UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA …148.206.53.84/tesiuami/UAMI10778.pdf · 3.4 COMPOSICION DE TERMOPLASTICOS EN LA BASURA15 ... relación Estructura-Propiedades-Aplicaciones que

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANAUNIDAD Iztapalapa

DIVISIÓN CBI

LICENCIATURA EN INGENIERIA QUÍMICA

PROYECTO TERMINAL:

RECUPERACIÓN DE POLIETILENO Y POLIPROPILENO PARAPROCESAR POR MOLDEO ROTACIONAL

ALUMNOS:

MANUEL EMILIO SANTIAGO SANTIAGOLUIS FERNANDO HERNÁNDEZ MIRANDA

PROFESOR:

M.C. ANGEL ESCOBAR

MÉXICO D.F. MARZO DEL 2000

INDICE

I INTRODUCCIÓN 1II JUSTIFICACIÓN 21 GENERALIDADES 31.1 CLASIFICACIÓN DE LOS PLASTICOS 31.2 PROPIEDADES DE LOS PLASTICOS 41.2.1 PROPIEDADES TERMICAS 41.2.2 PROPIEDADES ELECTRICAS 51.2.3 PROPIEDADES OPTICAS 51.2.4 PROPIEDADES MECANICAS 51.3 REFUERZOS Y ADITIVOS 61.4 TECNOLOGIA Y PROCESOS DE RECUPERACION DE PLASTICOS 72 POLIOLEFINAS 92.1 POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (LDPE) 92.2 POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (HDPE) 102.3 POLIPROPILENO (PP) 112.4 APLICACIONES 123 RECUPERACION DE PLASTICOS 133.1 RAZONES PARA LA RECUPERACION 133.3 LOS PLASTICOS EN LA BASURA 143.4 COMPOSICION DE TERMOPLASTICOS EN LA BASURA 153.5 CLASIFICACION DE LOS DESECHOS PLASTICOS 153.5.1 CLASIFICACION SEGÚN SU ASPECTO 163.6 GENERACION DE DESECHOS PLASTICOS EN EL MUNDO 173.7 GENERACION DE DESECHOS PLASTICOS EN MEXICO 173.8 GENERACION DE DESECHOS SOLIDOS EN LA ZONA METROPOLITANA194 ANALISIS DE MERCADO EN MEXICO 214.1 CAPACIDAD INSTALADA 214.2 PRODUCCION 224.3 IMPORTACIONES 234.4 EXPORTACIONES 244.5 CONSUMO APARENTE DE MATERIAS PLASTICAS 254.6 CONSUMO APARENTE POR TIPO DE PROCESO 264.7 CONSUMO NACIONAL APARENTE POR SECTOR DE DESTINO 274.8 CONSUMO DE PLASTICO EN EL MUNDO 284.9 DISTRIBUCION NACIONAL DE MANUFACTURA PLASTICA 294.10 ESTUDIO DE MERCADO 294.11 ANALISIS DE LA OFERTA 304.12 ANALISIS DE LA DEMANDA 335 PROCESOS DE TRANSFORMACION 355.1 EXTRUSION 35

5.2 INYECCION 365.3 SOPLADO 365.4 CALANDREO 375.5 MOLDEO ROTACIONAL 376 MOLDEO ROTACIONAL CON POLITILENOS DE DESECHOS 386.1 ANTECEDENTES DE MOLDEO ROTACIONAL 386.2 PRODUCTOS DEL GIRO 396.3 PARTICULARIDADES DEL GIRO 406.4 PUNTOS IMPORTANTES PARA LA PRODUCCION DE CONTENEDORES 416.5 CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LAS MATERIAS PRIMAS 426.6 SERVICIOS NECESARIOS PARA EL PROCESO 437 DESARROLLO EXPERIMENTAL 447.1 METODO EXPERIMENTAL 447.1.1 SELECCIÓN Y CLASIFICACION DE POLIETILENOS 447.1.2 PROCESAMIENTO 467.2 DISEÑO DE PRUEBAS 507.2.1 MATERIALES 507.2.2 VARIABLES DE PROCESO 518 RESULTADOS EXPERIMENTALES 518.1 RANGO DE DENSIDADES OBTENIDO EN LA SEPARACION DE POLIETILENOS 518.2 RESULTADOS DE PROCESAMIENTO 519 DISEÑO DE PLANTA 669.1 BASES DE DISEÑO 669.1.1 GENERALIDADES 669.1.2 CAPACIDAD, RENDIMIENTO Y FLEXIBILIDAD 669.1.3 ESPECIFICACIONES DE LAS ALIMENTACIONES DE PROCESO 689.1.4 CONDICIONES DE LOS PRODUCTOS 699.1.5 CORRIENTES DE SALIDA 699.1.6 SERVICIOS AUXILIARES 709.2 LOCALIZACION DE LA PLANTA 729.2.1 MARCO ECONOMICO 729.2.2 UBICACION DE LA PLANTA 739.3 BALANCE DE MATERIA 769.4 BALANCE DE ENERGIA 789.5 DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO SECCION DE RECUPERADO 829.6 DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO SECCION DE PROCESAMIENTO 839.7 DISEÑO DE EQUIPO 849.7.1 DISEÑO DE BANDAS PARA SELECCIÓN DE PLASTICO 849.7.2 TRITURADOR DE PLASTICO 859.7.3 SEPARADOR MAGNETICO 859.7.4 DISEÑO DE BANDA TRANSPORTADORA A MOLINO 869.7.5 DISEÑO DE MOLINOS 879.7.6 SILOS DE ALMACENAMIENTO 88

9.7.7 DISEÑO DE BOMBAS 899.7.8 SELECCIÓN DE TUBERIA 909.7.9 LONGITUD DE TUBERIA 919.7.10 DISEÑO DE TANQUE DE GAS 919.7.11 DISEÑO DE MAQUINA DE ROTOMOLDEO 929.7.12 DISEÑO DE MOLDES 9210 EVALUACION ECONOMICA 9510.1 CONCLUSIONES 9611 SEGURIDAD 9712 BIBLIOGRAFIA 99 APENDICE A. NORMAS 100 APENDICE B. ANALISIS DE PRECIOS 101

1

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZT..

I. INTRODUCCION

El creciente uso de material plástico dentro de muchas ramas de la

industria, el cual esta destinado para uso final de bienes y servicios de la

población, esta generando grandes cantidades de desecho plástico que llegan a la

basura, de los cuales el polietileno y Polipropileno ocupan un lugar considerable

dentro de estos (60%).

El polietileno y Polipropileno se obtienen a través de las olefinas como son

el etileno y propileno respectivamente mediante un proceso de polimerización por

adición. Presentan propiedades muy importantes como gran dureza, alta

resistencia a agentes químicos, alta resistencia eléctrica etc. Estas propiedades

de estos materiales pueden ser mejoradas mediante el uso de aditivos y agentes

reforzantes como ejemplos tenemos a los antioxidantes, retardadores a la flama,

colorantes protectores UV, etc. Algunos de los materiales se usan simplemente

para reducir los costos del producto final.

Debido a que algunas poliolefinas conservan ciertas propiedades

mecánicas cuando el material sé reprocesa hasta 7 u 8 veces, resulta factible

recuperar esos materiales plásticos.

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II. JUSTIFICACION.

La gran cantidad de polietileno y Polipropileno de desecho que se genera

diariamente en la ciudad de México y área metropolitana, genera problemas

ambientales debido a que estos materiales ocupan la mayor parte del volumen de

la basura. Estos problemas se pueden evitar recuperando el material termoplástico

para reprocesarlo y así obtener un beneficio, como la obtención de un producto a

bajo costo, además de que se presentaría la disminución de tiraderos

El procesamiento de material recuperado a través del proceso de moldeo

rotacional se tiene conocimiento de que no se aplica, pero si se aplica a los

procesos de inyección, extrusión.

Otro aspecto significativo podría ser que debido a la recuperación de estos

materiales, se puede llegar a influir a largo plazo en la reducción en el consumo de

materia prima (etileno y propileno) para la producción de estos polímeros

.

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1. GENERALIDADES

1.1 CLASIFICACIÓN DE LOS PLÁSTICOS.

Los materiales plásticos se dividen en tres grandes grupos de acuerdo con la

relación Estructura-Propiedades-Aplicaciones que presentan y son:

♦ Termofijos

♦ Elastomeros

♦ Termoplásticos

Termofijos

Las resinas termofijas se obtienen mediante el proceso de condensación,

solamente pueden fundirse una vez y se caracterizan por tener una estructura

molecular reticulada o entrelazada; se funden mediante la acción de calor, el cual

debe controlarse para evitar que la resina sea difícil de fundir y se vuelva

insoluble.

Elastomeros

Denominados también polímeros elásticos y comprende a los hules naturales

y todos los hules sintéticos se caracterizan por tener una elevada elongación

yendo 200 a 1000%

Sus propiedades elásticas se ven maximizadas mediante un tratamiento de

vulcanización o curado con azufre o con peróxidos. Además, estas propiedades se

conservan por un largo periodo, si las condiciones ambientales y las temperaturas

de trabajo se mantienen dentro de ciertos limites.

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Termoplásticos

Son resinas con una estructura molecular lineal que se ablandan y fluyen por la

aplicación de calor y presión, y durante el moldeo mediante calentamiento no

sufren ninguna modificación química, ventaja que presentan ya que al obtenerse

una pieza con mala calidad se puede volver a reprocesar.

TERMOPLASTICOS TERMOFIJOS

PolicarbonatosPoliamidas (Nylon)Polimerizados fluoradosPolioximetilenoPoliestirenoPoliolefinasP.V.CPoliacrilato

Resinas PoliesterResinas EpoxiResinas (baquelita)Resinas Ureicas

(Urea Formaldehído)

Tabla 1.1 Se muestra la clasificación de los termoplásticos y termofijos en base al polímero donde provienen.

1.2 PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS.

Las propiedades de un material termoplástico dependen en primer lugar de las

características fisico-químicas de la resina de donde provienen, así como de los aditivos

utilizados para mejorar o modificar alguna propiedad.

1.2.1 PROPIEDADES TÉRMICAS.

Una de las características principales es que no presentan un punto de fusión

determinado, ya que presentan un intervalo o zona de fusión, debido a que

están formados por moléculas de diferente tamaño y presentan fuerzas

intermoleculares.

Hay dos temperaturas que nos permiten valorar el comportamiento del polímero

frente al calor. La temperatura de fusión cristalina Tm y la temperatura de

transición vítrea Tg.

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Ambas temperaturas varían con la estructura del material y la complejidad de las

moléculas. En general la Tg suele ser la mitad o las dos terceras partes de la Tm,

pero existen algunas excepciones.

Por lo tanto la temperatura de utilización de un plástico debe estar por debajo de

la temperatura de transición vítrea(Tg).

Para los polímeros que no contienen cargas, es típico un calor especifico de

0.4±0.1 cal/g °C

1.2.2 PROPIEDADES ELÉCTRICAS.

Los polímeros en general son malos conductores de la electricidad, de tal

manera que suelen ser utilizados como material aislante. Tienen valores altos de

resistividad; los valores típicos se encuentran en 1012 y 1018 ohmn•cm. El valor

real de la resistividad depende de la frecuencia y del voltaje. Disminuye al

aumentar la temperatura.

1.2.3 PROPIEDADES OPTICAS.

Los polímeros se utilizan en muchos casos como plásticos o

recubrimientos transparentes y tienen gran cantidad de aplicaciones en donde es

útil la propiedad de transparencia.

La mayor parte de propiedades ópticas de los polímeros están en función

del índice de refracción, que es una medida de la capacidad del polímero para

refractar o desviar la luz cuando pasa a través del mismo.

1.2.4 PROPIEDADES MECANICAS.

Las propiedades mecánicas se ven influenciadas por una serie de

factores, con los cuales se dificulta su medición. Algunos de estos factores son:

6


- Cristalinidad

- Movilidad de las cadenas polimericas

- Resistencia viscosa a la deformación

- Temperatura de trabajo

- Velocidad de aplicación de un esfuerzo

- Duración de la aplicación de un esfuerzo

Debido a los puntos mencionados anteriormente no es posible caracterizar el

comportamiento mecánico de estos materiales con un solo parámetro. Un o de los

parámetros más importantes es el modulo de elasticidad. Se requiere de un

detallamiento de todas las características para determinar su comportamiento en

una aplicación concreta.

