
m1 + m12 + m16 = m3+ m4 + m6 + m10 + m17 + m18
60
4.11.8.- RESULTADOS
Tabla 4.9 Balance másico global
Entradas
Kg
Materia prima 1 m1 Botellas completas y
1000.00
sucias
Insumo m12
Reposición resolución
717.18
lavadora
Insumo m16
Total
Aire del ambiente
12054.14
13771.32
Salidas
Producto m18
869.18
Subproducto m17
12267.65
Residuo 1 m6
18.16
Residuos m10
524.13
Subproductos 1 m3
52.00
Subproducto 2 m4
40.20
Total
13771.32
61
CAPITULO # 5
CONTROL DE CALIDAD DEL PET
El control de calidad de preformas se divide en dos: control del control de calidad de
preformas se divide en dos: co555/ control de l
5.1-MATERIA PRIMA
El proceso de control de calidad preformas se divide en dos: Control de atributos y
de variables
Recepción de materia prima, control de humedad, equipo medidor de humedad
Durante la producción iniciamos el control de calidad, verificando los atributos
apariencia, de la preforma, trabajo que en la recepción del material reciclado.
5.2- PRODUCTO TERMINADO
Sabemos que uno de los factores de esto de cualquier empresa que e dedique a la
transformación y producción de insumos y/o productos de consumo final, es la
CALIDAD asociada a los requerimientos y exigencias el cliente.de esta manera,
después de consultar a nuestros futuros compradores e investigando los diferentes
mercados en páginas de demandas y ofertas en internet.se ha definido la ficha
técnica general del producto, con los valores conseguidos en pruebas realizadas
por laboratorios (Plasmar)
62
Tabla 5.1
FICHA TECNICA
FECHA EMISION 30/09/2006
PRODUCTO: PEWT RECICLADO GRADO BOTELLA
CODIGO:RPET-BOOO1
PROVEEDOR:DATAPLAST
Propiedades
Unidad
Valor típico
Método Prueba
densidad
g/cm3
1.33
D1505
Color
-
Cristal
-
Transparencia
%
85
D1746
Forma Básica
N/A
Hojuela
Tamaño/(máximo)
Mm
12mm
Origen(material)
N/A
Botellas
+/-2
Resistencia tracción Kgf/cm2
55.89
+/-5
Modulo de
Kgf/cm2
599.96
+/-50
%
200
D882
elasticidad
Elongación ala
rotura
Las propiedades más importantes son la resistencia a la tracción y la capacidad de
elongación que mantiene el material, aunque diferentes propiedades pueden ser
importantes dependiendo para qué producto final estará destinado.
Para el presente caso como la propiedad más importante la resistencia a la tracción y
este valor que ese controlado en las pruebas de la planta. (Ver datos).
63
CAPITULO # 6
ANALISIS DEL PROYECTO
Podemos decir que si realizamos un análisis financiero este sería muy atractivo para
cualquier inversor en la actualidad, debido a que este proceso de reciclaje disminuirá
los costos de importación de materia prima de materiales de PET}
En el aspecto ambiental los envases de PET no tienen porque ser responsables de
contaminación, especialmente visual, ya que se ha demostrado que el reciclaje de los
mismos es factible.
La eliminación de envases PET de la basura disminuye el volumen de tratamiento
resultando en un menor costo y en una mayor eficiencia de rellenos sanitarios.
La imagen institucional de las alcaldías se verá mejorada si los municipios se realiza
aun reciclaje efectivo, incluso constituyéndose un factor de credibilidad para ser
sujetos de créditos o de canje de deuda a cambio de cuidado de medio ambiente
Se considera que en un tiempo de relativamente corto se puede llegar a niveles de
recuperación del 20% del PET utilizado en el país es decir aproximadamente 120
TM/mes
El mercado local también tiene buena posibilidades de utilizar el producto dado que
se ha demostrado que se pueden producir artículos por inyección que tienen buena
calidad, utilizando materia prima de bajo costo
64
6.2.- CONCLUSIONES
Como resultado del estudio se pueden obtener las siguientes conclusiones
El proceso de reciclado es técnicamente factible en la de Recepción, Separación,
Molienda, hasta obtener hojuelas) Flakles de entre ½ y ¼ de pulgadas, lavado Y
Secado de las hojuelas
No es Necesario llegar a la etapa de paletizado por dos razones fundamentales.
La hojuela se puede usar directamente para la fabricación de producto final
La demanda mundial de hojuela y no de pelleta y por lo tanto seria energéticamente
ineficiente llegar al pellet, además este proceso solo incrementa el costo del producto
sin añadir valor técnico.
Es técnicamente factible la reutilización de envases de PET bajo las siguientes
consideraciones:
Los productos finales no podrán estar en contacto con los alimentos para personas
Los productos finales posibles tienen un amplio campo de aplicación como ser:
Útiles en escritorio (bandejas, organizadores, reglas, calendarios, etc.)
Útiles para limpieza (baldes, rebanadores, escobas.etc)
Útiles para alimentación de animales (comederos de perros, gatos, pájaros)
Fibras textiles para la elaboración de alfombras, rellenos de chatarras, bolsas de
dormir, frazadas, etc.)
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6.2.- RECOMENDACIONES
Se debe trabajar intensamente en la creación de una conciencia de reciclaje En su
parte operativa es necesario informar, concientizar y luego normar la separación de
la basura en origen de modo de obtener envases de PET lo mas limpios posible
La implementación un Proyecto a nivel industrial en el menor tiempo posible para
lograr impactos favorables tanto en la economía de la region, como en la parte de
cuidado del medio ambiente...
La educación de niños como campañas educativas que logren formar ciudadanos
responsables de su entorno
66
6..4
BIBLIOGRAFIA
RECICLAJE DE PET.www.advance Industrial.com.ar/usarios/eupages/e-rcpet.htm
ENCICLOPEDIA DE PLASTICO 2000 TOMO 1 Edicicones IMP:I Mexico D.F
1999-2000
Eurotecno.S.A,Equipos para reciclado de PET
Navarini,Equipos para reciclado de PET,De Planta de reciclado de tercera
generación
Selenis,Global PET; www.trevira,com.orgBOLETIN INFORMATIVO:Edicicon
en espanos,Portugal 2002
La portada Circulo Verde:La basura no es nueva- 16 de dicimnre 2003ç
Ecofiel,Salud y seguridad en el trabajo,seguridad industrial
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