1.3 REFUERZOS Y ADITIVOS.

Las propiedades de los plásticos se ven mejoradas con la adición de refuerzos

y aditivos. Estos además de mejorar las propiedades pueden reducir los costos

del producto final.

Dentro de los aditivos se encuentran los siguientes:

-Antiestatico; Se emplea para reducir las cargas estáticas de los polímeros

-Antioxidante; Retrasa la degradación de los polímeros.

El antioxidante debe cubrir una serie de requisitos para que funcione

adecuadamente con los polímeros. Deacuerdo al tipo de polímero y su uso final

debe poseer las siguientes características:

- Tiene que ser efectivo a bajas concentraciones.

- Debe ser seguro durante su uso y manejo.

- No debe tener olor, color, etc.

- Ser compatible y resistente a la extracción (a las concentraciones de uso

normal).

- Ser térmicamente estable (a temperaturas de proceso).

- Debe tener estabilidad hidrolítica.

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- Estabilizadores UV; Se utilizan para proteger al polímero de la luz UV,

mediante la absorción de la radiación.

- Retardador de llama; Este incrementa la resistencia a las llamas del

polímero.

- Colorantes; Se utilizan para dar color a los polímeros, pueden ser tintes

solubles o pigmentos que pueden ser orgánicos o inorgánicos.

- Refuerzos. Se utilizan fibras para mejorar las propiedades físicas, como por

ejemplo la fibra de vidrio que es ampliamente usada.

1.4 TECNOLOGIAS Y PROCESOS DE RECUPERACION DE PLASTICOS.

Todo aquel material que deseamos recuperar debe poseer propiedades físicas

y químicas útiles después de haber sido utilizados en alguna aplicación y que

puede ser reutilizado.

La recuperación de materiales debe incluir la recolección, reprocesado,

comercialización y reuso de materiales de la corriente de residuos sólidos. Las

tecnologías de recuperación de los plásticos se han dividido en cuatro: primario,

secundario, terciario y cuaternario.

Recuperación primaria.- También conocido como reciclado de lazo cerrado

que involucra el procesado de un residuo recuperado de desechos sólidos para

elaborar un producto con características similares a las del producto elaborado

con resina virgen. El lavado de envases para volverlos a usar se considera como

recuperación primaria.

El material reciclado proveniente como desecho de alguna fabrica puede ser

mezclado con material virgen siempre y cuando cumpla con las siguientes

condiciones:

§ Que tenga buena homogeneidad.

§ Que estén limpios

§ Que tengan una granulometría parecida al material base.

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La proporción en que el material recuperado se incorpora al material virgen

depende de la naturaleza del polímero, historia térmica de los residuos, sistema de

transformación.

La recuperación primaria se aplica a material de residuos industriales

provenientes de fabricas tan diversas como las de fibras textiles, menaje,

electrónica, etc.

Recuperación secundaria.- Esta consiste en el procesado de plásticos

recuperados donde las propiedades físicas y químicas no se requiere que sean

similares al producto original, de tal manera que esta practica resulte

conveniente.

El material recuperado proviene de desechos industriales y de residuos

urbanos. Este tipo de material recuperado se procesa actualmente mediante el

moldeo por inyección, por compresión y extrusión.

Recuperación terciaria.- Es la recuperación o producción de sustancias

químicas a partir de plásticos de desecho como parte de la corriente de residuos

municipales o como residuos independientes. Por ejemplo, en los procesos

piroliticos los materiales se calientan en ausencia de oxigeno para romper la

molécula polimerica en una cámara de combustión.

Los productos no plásticos que se pueden elaborar son líquidos orgánicos,

aceites, grasas, ceras, etc.

Recuperación cuaternaria.- Consiste en la recuperación del contenido

energético de los plásticos de desecho por medio de la incineración, ya que el

contenido energético de un kg. de plástico equivale al de un kg. de metano. La

incineración presenta la característica de que prácticamente no deja residuos al

quemarse, pero deberán tratarse adecuadamente los gases de combustión.

La energía calorífica producida se aprovecha para la producción de vapor y

electricidad.

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2. POLIOLEFINAS.

Así se denominan a todos los polímeros que se obtienen por polimerización de

olefinas, compuestos con dobles enlaces de la familia de los hidrocarburos. Tienen

gran resistencia a los agentes químicos debido a su carácter no polar de los

enlaces carbono-carbono y carbono-hidrogeno. Dentro de la poliolefinas

encontramos a:

♦ Polietileno de baja densidad(LDPE)

♦ Polietileno de alta densidad(HDPE)

♦ Polipropileno(PP)

2.1 POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD(LDPE).

EL primer polímero comercial derivado del etileno que se conoce como

polietileno de baja densidad o de alta presión, es un polímero ramificado porque

presenta extensiones de cadena o ramas de secuencias de polietileno en diversos

puntos.

Se obtiene a través de polimerización por adición a presiones muy elevadas, en

presencia de oxigeno y peróxidos para iniciar la reacción. Se obtiene como

producto un polímero formado por macromoléculas con cadenas laterales(ver fig.

2.1).

2CH

−−−−−−− 2222 CHCHCHCHCHCHCH

2CH 2CH

2CH 2CH

2CH

Fig. 2.1 Polietileno de Baja Densidad muy ramificado.

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Para su obtención se trabaja a temperaturas del orden de los 250°C y presiones

entre 1500 y 3000 atmósferas. Es un sólido parcialmente cristalino(50-60%) que

funde alrededor de 150°C.Debido a que presenta cadenas laterales se impide el

empaquetamiento y por lo tanto da lugar a polímeros de bajas densidades 0.91-

0.94 g/cm3.

La temperatura de uso para este polímero se presenta dentro del intervalo de

60-80 °C, factor que se debe tomar en cuenta a la hora de diseñar piezas que

trabajen a diferentes temperaturas. Presenta gran resistencia a agentes químicos,

prácticamente no conduce la corriente eléctrica, de ahí que tenga aplicación como

aislante. Su resistencia eléctrica es del orden de 1013 a 1014.

2.2 POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (HDPE).

El polietileno de alta densidad se obtiene a partir de etileno a bajas presiones y

en presencia de catalizadores estereoespecificos.

Se puede obtener industrialmente mediante dos procesos: Proceso Phillips, que

utiliza como catalizador óxido de cromo y el proceso Ziegler que utiliza como

catalizador tetracloruro de titanio o derivados organometálicos de titanio.

Utilizando cualquier proceso se opera a presiones inferiores a 30 atmósferas y

temperaturas que se encuentran en el intervalo de 60-120°C.

2CH

−−−−−−−− 222222 CHCHCHCHCHCHCHCH

2CH

fig.2.2 Polietileno de Alta Densidad (lineal o poco ramificado)

11


El uso de estos catalizadores da lugar a cadenas lineales con pocas

ramificaciones como se indica en la fig.2.2. Puede contener menos de una cadena

lateral por cada 200 átomos de carbono de la cadena principal.

Tiene una temperatura de fusión aproximada de 135 °C y su peso molecular es

del orden de 20000 a 30000 y presenta gran cristalinidad (90%).

Debido a que presenta una estructura empaquetada su densidad es superior a la

del LDPE, del orden de 0.96 g/cm3. Su temperatura de uso está en el intervalo de

75-90 °C. Su Tg = -120 °C y su Tm esta entre 127-135 °C.

En cuanto a la resistencia química y eléctrica es semejante a la de LPDE, pero

tiene mayor resistencia a la tracción y mayor dureza.

2.3 POLIPROPILENO(PP).

Se obtiene a través de la polimerización estereoespecifica del propileno utilizando

como catalizador compuestos organometálicos de titanio y aluminio. Utilizando

presiones inferiores a las 30 atmosferas y temperaturas dentro del rango de 60-90

°C.

El Polipropileno isotactico es un polímero que mantiene una estructura

esencialmente lineal, además de ser altamente cristalino, con un punto de fusión

de 165 °C, su densidad esta alrededor de 0.9 g/cm3.

Tiene una temperatura de uso que esta entre 100-140 °C. Presenta semejanzas

de resistencia química y eléctrica con los polietilenos mencionados anteriormente,

aunque es menos estable al calor, la luz y los agentes oxidantes. Debido a esto

se debe usar mezclado con antioxidantes y absorbentes de la luz ultravioleta para

su procesado y así obtener un comportamiento a la intemperie satisfactorio.

− −−−−−− CHCHCHCHCHCH 222

3CH 3CH 3CH

fig.2.3 Polipropileno isotactico.

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2.4 APLICACIONES.

Los polietilenos se usan en envases, cables y conductores eléctricos,

artículos domésticos, equipo químico y tuberías.

Muchas de las aplicaciones del polietileno se basan en su buena resistencia

química, regularmente en combinación con otras propiedades. Se emplea en

material de laboratorio químico como vasos de precipitados, embudos, probetas

graduadas, etc.

Debido a sus propiedades eléctricas se utilizan para aplicaciones de alta

frecuencia, como cables coaxiales, cables de micrófono, conductores de conexión

y cables de control.

Tienen excelente resistencia a la corrosión así como a la intemperie y están

aprobadas por las autoridades sanitarias para el agua potable.

El Polipropileno se utiliza en la fabricación de cajas de batería, calefactores,

etc. En general, el Polipropileno se ocupa donde se requiere buena resistencia

química, debido a que es insoluble en todos los disolventes a temperatura

ambiente y se reblandece solamente en los disolventes aromáticos clorados.

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3.0 RECUPERACION DE PLASTICOS.

En los materiales plásticos se tiene un amplio potencial de recuperación; sin

embargo su aprovechamiento no es tan significativo debido relativamente al bajo

precio de los plásticos vírgenes y a la falta de incentivos por parte del estado, para

promover la recolección y los procesos de recuperación, así como las limitaciones

en las tecnologías de separación y de proceso. Aunque la mayoría de los

plásticos pueden ser reciclados, estos presentan una serie de problemas al ser

introducidos al mercado por la poca aceptación de los consumidores y/o la falta de

creación para elaborar productos de interés masivo.

Algunos ejemplos de fabricación de productos con plásticos recuperados son:

mangueras para agua, ductos para instalaciones eléctricas, productos de ornato

(macetas, bancas, sillas, mesas, etc.), tarimas, pilotes para cercas, imitación de

maderas para barandales de patios y jardines, adoquines para pisos, celosías,

ladrillos, maderas imitación para construcción de cabañas y cobertizos,

contenedores, juegos infantiles, etc.

El interés por el reciclado de plásticos a nivel mundial va en aumento, ya que

se ha vuelto una necesidad darle solución de manera redituable a un problema

ambiental que cada día se vuelve mas grave.

3.1 RAZONES PARA LA RECUPERACION.

El reciclaje de plástico representa un gran beneficio al mejoramiento ecológico

y al mismo tiempo genera nuevas industrias que se convierten en fuentes de

trabajo, generando nuevas utilidades.

Las razones principales para recuperar los plásticos son:

• PROTECCIÓN AL AMBIENTE.

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El reciclaje de plásticos contribuye al mejoramiento del ambiente, ya que

ayuda a resolver el enorme problema de los desperdicios plásticos, pues su

degradación es muy lenta, prácticamente imposible.

• ECONOMICAS.

La reducción de costos en los productos obtenidos al incorporar plástico

recuperado en algunos procesos productivos.

Ahorro de energía; el recuperar plástico ahorra el 88% de la energía

requerida para producirlos a partir de petroquímicos.

3.3. LOS PLASTICOS EN LA BASURA.

Es interesante saber que la incorporación de aditivos a las resinas

polimericas, permite su incorporación a un proceso de biodegradación natural.

Conocidos como fotodegradables, estos plásticos tienen un tiempo de vida de 3

meses a un año, dependiendo de la cantidad de aditivo manejado en las resinas

polimericas, y por el ambiente al que vayan a ser desechados. Esta solución es

real y económicamente posible, pero no se puede generalizar a todos los

productos plásticos, ya que dependemos de las características especificas

requeridas para cada uso, por lo que esta alternativa resulta sumamente limitada.

ELEMENTO PORCENTAJE EN PESO

PLASTICO 5-6%PAPEL 25 %

PRODUCTOS ORGANICOS 30%METAL 8%

MISCELANEOS 11%VIDRIO 10%TEXTIL 10%

Tabla 3.1 Composición promedio en peso de la basura en elmundo

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Los plásticos no son los mayores constituyentes de la basura, su

participación es en promedio el 5% en peso de total de la misma. La tabla 3.1

indica la composición típica de la basura en el mundo en donde se aprecia que

los mayores constituyentes son los productos orgánicos, seguidos del papel. Sin

embargo los principales elementos que propician la acumulación de basura en el

ambiente son los materiales de embalaje, que tardan en incoporarse de forma

natural al ambiente. Cabe aclarar que en algunas regiones de los países

industrializados su composición puede duplicarse.

3.4 COMPOSICION DE TERMOPLASTICOS EN LA BASURA. La mayoría de los plásticos contenidos en la basura son del tipo termoplástico y

como combustibles tienen un alto valor energético. El hecho de ser termoplásticos

resulta ventajoso, pues nos permite fundirlos y reutilizarlos nuevamente como

materia prima dándoles un ligero acondicionamiento para que sean reprocesados.

Se puede decir que los termoplásticos representan alrededor del 80% del total

de los desechos plásticos, siendo los más abundantes los polietilenos; esto se

puede ver más específicamente en la tabla 3.2, que nos representa las

composiciones de plásticos en la basura.

ELEMENTO PORCENTAJE RELATIVO

POLIETILENOS 45% al 55%

POLIPROPILENO 6% al 12%

POLICLORURO DE VINILO 5% al 15%

POLIESTIRENOS 8% al 15%

PET 12% al 20%

OTROS PLASTICOS Pequeñas cantidades

3.5 CLASIFICACIÓN DE LOS DESECHOS PLASTICOS.

Los desechos plásticos son clasificados en tres grandes grupos:

Tabla. 3.2 Composición relativa de termoplásticos en la basura.

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• Industrial; se localizan en empresas, por lo general son autoreciclados, su

abasto es limitado, son limpios y de la misma especie.

• Comercial; son localizados principalmente en comercios y tiendas de

autoservicio, su abasto es limitado, son limpios y generalmente de la misma

especie.

• Postconsumo; estos son localizados en la basura, se tiene mucha

disponibilidad con alta dispersión pero, su acopio es costoso.

Los tres grupos de desechos plásticos pueden ser concentrados en gran

medida en los centros de acopio para después ser reciclados en su mayoría.

3.5.1 CLASIFICACION SEGÚN SU ASPECTO.Esta clasificación es de importancia en el reciclado de plásticos ya que nos

permite saber el porcentaje de plástico que puede estar limpio o contaminado, de

tal manera que nosotros podamos tomar alguna decisión acerca del proceso de

reciclado que deseamos llevar a cabo. Generalmente se clasifican en sucios,

limpios, contaminados o impresos, la tabla siguiente nos muestra los porcentajes

en que se encuentran los plásticos según su clasificación.

CLASIFICACIÓN PORCENTAJE

SUCIOS 54%

IMPRESOS 10%

CONTAMINADOS 11%

LIMPIOS 25%

Solo el 25% de los plásticos esta limpio y podría ser reprocesado nuevamente

sin tantos problemas; sin embargo, el plástico que no esta limpio, requiere de un

adecuado proceso de reciclaje para su reutilización. El plástico contaminado

representa mayores problemas en su recuperación y por lo general resulta mejor

incinerarlo.

Tabla 3.3 Clasificación dedesperdicios plásticossegún su estado.

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3.6 GENERACION DE DESECHOS PLASTICOS EN EL MUNDO.

En el mundo se generan 1000 millones de toneladas anuales de desechos

sólidos. El principal generador de estos desechos es Estados Unidos con 260

millones de ton/año México ocupa el décimo lugar de generación de desechos

sólidos con 29 millones de toneladas anuales.

La generación de los desechos plásticos en el mundo alcanza los 50 millones

de toneladas, siendo esto el 5% del total de los desechos sólidos en el mundo.

Nuestro país genera 1,500,000 ton/año que equivalen al 3% de esos desechos

plásticos. La tabla 3.3 nos da un panorama de los principales generadores de

desechos plásticos en el mundo.

PAIS MILES DE

TON/AÑO.

PORCENTAJ

E

%

USA 13 26

JAPON 5.75 11.5

ALEMANIA 3 6

BRASIL 2.75 5.5

URSS 2.5 5

CHINA 2.5 5

REINOUNIDO

1.75 3.5

ITALIA 1.5 3

BELGICA 1.5 3

MEXICO 1.5 3

OTROS 14.25 28.5

3.7 GENERACION DE DESECHOS PLASTICOS EN MEXICO.

Tabla 3.3 Generación de desechos plásticos en el mundo, paraun total de 50 millones de toneladas anuales.

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La generación de los desechos plásticos en nuestro país incluyendo las

importaciones, se clasifica en tres grandes sectores, el industrial, el comercial y el

de postconsumo; siendo, el sector de postconsumo el principal generador con

un 60% del total de los desechos plásticos. La tabla 3.4 nos muestra claramente

la contribución de cada sector para un total de 1,500,000 ton/año generadas en

1996.

CONTRIBUCIONSECTOR MILES DE

TONELADASPORCENTAJ

E

INDUSTRIAL 450 30%

COMERCIAL 150 10%

POSTCONSUMO 900 60%

En 1997, el consumo de plástico fue de 2,400,000 ton/año, de las cuales se

generaron 1,500,000 ton/año. de desperdicios plásticos. Actualmente se reciclan

680,000 ton/año. De estas, 240,000 ton/año son susceptibles de reprocesamiento

directo y solo 440,000 ton/año son reciclados a partir de desperdicios. Finalmente

se envían a la basura 820,000 ton/año. Lo anterior se esquematiza en la siguiente

figura (figura 3.3).

Tabla 3.4 Contribución de los desechos plásticos dividido en tressectores, incluyendo importaciones. México 1996.

PRODUCCION

IMPORTACI

EXPORTACI

CO

NSU

MO

2,40

0,00

0 T

ON

.

USODURADERO

900 MIL TON.

DES

PER

DIC

IOS

DESPERDICIO SUSCEPTIBLE DEREPROCESAMIENTO

240 000 TON.

DESPERDICIOS RECICLADOSACTUALMENTE

440 000 TON.

BASURA820 MIL TON.

Figura 3.3 Representación esquemática delos desperdicios plásticos en México,correspondiente a 1997.

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3.8 GENERACION DE DESECHOS SOLIDOS EN LA ZONA METROPOLITANA.

En la zona Metropolitana de la Ciudad de México se producen 19000 toneladas

de basura diariamente y se estima que estos datos se incrementarán ha 25000 ton

al día para el año 2000. Ahora bien la mayor cantidad de esta basura proviene de

las casas, comercios y mercados, tal y como lo muestra la tabla 3.5.

De las 19000 toneladas de basura generadas diariamente el 5% corresponde a

plásticos dando un total de 950 toneladas por día.

En 1950 se generaban 0.37 kg. de basura al día, en cambio se estima que en

la actualidad cada individuo genera un kilogramo diario de basura. Este

incremento se justifica esencialmente, por el desarrollo de la misma sociedad,

puesto que la solvencia económica de una familia determinará el grado de

consumo, y en consecuencia la cantidad de desechos sólidos.

Los habitantes y visitantes de la Ciudad de México generaron

aproximadamente 12 mil toneladas diarias de desechos sólidos, siendo esto, más

De 4 millones de toneladas al año; sin embargo el 80% es potencialmente

aprovechable, convirtiendoce en un recurso de aprovechamiento para la sociedad.

La generación de basura al día por delegación en la Ciudad de México durante

1995 se da en la tabla 3.6, en ella se observa que la principal delegación

generadora de basura es Iztapalapa con aproximadamente 1,990 toneladas,

seguida de la delegación Cuahutémoc con 1,443 toneladas y Gustavo A. Madero

PROCEDENCIA PORCENTAJECASAS 43%COMERCIOS 23.5%MERCADOS 10.4%HOSPITALES 10.6%ACTIVIDADESDIVERSAS

12.5%

Tabla 3.5 Procedencia de la basura en el áreaMetropolitana.

20


con 1,431 toneladas. Esto nos permite considerar la delegación de Iztapalapa

como principal zona de aprovechamiento de los desechos plásticos que equivalen

a 99.529 toneladas por día.

ADELEGACION BASURA PRODUCIDA(kg.)

ALVARO OBREGON 606,885AZCAPOZALCO 611,408BENITO JUAREZ 582,528COYOACAN 635,272CUAJIMALPA 111,722CUAHUTEMOC 1,443,200GUSTAVO A. MADERO 1,431,160IZTACALCO 519,079IZTAPALAPA 1,990,589MAGDALENA CONTRERAS 249,496MIGUEL HIDALGO 703,857MILPA ALTA 68,840TLAHUAC 204,821TLALPAN 454,534VENUSTIANO CARRANZA 1,132,116XOCHIMILCO 251,493TOTAL 11,000,000

Tabla 3.6 Generación diaria de basura por delegación en la Ciudad deMéxico, en 1995.

21


4.0 ANALISIS DE MERCADO EN MEXICO.

La producción de materias primas plásticas esta dada por una industria joven

que ha evolucionado en una forma acelerada.

4.1 CAPACIDAD INSTALADA.

La capacidad instalada de materias primas plásticas en nuestro país va en

aumento y esto nos permite poder obtener una mayor cantidad de materias

primas. En 1989 la capacidad instalada era de 1,460,000 toneladas, obteniendo

un despegue significativo en

1991y 1992, como lo indica la

gráfica 4.1. Finalmente para el

año de 1998 ya se habían

alcanzado las 2,800,000

toneladas, notando con esto un

crecimiento acelerado a lo largo

de estos años. Se estima que

para el año 2000 se alcancen

las 3,200,000 toneladas.

En 1996 la capacidad instalada

nacional total de materias primas

plásticas fue de 2,450,000 toneladas.

Ocupando el primer lugar el PVC con

17.3% seguido de Polietileno de Baja

Densidad con el 12.7% y el PET

también con 12.7%. El Polietileno de

Alta Densidad represento el 8.2% con

200 mil ton./año y el Polipropileno el

12.2% con 300 mil ton/año, tal y como

se presenta en la tabla 4.1, en

CLASIFICACIÓN

MILES DETON.

PORCENTAJE%

PEBD 310 12.7PEAD 200 8.2PVC 415 17.3PP 300 12.2PS 190 7.8PET 310 12.7TERMOFIJOS 535 21.8TECNICOS 60 2.4OTROS 130 4.9

Gráfico 4.1 Capacidad instalada de plásticos en México durante losúltimos diez años.

CAPACIDAD INSTALADAMATERIAS PRIM AS

14601570

1830

2150 2170 2250 23302450

26002800

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

Tabla 4.1 Distribución de la capacidad instalada de losdiferentes Plásticos en México para 1996.

22


donde se muestra la capacidad instalada de materias primas plásticas en nuestro

país.

4.2 PRODUCCION.

La producción de materias primas plásticas ha presentado un notable

crecimiento en los últimos cuatro años como lo muestra la gráfica 4.2, observando

que en los años de 1993 y 1994 el crecimiento fue de 2% a 3% resultando poco

relevante. A partir de 1995 se comenzó a tener nuevamente un crecimiento

significativo. En 1996 se dio un crecimiento notable del 9% comparado con 1995,

alcanzando índices nominales las plantas de PEMEX e IDELPRO produciendo

Polipropileno, al mismo tiempo en la producción de PET las plantas EASTMAN y

Celanece Mexicana.

Se estimo un crecimiento positivo del 10% en 1997 y del 8% en 1998,

considerando la nueva planta de SHELL productora de PET y las de BASF

productoras de Poliestireno.

En 1996 la producción total de plástico fue de 1.95 millones de toneladas de

las cuales el 16% corresponde al Polietileno de Baja Densidad (PEBD) con

310 mil toneladas, otro 10% fue de Polietileno Alta Densidad con 200 mil ton. y el

Polipropileno presento un 14% con 270 mil ton. esto se representa claramente en

la tabla 4.2 mostrando en forma clasificada la producción total de plástico en

México.

Gráfica 4.2 Aumento de la producción de materia prima plástica ennuestro país en el periodo de 1989-1998.

P RO DUCCIO N DE M AT ERIAS P RIM A SP L AS TICAS EN M EX ICO

1 1 0 01 2 5 0

1 4 0 01 6 0 0 1 6 5 0 1 6 9 0

1 7 9 01 9 5 0

2 1 5 02 3 0 0

0

500

1000

1500

2000

2500

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

MIL

ES D

E TO

NEL

ADAS

23


CLASIFICACION MILES DETON.

PORCENTAJE.

%PEBD 310 16PEAD 200 10PVC 385 20PP 270 14PS 125 6PET 210 11TERMOFIJOS 315 16TECNICOS 53 3OTROS 82 4

4.3 IMPORTACIONES.

Los plásticos que más se importan ha nuestro país son: el Polietileno de Alta

Densidad, Polietileno Lineal de baja densidad y Polipropileno, así como grados

especiales de diversos polímeros; debido a la tendencia de crecimiento de los

sectores electrodoméstico, automotriz y agrícola, se estima que las importaciones

seguirán creciendo.

La gráfica 4.3 nos muestra el

comportamiento de las

importaciones de materia prima

plástica durante los últimos años.

De 1989 a 1993 se observa un

acelerado crecimiento y en 1994

se presenta una reducción del

0.047% con respecto al año

anterior, situándose en las

610 mil ton/año. En los años

Tabla 4.2 Distribución de producción de materia prima plástica. México 1996. Para un total de 1.95 millones de ton/año.

Gráfica 4.3 Muestra las importaciones en el periodo de 1989 a1998. En México.

340410

480

570640 610 630 660

700750

0

100

200

300

400

500

600

700

800

MIL

ES

DE

TO

N.

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

IMPORTACIONES DE MATERIA PRIMAPLASTICA. MEXICO.

24


siguientes se observa nuevamente un crecimiento, llegando en 1998 a las

750 mil ton/año.

En 1996 se importaron 165

mil toneladas de Polietileno de

Alta Densidad representando el

25.2% del total de las

importaciones, seguido del

Polietileno Lineal de Baja

Densidad (PELBD) con 120 mil

toneladas que representan

representaron el 18.3% y el

Polipropileno un 11.4% con

55 mil toneladas tal y como se indica en la tabla 4.3, que muestra la cantidad

importada de las principales materias primas plásticas en nuestro país en 1996.

4.4 EXPORTACIONES

A partir de 1994 las importaciones de materias primas plásticas han

presentado un crecimiento superior al 10%, como se ilustra en la gráfica 4.4;

en 1997 se exportaron 460 mil toneladas y se estimaron 520 mil toneladas

para 1998.

Los plásticos que más se

exportan son el PVC, PET y

PP.

En 1996 se exportaron 400

mil toneladas de las cuales 45

mil toneladas fueron de

Polipropileno (PP), 45 mil

toneladas de Polietileno de Alta

Densidad (PEAD) y 15 mil

CLASIFICACION MILES DETON/AÑO.

PORCENTAJE%

PELBD 120 18.3PEAD 165 25.2PVC 8 1.2PP 75 11.4PS 57 8.7PET 30 4.6TERMOFIJOS 74 11.3TECNICOS 31 4.7

Tabla 4.3 Importación de materias primas plásticas. México, 1996.

Gráfica 4.4 Exportaciones de materia primas plásticas en losúltimos 10 años.

190240

290

360310 300

350400

460

520

0

100

200

300

400

500

600

MIL

ES D

E TO

N.

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

EXPORTACIONES DE MATERIA PRIMAPLASTICA. MEXICO.

25


toneladas de Polietileno de baja Densidad (PEBD).

La materia prima plástica

que más se exporto fue el

PVC con 140 mil toneladas

equivalentes al 41% del total

de estas exportaciones. Lo

anterior puede observarse a

detalle en la tabla 4.4, donde

se presentan las exportaciones

de materias primas plásticas

durante 1996.

4.5 CONSUMO APARENTE DE MATERIAS PRIMAS PLASTICAS.

El consumo de materias primas plásticas en nuestro país ha aumentado en

mayor o menor medida en los últimos años. En el periodo de 1990 a 1992 el

consumo aparente presentó un incremento superior al 10% y, para 1994 este

incremento disminuyo considerablemente llegando al 1.5%.

A partir de 1995 se registró

nuevamente un aumento

progresivo; tal y como se

muestra en la gráfica 4.5.

En 1997 se consumieron

2,600,000 toneladas con un

aumento del 9.1%, y para

1998 se alcanzó el 8.3% con

2,600,000 toneladas.

CLASIFICACION MILES DE TON/AÑO.

PERCENTAJE %

PVC 140 41PEAD 45 13PEBD 15 4

TECNICOS 28 8TERMOFIJOS 9 3

PET 35 10PS 25 7PP 45 13

OTROS 3 1

Gráfica 4.5 Consumo aparente de materias primas plásticas enMéxico, Durante el periodo de 1989 a 1998.

1,2401420 1626

18201970 2000 2065 2200

24002600

0

500

1,000

1,500

2,000

2,500

3,000

MIL

ES

DE

TO

N.

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998

CONSUMO APARENTE DE MATERIAS PRIMAS

Tabla 4.4 clasificación de exportaciones en México durante 1996.

26


Entre los plásticos que más

destacan por su consumo son,

primeramente el Polietileno de

Baja Densidad, seguido del

Polietileno de Alta Densidad,

posteriormente le siguen el

Cloruro de Polivinilo,

Polipropileno y Poliestireno.

La tabla 4.6 detalla el

consumo de materias primas

plásticas en México durante 1996,

destacando el Polietileno de Alta

Densidad con el 14.8% de las 2,200,000 toneladas consumidas ese año.

4.6 CONSUMO APARENTE POR TIPO DE PROCESO.

En nuestro país la mayoría de las empresas concentran su actividad en los

procesos de extrusión, inyección y soplado; estos procesos, representan

alrededor del 75% del total de materia prima plástica transformada, el 25%

restante se distribuye en procesos como moldeo rotacional, calandreo y

espumado, entre otros.

La tabla 4.6 nos muestra el consumo

aparente por tipo de proceso durante 1997.

En ella se destaca el proceso de extrusión

como principal consumidor de materia

prima con 925 mil toneladas, también se

puede observar que el

proceso de moldeo rotacional solo

presentó un consumo de 30 mil

toneladas. Esto se debe al tipo de

CLASIFICACION MILES DETON/AÑO.

PORCENTAJE%

PEBD 348 16.6PELBD 120 4.8PEAD 325 14.8PVC 248 11.9PP 285 13.2PS 154 7.3PET 170 6.5TERMOFIJOS 378 16.8TECNICOS 52 2.2OTROS 120 5.0

PROCESO MILES DETON/AÑO.

EXTRUSION 925

INYECCIÓN 500SOPLADO 430

CALANDREO 70

MOLDEOROTACIONAL

30

OTROS 530Tabla 4.6 Consumo aparente por tipo de proceso.México, 1997.

Tabla 4. 5 Consumo aparente de materias primas plásticas enMéxico, para un total de 2,200,000 toneladas durante 1996.

27


mercado al que se destina ya que sus

aplicaciones se destinan

principalmente a la producción de

artículos voluminosos pero con un

consumo relativamente bajo de piezas

ya confeccionadas.

La gráfica 4.6 nos muestra un

panorama amplio de los porcentajes

del consumo aparente por tipo de

proceso que se registraron en nuestro

país durante 1997.

4.7CONSUMO NACIONAL APARENTE POR SECTOR DE DESTINO.

El consumo aparente de plásticos se ha segmentado en varios sectores. Esta

segmentación se ha definido de acuerdo ha sociedades Alemanas, Japonesas y

Americanas principalmente ya que son los lideres en el consumo de los polímeros,

con el objetivo de uniformizar conceptos y que estos puedan ser aplicados a cada

mercado.

SECTOR Consumo(ton/año).

Porcentaje%

ENVASE 1,050,000 42.3CONSUMO 465,000 18.7CONSTRUCCIÓN 350,000 14.1MUEBLES 160,000 6.5INDUSTRIAL 125,000 5ELECTRICA YELECTRONICA

120,000 4.8

TRANSPORTE 80,000 3.2ADHESIVOS 60,000 2.4AGRICOLA 50,000 2MEDICO 25,000 1

Gráfica 4.6 Distribución del consumo aparente demateria prima plástica, por tipo de proceso en nuestropaís durante 1997.

CONSUMO NACIONAL POR TIPO DEPROCESO

INYECCIÓN20%

SOPLADO17%

EXTRUSIÓN38%

OTROS21%

CALANDREO3%

MOLDEOROTACIONAL

1%

TABLA 4.7 Consumo nacional aparente por sector de destino. México, 1997. El sectorque destaca por su cantidad de consumo es el de envases seguido del sector deconsumo.

28


La tabla 4.7 representa el consumo nacional aparente por sector de destino y

muestra que las principales ramas económicas de mayor demanda en la

manufactura de plásticos se da en los sectores de envases, empaques,

construcción y consumo, siendo el sector de envases el de mayor demanda.

4.8 CONSUMO DE PLASTICO EN EL MUNDO.

En 1996 se alcanzaron 125 millones de toneladas en la producción mundial

de plástico y se estima que para el año 2000 se alcancen 160 millones de

toneladas.

Es importante observar que Estados Unidos de América ocupa el primer

lugar de consumo de plásticos a nivel mundial y además es el socio comercial

más importante de México.

La figura 4.1 y la gráfica 4.8 nos muestran un panorama del consumo de

plástico en el mundo, observándose que los principales consumidores son

USA y Europa; en cambio, el consumo de nuestro país es relativamente bajo

alcanzando el 2% de consumo total de plásticos en el mundo.

Región Consumo(millones de ton/año).

USA 35MEXICO 2.2EUROPA 35SUDAMERICA 8.8AFRICA 5ASIA 30CANADA 4OTROS 4Tabla 4.8 Consumo mundial de plástico, en millones detoneladas, presenta a USA y Europa con el mayor consumo,

29


4.9 DISTRIBUCIÓN NACIONAL DE MANUFACTURA PLASTICA.

En nuestro país existen aproximadamente 2,500 empresas correspondientes al

sector de fabricación de manufacturas plásticas, la mayoría de estas empresas

productoras utilizan resinas comúnmente conocidas como de “ gran tonelaje”

(polietilenos, Polipropileno, Poliestireno, PET y PVC). Sin embargo existen

empresas que transforman el plástico de ingeniería satisfaciendo mercados tales

como el eléctrico, automotriz, etc.

En el Distrito Federal y el

Estado de México se encuentra la

mayor cantidad de centros de

producción de manufacturas

plásticas que en conjunto alcanzan

el 57% de los establecimientos, le

siguen Jalisco con el 13% y

Nuevo León con el 12%.

Chihuahua, Tamaulipas, Coahuila

y baja California Norte son otros

centros productores importantes ligados a la industria maquiladora de

exportación; esto se detalla en la gráfica 4.6.

En México las oportunidades de desarrollo de nuevas empresas de

transformación es muy grande, y principalmente en el sur del país, que es donde

las industrias aun no se establecen masivamente.

4.10 ESTUDIO DE MERCADO.El estudio de mercado tiene como objetivo cuantificar el numero de

individuos, empresas y otras entidades económicas generadoras de una demanda

que justifique la puesta en marcha de un determinado programa de producción de

bienes o servicios, sus especificaciones y el precio que los consumidores estarían

dispuestos a pagar por ellos.

Gráfica 4.6 Distribución de centros de manufactura plástica enMéxico, para las 2,500 empresas correspondientes al sector defabricantes de manufacturas plástica.

DISTRIBUCION NACIONAL DE MANUFACTURASPLASTICAS

D.F.40%

NuevoLeón12%

Edo deMéxico17%

Jalisco13%

Puebla2%

Otros12%Guanajuato

4%

30


Sirve de base para decidir si se lleva o no adelante la idea inicial de

inversión; pero además, proporciona información indispensable para

investigaciones posteriores del proyecto, como los estudios para determinar su

tamaño, localización e integración económica.

También permite identificar los elementos que se deben tomar en cuenta no

solo en la evaluación del proyecto de inversión, si no en la estrategia de

construcción y operación de la unidad económica que se analiza.

Nosotros tenemos como producto definido tanques y contenedores

rotomoldeados de polietileno de alta y baja densidad con Polipropileno ( HDPE,

LDPE y PP respectivamente ), a partir de reciclado.

ANALISIS DELMERCADO

ANALISIS DE ANALISIS DE ANALISIS DE ANALISIS

LA OFERTA LA DEMANDA LOS PRECIOS DE LA

(PRODUCCION) (VENTA) COMERCIA- LIZACION

CONCLUSIONES DE

ANALISIS DE MERCADO

Cuadro 4.1- Marco de estudio para el mercado.

31


4.11 ANÁLISIS DE LA OFERTALa oferta es la cantidad de bienes o servicios que cierto numero de

proveedores están decididos a poner a disposición del mercado en un precio

determinado.

La oferta al igual que la demanda, opera en función de una serie de

factores, como el precio del producto en el mercado y otros.

La demanda de nuestro producto no esta saturada ( tinacos rotomoldeados

), pues su uso no se centra exclusivamente en los inmuebles en construcción, sino

también en inmuebles ya construidos que requieren reemplazamiento de tinacos,

así como en establecimientos domésticos y de negocios que se previenen contra

la actual escasez de agua, con una cisterna - tinaco y también su uso industrial. La

producción de tinacos de plástico se destina principalmente a la construcción de

viviendas y también se atiende a los negocios en general, oficinas y escuelas,

entre otras.

La demanda de los tinacos de plástico ha crecido moderadamente, sobre

todo la exportación a Alemania, Belice, Colombia, Costa Rica, El Salvador,

Estados Unidos, Guatemala, Honduras y Nicaragua.

Es necesario analizar los factores cualitativos y cuantitativos que influyen en

la oferta. Al respecto, resulta indispensable conocer la cantidad de productores o

suministradores del producto o servicio y su tendencia a incrementarse o

disminuir, con el objeto de analizar en detalle a las empresas competidoras que

podrían afectar en el futuro la marcha y fortalecimiento de nuestra empresa.

Dentro de los principales productores a nivel nacional para el giro ( tinacos

rotomoldeados ) destacan:

Rotoplas, S.A. de C.V., Platinak, S.A. de C.V., Mexalit Ind. S.A. de C.V.,

Plásticos Rex, S.A. de C.V., Eureka, S.A. de C.V.

32


ANALISIS DE LA OFERTA DE LA REGION O LOCALIDAD

Productor LocalizaciónGrado de

utilización de lacapacidadinstalada

Precio delproducto

( tanques )

Volumen deproducción

Rotoplas S.A de C.V

Anahuac C-91CP 04950

84 %450 lt. $ 736600 lt. $ 912750 lt. $ 9891100 lt. $ 13192500 lt. $ 2659

de 4000a

5000tinacos

mensualmente.

PlastinakS.A de C.V

Av. Central 202 92 %450 lt. $ 528.5600 lt. $ 658750 lt. $ 7091100 lt. $ 9492500 lt. $ 2030

de 2500a

3000tinacos

mensualmente

Plásticos RexS.A de C.V.

Av. F.F.C.C.Cuernavaca

1230 CP 01080

90 %450 lt. $ 444.9600 lt. $ 572750 lt. $ 635.61100 lt. $ 826.2

de 3000a

4000tinacos

mensualmente

EurekaS.A. de C.V.

Aniceto Ortega1230 CP 03100

87 %450 lt. $ 590.4600 lt. $ 726.5750 lt. $ 797.51100 lt. $ 1098.42500 lt. $ 2434.1

de 400a

600tinacos

semanalmente.

PlastienvasesS.A. de C.V.

Av. Hidalgo No. 101, Frac.Ind. Cartagena,Tultitlán, Edo.

México.

85 % 220 lt. $ 240.00100 lt. $ 168.00

de 3000a

5000tinacos

mensualmente

Mexalit Ind.S.A de C.V.

Bosque ElRuelos 168CP 11700

85 %450 lt. $ 602600 lt. $ 735750 lt. $ 8761100 lt. $ 13192500 lt. $ 2030

de 3500a

4000tinacos

mensualmente.

Cuadro No. 4.2- Análisis de la oferta de la Región o Localidad, mostrando alproductor, su localización, su utilización de la capacidad instalada, sus precios y suproducción en un tiempo determinado.

33


4.12 ANÁLISIS DE LA DEMANDA.

Se entiende por demanda a la cantidad de bienes o servicios que el

mercado requiere o reclama para lograr satisfacer una necesidad especifica a un

precio determinado.

El análisis de la demanda tiene como propósito determinar y medir cuales

son las fuerzas que afectan al mercado con respecto a un bien o servicio, así

como establecer las posibilidades de producto proyectado en la satisfacción de

dicha demanda, la cual opera en función de una serie de factores, como: el precio

en términos reales, el nivel de ingresos de la población y los precios de sustitutos

o productos complementarios.

La distribución geográfica de nuestro producto es en el valle de México, así

como las zonas cercanas a la localización de la planta (zona de Los Reyes La

Paz).

Se toman en consideración los siguientes aspectos para así proyectarlos al

mercado:

• El uso actual del producto y otros campos de empleo alternativo.

• La forma del recipiente rotomoldeado: en mercados altamente

competitivos, un recipiente que ahorra espacio y muestra un diseño

interesante podría aumentar las ventas.

• El cumplimiento de las normas sanitarias y de calidad es importante

tanto para los productores existentes en el mercado como para

nosotros que pretendemos introducirnos en el.

Se ha observado que la demanda por tanques de plástico ha venido

creciendo en el sector público, esto gracias a que por ser un producto de fácil

manejo y traslado, además de no ser tóxico, causa mayor impacto en la sociedad.

Es apreciable en cuanto al nivel de producción de las empresas que la

demanda por estos productos esta constantemente en aumento, y que la

producción estimada para el año 2000 será de un incremento del 14% en base a

1999.

34


Productor Principalesusos delproducto

Otros camposde empleo

Forma delempaque

Cumplimientode las normas

sanitarias.

RotoplastS.A de C.V

tanquescontenedores

de agua.

En la industriaquímica y en el

sectorganadero.

Tanquescilíndricos de

espaciodefinido, con

tapa.

si cumple

PlastinakS.A de C.V

recipientes dealmacenamiento de líquidos

diversos

Usadostambién comocontenedores

de basura

recipientes deforma

cilíndrica, contapa.

si cumple

Plásticos RexS.A de C.V.

recipientes ycontenedores

de fluidosvariados

Usosdomésticos yde jardinería y

limpieza

formasvariadas de los

recipientes,con tapa.

si cumple

EurekaS.A. de C.V.

tanquescontenedores

de agua.

Almacenamiento de productos

químicos yaguas

residuales.

Formacilíndrica en

principio,aunque existen

otras formasdel producto,con tapa deseguridad.

Si cumple

PlastienvasesS.A de C.V.

Recipientescontenedoresde productos

químicos

Contenedoresde basura, de

almacenamiento de agua, etc.

formacilíndrica, con

tapa deseguridad.

Mexalit Ind.S.A de C.V.

uso doméstico uso industrial yganadero

formacilíndrica, con

tapa.

si cumple

Cuadro No. 4.3- Utilización de los productos de las principales industriasdel giro ( tinacos rotomoldeados ), así como su presentación en el mercado y sucumplimiento con las normas de seguridad.

35


5. PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN.A la par del descubrimiento y síntesis de los materiales plásticos, la

creatividad del hombre ha ideado formas para moldearlos con el objeto de

satisfacer sus necesidades.

A la fecha se cuenta con la existencia de cientos de polímeros patentados;

de ellos aproximadamente 30 son imprescindibles. Los productos manufacturados

con plásticos, son obtenidos por mas de 20 procesos de moldeo distintos,

aproximadamente 10 gobiernan la mayor parte del volumen de plásticos

transformados.

Una clasificación de los procesos de transformación se basa en los cambios

del estado que sufre el plástico dentro de la maquinaria. Así, podemos encontrar la

siguiente división:

• Procesos primarios.

• Procesos secundarios.

En el primer caso el plástico es moldeado a través de un proceso térmico

donde el material pasa por un estado liquido y finalmente se solidifica. En los

procesos secundarios se utilizan medios mecánicos o neumáticos para formar el

articulo final sin pasar por la fusión del plástico.

Con base a estos criterios los procesos de transformación principales se

clasifican como:

• Extrusión.• Inyección.• Soplado.• Calandreo.• Moldeo rotacional• Etc.

5.1- EXTRUSIÓN.Es un proceso continuo en que la resina es fundida por la acción de la

temperatura y fricción, es forzada a pasar por un dado que le proporciona una

forma definida, y enfriada finalmente para evitar deformaciones permanentes. Se

fabrican por este proceso: tubos, perfiles, películas, mangueras, lamina, filamentos

y pellets.

36


Los productos obtenidos por extrusión deben tener una sección transversal

constante en cualquier punto de su longitud. La mayor parte de estos productos

requieren procesos posteriores con el fin de habilitar adecuadamente el articulo.

En México el proceso de extrusión es el mas importante tomando en cuenta el

volumen de plástico transformado. En 1995, mas del 50% de todo el plástico

moldeado se obtuvo por este proceso, sin considerar que los procesos de soplado

y termoformado involucran una fase de extrusión.

5.2- INYECCIÓN.Es un proceso intermitente para producir piezas de plástico que consiste

básicamente de: un sistema de fusión y mezclado de la resina, diseñado para

expulsarla a alta presión una vez que se encuentra en estado líquido; un molde

metálico hecho de dos o mas piezas, cuya cavidad tiene la forma exterior de la

pieza deseada y; un sistema de cierre de molde que evita que este se abra al

recibir la presión interna del plástico fundido.

Para agilizar el ciclo productivo de la maquina se usa un sistema de

enfriamiento de molde, que es un elemento periférico.

Es uno de los procesos de mayor interés por la cantidad de artículos que se

producen y de resina consumida. La inyección ocupa el primer lugar en cuanto al

numero de equipos en funcionamiento. Se caracteriza también por producir piezas

con mayor valor agregado que la extrusión.

5.3.- SOPLADO.Es un proceso discontinuo de producción de recipientes y artículos huecos,

en donde una resina termoplástica es fundida, transformada en una preforma

hueca y llevada a un molde final en donde, por introducción de aire a presión en

su interior se expande hasta tomar la forma del molde, se enfría y se expulsa

como un articulo terminado.

Para la producción de preforma, se puede considerar la mitad del proceso

como conjunto y utilizando el proceso de inyección o extrusión, permitiendo que el

37


proceso de soplado se divida en dos grupos distintos: inyección-soplo y extrusión-

soplo.

Este proceso se puede considerar como el productor de artículos de vida

útil corta, ya que aun teniendo en cuenta que por este proceso se obtiene grandes

recipientes industriales de hasta 10,000 litros, tanque de combustible

automotrices o contenedores no desechables para líquidos en general, el mayor

porcentaje ( en volumen ) de las formas obtenidas están dirigidas al envase de

productos de vida de anaquel breve, que en muchos casos no llega a una semana

cuando se trata de alimentos.

5.4- CALANDREO. Es un proceso de transformación para la producción de laminas y películas,

por medio de un sistema de cilindros que comprimen el material preplastificado

para llevarlo al espesor deseado, pasando después a otra serie de rodillos para

enfriar el producto.

A pesar de la alta productividad de la maquinas de calandreo, la cantidad

de material calandreado no es comparable al consumo de plásticos de otros

procesos, como la extrusión, la inyección o el soplado. No obstante, el proceso

tiene sectores de mercado asegurados, e incluso se estima que en los siguientes

años continuara el crecimiento del plástico por este proceso, ya que sirve a

sectores muy dinámicos como: la construcción ( linóleum, losetas, papel tapiz ),

empaque ( lamina para blister ) y consumo ( película para pañal desechable ).

5.5- MOLDEO ROTACIONAL. El rotomoldeo o moldeo rotacional es un proceso intermitente para la

producción de cuerpos huecos.

Consiste en el calentamiento de un polímero en polvo o líquido, dentro de

un molde que gira, en donde el material de distribuye y se adhiere en toda la

superficie interior del molde; posteriormente, se enfría todo el sistema y se abre el

molde para extraer la pieza terminada.

38


La baja productividad del proceso de rotomoldeo, en comparación con el

soplado, provoca que el principal campo de aplicaciones de moldeo rotacional,

este dirigido a la fabricación de contenedores de mayor volumen por las altas

inversiones necesarias para maquinas de soplado de gran volumen y en la

producción de artículos de plastisol ( PVC ), por que este no puede transformarse

en maquinas de soplado.

Con respecto a otros procesos de transformación, el impacto en el mercado

para el rotomoldeo es relativamente bajo. Sin embargo, es importante notar que

tiene sectores bien definidos, como la producción de tinacos y cisternas, que

desplaza definitivamente al asbesto y fibra de vidrio. La creatividad y el diseño son

las principales herramientas para seguir ganando mercados.

6. MOLDEO ROTACIONAL CON POLIETILENOS DE DESECHO

6.1 ANTECEDENTES DE MOLDEO ROTACIONAL. En el siglo XlX el hombre empezó a preocuparse por obtener materiales

moldeables, los cuales tuviesen propiedades tal que con ellos se desarrollaron una

gran variedad de artículos a una rapidez mucho mayor, comparada con los

materiales ya existentes. Así se encontraron materiales orgánicos adaptables, los

cuales por su moldeabilidad son actualmente conocidos como plásticos.

Uno de los principios de estos materiales fue hacia 1909 donde Leo

Baekeland, obtuvo la primera resina sintética conocida como bakelita y a partir de

ese año se desarrollaron a nivel comercial muchos otros plásticos.

Para la petroquímica el consumo para plásticos es del 23.2% de la

producción secundaria y el 31.3% de la petroquímica básica. En forma de insumos

el 60% de la producción manufacturera plástica se traslada a otros sectores.

En México después de 1974, se ha tenido un incremento significativo en la

producción de rotomoldeado colocándolo a la vanguardia en el mercado.

Dentro de los productos de rotomoldeado, lo que más resalta es la

producción de contenedores de gran volumen los cuales compiten en el mercado

contra la fabricación de contenedores hechos de fibra de vidrio y asbesto.

39


Se conoce a la técnica de moldeo rotacional como una técnica que ha

obtenido ventajas significativas, permitiendo la producción de artículos hechos de

una sola pieza. El uso de termoplásticos de alto desempeño, asegura que este

proceso siga creciendo y su aceptación sea mayor dentro de la industria. Entre

los materiales más utilizados encontramos al polietileno de alta y baja densidad

así como también al Polipropileno.

La técnica de rotomoldeo también es ideal para recubrir el interior de

estructuras complejas aplicando una capa uniforme de material plástico.

Así el rotomoldeo es un proceso de cubrimiento y movimiento, no hay

esfuerzos de corte tan importantes como en la extrusión ni fuerza centrifuga en

operación o lanzamiento de material.

La viscosidad del polímero es tal, que nunca se convierte en líquido,

evitando salpicar. El proceso en sí, no somete a una fuerza o presión al material,

dando como resultado un recubrimiento en el molde libre de estress, es decir que

el proceso es por gravedad.

Debido a que se desea un recubrimiento unifiorme, hay una serie de

variables que deben ser controladas. Cada una de ellas tiene un efecto en la

consistencia y grosor del recubrimiento tales como la relación en la rotación, el

tiempo, la temperatura, la conductividad térmica del metal (esto referido al molde)

y la geometría del molde.

En base a la materia prima tenemos que el polietileno es usado en baja

temperatura y baja corrosión química. Esto incluye agua de mar, algunos ácidos y

cáusticas a temperaturas de hasta 82 0C (180 0F).

Actualmente se usan copolímeros especialmente sintetizados para el

moldeo rotacional.

6.2 PRODUCTOS DEL GIRO.

Dentro del giro a ejercer se pueden desarrollar los siguientes productos.

- Contenedores: La principal producción se basará en este tipo de productos ya

que lo que se desea obtener es, en base a materia prima reciclada,

40


propiedades que sean parecidas o que mejoren lo que ya existe en el

mercado.

- Tuberías: Este producto es opcional, y se toma en cuenta pues de acuerdo a

las propiedades que se obtengan de la materia prima procesada, puede ser un

producto que se utilice como tubería de drenaje.

Características del producto.

- Inerte a la mayoría de las sustancias químicas.

- Superficie tersa del producto ( carente de poros ).

- Más barato ( debido a la utilización de materia prima reciclada ).

- Peso ligero.

- Flexibilidad, buscando una mayor resistencia al impacto.

- Resistencia a la intemperie.

Se ha escogido dentro del giro la fabricación principalmente de

contenedores con una capacidad mayor a 100 lts teniendo a continuación los

detalles para su producción.

El proceso aunque continúa siendo tradicional se ha perfeccionado con

equipos automáticos y la incorporación de sistemas digitalizados en la

programación del espesor del producto, así como también en los verificadores de

su calidad.

De acuerdo a la posibilidad de obtener materia prima en gran escala se ha

propuesto como objetivo producir arriba de 8000 contenedores por supuesto

diversificando su tamaño.

6.3 PARTICULARIDADES DEL GIRO

Teniendo en cuenta las estadísticas:

El 50% de la venta de contenedores a nivel nacional es de plástico.

El 28 % son de fibra de vidrio.

El 22 % son de asbesto.

41


La demanda de los contenedores de plástico con respecto a su exportación ha

crecido moderadamente a Colombia, Costa Rica, El Salvador, EUA, Guatemala,

Honduras, Nicaragua y Alemania.

Existe competencia internacional en los productos del giro por parte de

EUA, Noruega, Alemania, Japón y Taiwan.

El precio del producto se ha incrementado en la misma proporción en la

cual ha evolucionado el índice nacional de precios al consumidor.

6.4 PUNTOS IMPORTANTES PARA LA PRODUCCIÓN DE CONTENEDORES.

- Recepción y almacenamiento de materias primas: Aquí se reciben los

materiales que se van a utilizar en la producción.

a) Polietileno reciclado.

b) Aceleradores tales como naftaleno de cobalto, dimetil anilina, dietil anilina,

lauril mercaptano y acetato de cobalto.

c) Iniciadores que pueden ser peróxido de metil etil cetona, peróxido de benzoilo,

peróxido de ciclo hexanona, etc.

d) Cargas como piedra pómez molida, polvos metálicos ( aluminio, hierro y cobre)

y micro esferas de vidrio, entre otros.

e) Aditivos especiales, entre los cuales se encuentran el polvo de aluminio, el

grafito, la limadura de acero y el polvo de pizarra, entre otros.

f) Agentes separadores o desmoldantes del tipo de ceras y emulsiones de ceras (

fabricados a base de materiales de carnauba ) soluciones acuosas de alcohol

polivinílico ( caseina y alginato sódico ), solventes de evaporación ( acetato de

celulosa y acetato de etilo ), gel coat ( formado a base de resina pigmentada o

transparente ).

- Transporte de la materia prima al departamento de preparación del molde, esto

se realiza por medio de plataforma rodante.

- Preparación del molde: El molde se pule con lija fina hasta obtener brillo y

después se aplica una capa de cera desmoldante. El pulido se debe realizar a

42


mano y no con equipo mecánico, pues el calor generado por la alta fricción

produce que la cera aplicada al molde se funda.

- Secado, después de aplicar la capa de película se esperan aproximadamente

cinco minutos para que esta seque.

- Transporte del molde preparado con ayuda de la plataforma rodante a la

máquina de moldeo rotacional.

- Transporte de la materia prima ( polietileno de desecho procesado ) a tratar,

en la máquina de moldeo rotacional. El funcionamiento de la máquina de

rotomoldeo dependerá de las propiedades obtenidas de la materia prima

procesada, dentro de las cuales se tomaran en cuenta las propiedades

reológicas del material, y en base a lo anterior se determinara con precisión el

número de revoluciones a las que debe trabajar la máquina de rotomoldeo, así

como también la temperatura que se debe alcanzar para fundir el material, por

supuesto tomándose el tiempo necesario para que la materia prima alcance

cierta uniformidad y grosor dentro del molde.

La máquina de moldeo rotacional de llama directa, es una de las más

fáciles de manejar. Las propiedades más importantes que posee son:

a) Fácil control de temperatura.

b) Se pueden montar moldes cilíndricos de diversos volúmenes.

c) Posee movimiento tanto de rotación como de balanceo, esto con el fin de

obtener la distribución uniforme del material dentro del molde.

d) Las dimensiones de la máquina son las siguientes, 3 metros de largo por 2.5

metros de ancho, la altura depende del tipo de molde que se este trabajando

teniendo como máximo 2.5 metros de altura.

- Una vez terminado el proceso de rotomoldeo, el molde con el producto es

transportado al área de enfriamiento, donde para disminuir la temperatura se

utiliza un flujo de agua de enfriamiento y aire.

- Se desmolda golpeando la superficie del molde con martillos de goma

haciéndose palanca con las cuñas de madera.

- Se realiza la inspección del producto obtenido.

- Se transporta al almacén de producto terminado.

43


- Se realiza su distribución de venta.

6.5 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LAS MATERIAS PRIMAS. Una vez realizada la recolección de materia prima ( polietileno de desecho )

como se describió antes, se desean obtener las siguientes propiedades:

- Que sean inertes a la mayoría de las sustancias químicas.

- Que no produzcan olor ni sabor.

- Que tengan las propiedades reológicas adecuadas para poder aplicarlas al

proceso.

Con las propiedades anteriores se busca que los contenedores obtenidos en el

proceso de moldeo rotacional, tengan un tiempo de vida prolongado, así como

también una alta resistencia a la intemperie. Por otra parte con respecto a las

propiedades reológicas, se busca que la materia prima reciclada tenga una

viscosidad y temperatura de fusión parecida a la de la materia prima virgen. Con

respecto a la forma en que se requiere para ser utilizada, puede ser en forma de

pellets o gránulos.

6.6 SERVICIOS NECESARIOS PARA EL PROCESO.

- Corriente eléctrica trifásica para operación del equipo (220 V ) y monofásica

(110 ).

- Agua necesaria para el enfriamiento de los moldes que contienen al producto

deseado, así como también para el lavado del equipo y accesorios.

- Gas ( como combustible ) para el calentamiento del molde.

44


7. DESARROLLO EXPERIMENTAL.

7.1. MÉTODO EXPERIMENTAL.

La experimentación se determina en dos etapas:

La primera etapa que consiste en seleccionar y clasificar el polietileno a

recuperar y la segunda que consiste en su procesamiento.

7.1.1 SELECCIÓN Y CLASIFICACIÓN DE LOS POLIETILENOS

Para esto se obtiene primero el plástico de desecho (botellas, charolas, tapas,

vasos de plástico, juguetes, contenedores, etc.), y se aplican las siguientes

pruebas para su identificación:

a) Primeramente se hace una separación empírica de los plásticos que se

asemejan al polietileno quitando aquellos que a simple vista se conoce que son

de otro tipo como por ejemplo el PET, Acrílico, Poliestireno entre otros.

b) Posteriormente se someten a un lavado para eliminar grasa, mugre , tierra,

etc. y después se dejan secar a la intemperie durante un par de horas. Hecho

esto se toma una muestra de cada uno de ellos y se aplican algunos de los

procedimientos clasificados como empíricos,

c) A los plásticos seleccionados se les aplican pruebas de apariencia física

1) se checan las propiedades mecánicas observandoce si los plásticos son:

- Rígidos

- Semi-rigidos

- Flexibles

Para el caso de los polietilenos de alta densidad resulta ser semi-rigidos y para

el polietileno de baja densidad es flexible.

2) Ahora considerando las propiedades ópticas los clasificamos de acuerdo a

los siguientes criterios:

45


- Transparentes,

- Opacos,

- Traslúcidos

Los polietilenos de alta y baja densidad son translúcidos pero esto puede ser

modificado por los pigmentos, cargas y algunos otros aditivos o por el mismo

proceso de polimerización

d) Utilizamos ahora la clasificación por densidad utilizando soluciones de agua +

alcohol en diferentes proporciones que a su vez nos den diferentes

densidades que nos ayuden a establecer el rango en el que se encuentran los

polietilenos de alta y baja densidad, y poder separarlos unos por flotación

(LDPE) y otros por precipitación (HDPE). Tomamos como una referencia

estándar la densidad de los polietilenos virgen correspondientes.

e) Continuamos con el análisis de comportamiento a la flama

1) Observamos la combustibilidad de los plásticos y los clasificamos bajo los

siguientes criterios:

- Fáciles de incendiar

- Difíciles de incendiar

Los polietilenos de alta y baja densidad resultan ser fáciles de incendiar

2) Se considera si la duración a la flama es.

- Continua

- Se auto extingue

Los polietilenos de alta y baja densidad continúan ardiendo.

3) Se identifica El color de la flama

- Flama amarilla

46


- Flama azul

Los polietilenos de alta y baja densidad presentan flama de color azul

4) Se observa la alteración de la muestra

- Funde

- Funde y Gotea

- Carbonizan

Los polietilenos de alta y baja densidad funden y gotean

5) Color de los humos

- Negros con hollín

- Blancos y limpios

Los polietilenos de alta y baja densidad presentan humos blancos

Finalmente una vez hechas las pruebas antes descritas y cumpliendo con las

características que corresponden a los polietilenos en cada caso, podemos decir

que el material identificado es polietileno y por medio del rango de densidad

correspondientes así como de las mismas pruebas hechas podemos clasificarlo en

Polietileno de Alta Densidad o en Polietileno de Baja Densidad.

7.1.2 PROCESAMIENTO.

La segunda fase de la experimentación consiste en el procesamiento de los

polietilenos de alta y baja densidad virgen y recuperados, comenzando

primeramente con la trituración, molienda y posteriormente el procesamiento por

moldeo rotacional.

a) TRITURACIÓN.

47


El plástico por recuperar ya clasificado, lavado y seco es triturado,

obteniendoce pequeños pedazos que pueden ser agregados a un molino

para pulverizar dicho material o para obtener un tamaño determinado de

gránulos.

b) MOLIENDA.

Posteriormente se muele el polietileno de alta y baja densidad tanto

virgen como recuperado todo por separado en un molino marca:

BRABENDER OLTG TIPO 990804.

Y finalmente son clasificados y empacados cada uno de los plásticos ya

molidos para ser procesados posteriormente por moldeo rotacional.

Una parte de cada uno de los materiales molidos se pasa por un

tamizador con diferentes mallas (ver tabla 1) con la finalidad de observar

la distribución del tamaño de partícula que es generada en El molino.

Datos de las mallas:

PERFOPARTS S.A. DE C.V.MINERIA GEOTECNIA

CONTROL AMBIENTAL - FORESTAL TELS: 5358-03-13 FAX: 5358-73-03

No _______________ M.M. _____________ ASTM_____________ PULG._____________

HECHO EN MEXICO

No DE MALLA M.M.18 1.025 0.7040 0.3850 0.2860 0.24

Fondo Menor a 0.24

Tabla 7.1 Numero de mallas y su equivalente en mm. Utilizadoexperimentalmente para determinar la distribución de tamaño de partículaen El molino descrito anteriormente.

Fig. 7.1 datos de las mallas.

48


c) PROCESAMIENTO POR MOLDEO ROTACIONAL.

El proceso consiste en aplicar una capa uniforme de material en el

interior de una estructura metálica. Después de preparar la superficie

interna del molde (C-002), se monta en la maquina de moldeo rotacional

(MR-2000), y El polímero en forma granular es puesto dentro, ambos son

calentados mientras se les hace girar a razón de 5 r.p.m., es importante

la instalación de los termómetros para el registro de las temperaturas tal y

como se ilustran en la figura 7.2.

Una vez que ya se ha procesado el polietileno y se registraron sus tiempos y

temperaturas de incorporación, esto es que todo el polietileno ya se halla fundido y

distribuido perfectamente en el interior del molde, entonces se procede a enfriar

muy lentamente por medio de regadera (con un goteo muy lento).una vez

alcanzada una temperatura menor a 35°C se procede a desmoldar la pieza y

posteriormente se puede someter a la caracterización (evaluar sus propiedades

mecánicas) y para ello es necesario la elaboración de probetas. En la sección de

Termómetro 3(Temp. Hogar) Quemador 2

Quemador 1

Termómetro 1( Temp. de la película)

Termómetro 2(Temp. del aire interno)

Molde C-002( dentro de él escolocado elplástico aprocesar)

Figura 7.2 . Se esquematiza la colocación de los termómetros, El molde, así como losquemadores en la maquina de moldeo rotacional utilizada (MR-2000)

49


resultados se pueden ver las temperaturas y tiempos de procesamiento para cada

uno de los polietilenos que se trabajaron. Las cantidades y tipo de polímero

trabajado en cada prueba se especifican en el diseño de pruebas ( sección 7.2.2).

Es importante señalar que el enfriamiento es al aire libre ( a temperatura

ambiente) hasta que la temperatura de la película llegue a 100°C y posteriormente

se enfría con agua fría (temperatura de 15 – 20 °C) hasta que llegue finalmente a

la temperatura de 35°C y poder desmoldar. El enfriamiento con agua es por efecto

de regadera.

d) ELABORACIÓN DE PROBETAS PARA LA CARACTERIZACIÓN.

Para llevar a cabo las pruebas de caracterización se elaboraron probetas

con las siguientes características:

Figura 7.3 ilustra las características de la probetas

Dimensiones (cm)A 3B 0.6 –0.7C 3D 1.9

E espesor 0.5 – 0.6

A

B

C

D

E

Tabla 7.2 dimensiones de las probetas

50


7.2 DISEÑO DE PRUEBAS.

7.2.1 MATERIALES.

• Para el desarrollo experimental se utilizaron las siguientes materias primas:• Polietileno de Alta Densidad (HDPE) 60120.• De Petróleos Mexicanos.• Polietileno de Baja Densidad (LDPE) 17070.• De Petróleos Mexicanos.• Polietileno Lineal de Baja Densidad 2045.• De: The Dow Chemical Company, USA.• Polietileno de Alta Densidad Recuperado• Recuperación de desechos Municipales.• Polietileno de Baja Densidad Recuperado.• Recuperación de desechos Municipales.• Polipropileno• De Petróleos Mexicanos.• Polipropileno recuperado• Recuperación de desechos Municipales.

• PRUEBAS.

Primeramente se procesó el polímero virgen para analizar su comportamiento yelaborar un estándar a seguir o comparar, posteriormente se procesó el polímerorecuperado, después se elaboró la secuela de mezclas que nos permitieranobtener los mejores resultados y con la mayor cantidad de polímeros recuperado.

La serie de pruebas efectuadas se ilustra en la tabla 7.3, cada una de ellas seanalizó y se ajustaron en su momento hasta obtener los mejores resultados.

Polímero rec./LLDPE

2101LLDPE2101

PP recuperado 90/10 80/20 70/30 60/40 50/50 40/60 30/70 20/80 10/90

HDPE recuperado 90/10 80/20 70/30 60/40 50/50 40/60 30/70 20/80 10/90

LDPE recuperado 90/10 80/20 70/30 60/40 50/50 40/60 30/70 20/80 10/90

Tabla 7.3 Diseño de pruebas con mezcla de polímeros recuperados y polímero virgen.

51


7.2.2 VARIABLES DE PROCESO.

Las variables de proceso consideradas en esta experimentación son:

• Concentración o composición C.

• Temperatura T.

• Tiempo t.

• Velocidad v.

En cada una de las pruebas se mantienen fijas la composición (depende del

polímero que se procese en cada prueba) y la velocidad (5 -6 r.p.m.) variando la

temperatura y el tiempo, siendo la variable principal la temperatura, ya que el

tiempo va de la mano de esta. La composición la puedo considerar como una

variable general pero constante en cada prueba.

8.0 RESULTADOS EXPERIMENTALES.

8.1 RANGO DE DENSIDADES OBTENIDO EN LA SEPARACIÓN DEPOLIETILENOS,

• HDPE recuperado: rango 0.94 – 0.98

• LDPE recuperado: rango 0.90 – 0.935

8.2 RESULTADOS DE PROCESAMIENTO

Presentamos en la gráfica 8.1 la distribución promedio de tamaño de partícula

obtenidas en el molino BRABENDER, y que puede tomarse como la distribución

de partículas empleadas en la experimentación.

52


La mayor población se encuentra distribuida en los números de malla , 18, 25 y

40, esto equivale a un tamaño de partícula de 0.30 mm a 1.0 mm. tal y como se

ilustra en la tabla 8.1.

Los resultados del procesamiento de los polietilenos con los que hemos

trabajado hasta el momento se expresan gráficamente (ver gráficas 8.2 - 8.8).

El ciclo de procesamiento más adecuado para HDPE 60120 se presenta en la

gráfica 8.2. La temperatura máxima alcanzada en la película de plástico fundido es

de 205 °c y la temperatura del aire interno máxima alcanzada es de 187 °c el

tiempo total de proceso fue de 51 minutos, Las temperaturas superiores al punto

de fusión se mantuvieron de 12 a 15 minutos. Se obtuvo una excelente integración

del polímero (sin rugosidad), la textura de la cara interna y externa es lisa.

Gráfica 8.1 distribución promedio del tamaño de partícula en la molienda de polietilenos (molino BRABENDER)

DISTRIBUCION DE TAMAÑO DE PARTICULA EN LA MOLIENDA DEPOLIETILENOS

0 .0 0 %

5 .0 0 %

1 0 .0 0 %

1 5 .0 0 %

2 0 .0 0 %

2 5 .0 0 %

3 0 .0 0 %

3 5 .0 0 %

4 0 .0 0 %

4 5 .0 0 %

5 0 .0 0 %

N o . D E M ALLA

PORC

ENTA

JE

PEB D-VIRG

PEB D-VIRG 2 3 .8 0 % 4 2 .6 5 % 2 3 .0 7 % 4 .7 4 % 0 .3 8 % 5 .3 6 %

Mal l a 1 8 Mal l a 2 5 Mal l a 4 0 Mal l a 5 0 Mal l a 6 0 FONDO

53


TEMPERATURA DE PROCESAMIENTOHDPE 60120

MOLDEO ROTACIONAL

0102030405060708090

100110120130140150160170180190200210

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54TIEM PO (m inutos )

TEM

PER

AT

UR

A °

C

Temperatura de la pelicula

Temperatura del aire interno

Punto de fusión

Gráfica 8.2 ciclo de procesamiento del Polietileno de Alta Densidad (HDPE) 60120 virgen.

54


El ciclo de procesamiento más adecuado para el LLDPE 2101 es de 200°C

como la temperatura máxima de la película plástica y la temperatura del aire

interno de 185°C el tiempo total de procesamiento es de 54 minutos, esto se

presenta en la gráfica 8.4 el acabado es aceptable la textura de la cara interna del

articulo moldeado es ligeramente rugosa, lo cual no nos afecta. Los resultados de

pruebas mecánicas resultaron muy aceptables.

Para el HDPE recuperado y LDPE recuperado (100%) los ciclos de

procesamiento óptimos se muestran en las gráficas 8.4 y 8.5. las temperaturas

máximas alcanzadas en la película de plástico fundido fueron de 205°c en ambos

casos. La temperatura máxima del aire interno fue de 188°c para el HDPE

recuperado y de 190°c para el LDPE recuperado. Estos valores máximos se

alcanzan en el minuto 24 y 27 para el HDPE rec. y para el LDPE entre el minuto 21

TEMPERATURAS DE PROCESAMIENTO LDPE 1707 (VIRGEN)

MOLDEO ROTACIONAL

01020304050

60708090

100110120

130140150

160170180190

200210

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54TIEMPO (m inutos)

TEM

PER

AT

URA

°C



Punto de fusión

Gráfica 8.3 ciclo de procesamiento del Polietileno de Baja Densidad (LDPE) 17070 virgen.

55


y 24). El acabado en la cara interna y externa del articulo moldeado es

completamente liso para el LDPE rec.; sin embargo para el HDPE rec. el acabado

de la cara interna es poco rugosa y ligeramente áspera sin embargo el resultado

para este tipo de material es aceptable considerando los fines al que se destina, el

acabado externo es totalmente liso ya que toma la forma del molde.

Lo que respecta a las mezclas presentadas, se encontró un comportamiento muy

semejante en los ciclos de procesamiento entre ellos. A continuación se presenta

el analisis de las mezclas optimas, la temperatura máxima alcanzada en la

película de plástico fundida es de 210°c para la mezcla HDPErec/LLDPE2045

(70/30) así como para la mezcla LDPErec/LLDPE2045 (70/30), las temperaturas

máximas del aire interno alcanzadas fueron de 190°c y 193°c respectivamente. En

el minuto 21 y 24 se alcanzaron las temperaturas máximas expresadas. Los

acabados en la superficie interna son totalmente aceptables. Los tiempos totales

de procesamiento para ambos casos fueron de 54 minutos, ver gráficas 8.5, 8.6.

De toda la serie de pruebas efectuadas las mezclas de 70/30 descritas

anteriormente fueron las que mejores propiedades y mayor cantidad de material

recuperado presentaron, siendo estas las mezclas optimas para polietilenos.

TEMPERATURAS DE PROCESAMIENTOHDPE RECUPERADO

MOLDEO ROTACIONAL

0102030405060708090

100110120130140150160170180190200210

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54

TIEMPO (minutos).

TEM

PERA

TURA

°C

Temperatura de la película


Gráfica 8.4 ciclo de procesamiento del Polietileno de Alta Densidad (HDPE) recuperado 100%.

56


TEMPERATURAS DE PROCESAMIENTOLDPE RECUPERADO

MOLDEO ROTACIONAL

0102030405060708090

100110120130140150160170180190200210

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54

TIEMPO (minutos)

TEM

PERA

TURA

°C



Gráfica 8.5 ciclo de procesamiento del Polietileno de Baja Densidad (LDPE) recuperado 100%.

TEMPERATURA DE PROCESAMIENTOHDPErec/LLDPE 2101VIRG.( 70/30).

MOLDEO ROTACIONAL

0102030405060708090

100110120130140150160170180190200210220

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54

TIEMPO (minutos)

TEMPERATURA °C



Gráfica 8.6 ciclo de procesamiento del Polietileno de Alta Densidad (HDPE) recuperado / Polietileno Lineal de Baja Densidad(LLDPE) 2101 virgen, relación 70/30 respectivamente..

57


TEMPERATURAS DE PROCESAMIENTO LDPErec/LLDPE 2101. (70/30 MEZCLA)

MOLDEO ROTACIONAL

0102030405060708090

100110120130140150160170180190200210

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54

TIEMPO (minutos)

TEMPERATURA°C


Temperatura de aire interno

Gráfica 8.7 ciclo de procesamiento del Polietileno de Baja Densidad (HLPE) recuperado / Polietileno Lineal de Baja Densidad(LLDPE) 2101 virgen, relación 70/30 respectivamente..

TEMPERATURA DE PROCESAMIENTOLLDPE 2101 (VIRGEN) MOLDEO ROTACIONAL

0102030405060708090

100110120130140150160170180190200210

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54

TIEMPO ( minutos)

TEMPERATURA°C Temperatura de la película


Gráfica 8.8 ciclo de procesamiento del Polietileno de Alta Densidad (HDPE) recuperado / Polietileno Lineal de Baja Densidad(LLDPE) 2101 virgen, relación 70/30 respectivamente..

58


Finalmente podemos decir que los tiempos de procesamiento de las pruebas

efectuadas están entre 51 – 54 minutos y las temperaturas máximas se

encuentran entre 200°C y 210°C para la película de plástico fundida y de 170°C a

193°C como temperaturas máximas del aire interno

Como se puede ver las temperaturas máximas no difieren en mucho unas de

otras, lo cual nos proporciona los intervalos en los cuales estaríamos trabajando

con más mezclas.

El enfriamiento debe ser lento tal como se observa en las gráficas para evitar

que el articulo moldeado se deforme antes de ser desmoldado (efectos de rechupe

del material etc.), hay que considerar que el enfriamiento es de afuera hacia

adentro en el molde.

A continuación se presentan los resultados obtenidos durante el proceso demoldeo rotacional, para Polipropileno virgen y recuperado.

Figura 8.4 Muestra la localización de las temperaturas de las cuales hacemos referencia

Temperaturadel aire

Temperaturade lapelícula de

Espesor delmolde

59


Gráfica 8.9. Se observa la variación del aire interno ,para PP recuperado, con un máximo de 220 °C .

Gráfica 2.

Gráfica 8.10 Se observa la variación de la T del aire interno, para PP virgen con un máximo de 224 °C

GRAFICA T vs.tiem po

0102030405060708090

100110120130140150160170180190200210220230240250260270

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63

tiem po(m in)

T(m

in)

T aire internoT de pelicula

G RA FICA T v s.t iem po

0102030405060708090

100110120130140150160170180190200210220230240250260270

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63

tiem po(m in)

T(m

in)

T aire internoT de pelicula

60


Gráfica 8.11 Se observa la variación de la T del aire interno, para PPrecup. (80%) con un máximo de 218 °C .

PRUEBAS MECANICAS.

Gráfica 8.12 Se muestra el esfuerzo máximo de acuerdo a la composición de PP recuperado / PP virgen.

GRAFICA T vs.tiempo

-520457095

120145170195220245270

0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 45 48 51 54 57 60 63

tiempo(min)

T(°C

)

T aire interno

T de pelicula

COMPOSICION ESFUERZO MÁXIMOvs.

% DE PP RECUPERADO/PP VIRGEN

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0 50 60 70 80 100% PP RECUPERADO

ES

FUE

RZO

MÁ

XIM

O (M

pa)

61


Gráfica 8.13 Se muestra la elongación de acuerdo a la composición de PP recuperado / PP virgen.

Gráfica 8.14 Se muestra el Modulo de Young de acuerdo a la composición de PP recuperado / PP virgen.

COMPOSICION DE PP RECUPERADO

vs.

ELONGACIÓN

02468

101214161820

0 50 60 70 80 100% PP RECUPERADO

% E

LON

GA

CIÓ

N

COMPOSICION DE PP RECUPERADOvs.

MODULO DE YOUNG

0100200300400500600700800

0 50 60 70 80 100

% PP RECUPERADO

MO

DU

LO D

EYO

UN

G(M

pa)

62


ESFUERZ O M AXIM O

9.9549.133

20.97

9.89

5.796

14.3

7.146

5.9

10.73

2.49 2.81

0

5

10

15

20

25

LLDPE21

01

LDPE17

070

HDPE6012

0

LDPE re

c.

HDPErec.

HDPErec/LL

DPE2101

(80/20

%)

HDPErec/LL

DPE2101(7

0/30%

)

HDPErec/LLD

PE2101

(60/40

%)

LDPErec

/LLDPE21

01(80

/20%)

LDPErec

/LLDPE21

01(70

/30%)

LDPErec

/LLDPE21

01(60

/40%)

MPa

% DE ELONGACION A LA RUPTURA.

421.7

237.8

7.971

94.71

4.912 10.5 13.51 15.2

96.22

128.2 139.2

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

%

Gráfica 8.15 Propiedades mecánicas: en esta gráfica se presenta el Esfuerzo Máximo que presentaron las pruebas hechas.

Gráfica 8.16 Propiedades mecánicas: en esta gráfica se presenta el % de Elongación en el Punto de Ruptura que presentaronlas pruebas hechas.

63


Para nuestro análisis consideramos los resultados de esfuerzo máximo,elongación en el punto de ruptura y el modulo de Young.

Los resultados obtenidos de esfuerzo máximo en cada una de las pruebas delpolietileno procesado se presentan en la gráfica 8.15. el esfuerzo máximo delHDPE 60120 registrado es superior en mas del 100% del valor que registran lasdemás pruebas de polímero virgen y del polímero recuperado. El esfuerzo máximodel HDPE recuperado es de tan solo 5.79 MPa mientras que para HDPE 60120 esde 20.97 MPa. Con esto podemos decir que el esfuerzo máximo para el polietilenode alta densidad recuperado es aproximadamente una cuarta parte del valor quepresenta el polietileno virgen. Al incorporar un 30% de LLDPE 2101 al HDPErecuperado logramos incrementar el esfuerzo máximo considerablemente deHDPE recuperado a 7.146MPa. El esfuerzo máximo optimo para la mezcla de PP y LLDPE 2101 es de 16 Mpa.Con una composición de 70/30 respectivamente. El porciento de elongación (deformación) en el punto de ruptura para el LLDPE2101 fue de 421.7%, mientras que para el LDPE 17070 es de 237.8% siendoambos materiales muy flexibles. En cambio para el HDPE 60120 solo llega al7.97% siendo un material semi-rigido, (esto es se deforma muy poco). En el casode los materiales recuperados la deformación es de 94.71% para el LDPErecuperado y de tan solo 4.91% para el HDPE, deformndoce aun menos que los

MODULO DE YOUNG

132111.2

597.3

120.1

301.6

412

219.7

110.4145.5

192.6 208.2

0

100

200

300

400

500

600

MPa

Gráfica 8.17 Propiedades mecánicas: en esta gráfica se presenta el Modulo de Young que presentaron las pruebas hechas.

64


polímeros virgen. las mezclas con el LLDPE 2101 (a 30%) nos ayudaron a mejorarel % de elongación en el punto de ruptura y siendo este porcentaje el optimoencontrado ya que se acerca más a las propiedades de los materiales virgencorrespondientes, estos resultados nos dan un material que nos es ni muy rígido nimuy flexible. Por ejemplo, para el HDPE recuperado que tiene una deformación del4.912% al agregarle un 30 % de LLDPE 2101 se incrementa a 13.51%, este valormejora aun el obtenido con el polímero virgen HDPE 60120. El porciento de deformación del LDPE recuperado es menos de la mitad delvalor que tiene el LDPE 17070. Al agregarle un 30 % de LLDPE 2101 al LDPErecuperado su % de deformación sube de 94.71% a 128.2%. esto puedeobservarse en la gráfica 8.16. Entre mayor es el esfuerzo máximo y menor es la deformación, el modulo deYoung es mayor. Para los polietilenos de alta densidad su modulo fue siempremayor que el que presentaron los polietilenos de baja densidad, tal y como semuestra en la figura 8.17. El HDPE 60120 presenta un alto modulo pero unporcentaje de deformación o de elongación a la ruptura muy bajo en cambio elLLDPE 2101 y LDPE 17070 presentan un modulo bajo pero un porcentaje dedeformación a la ruptura alto. El modulo de Young para el HDPE 60120 fue de 597.3 MPa , para el HDPErecuperado es de 301.6 MPa y para la mezcla HDPE recuperado/ LLDPE 2101 bajaa 219.7MPa suponemos que se debió a que el LLDPE le proporciona un mayorporcentaje de elongación en el punto de ruptura. En el caso del LDPE 17070 sumodulo es de 111.2 MPa, para el LDPE recuperado es de 120.1 MPa y para lamezcla LDPE recuperado/LLDPE 2101 es de 192.6 MPa, en este caso se observa unincremento en el modulo, esto lo relacionamos con el incremento en el esfuerzomáximo en cada caso. Para el Polipropileno el comportamiento es similar siendo lamezcla optima la mezcla 80/20. Ver gráficas 8.2 a 8.17.

ACABADODO

Muestra Superficie interna Superficie externa

HDPE 60120 LISA LISA

LDPE 1707 LISA LISA

LLDPE 2045

PPrec

LISA

LISA

LISA

LISA

HDPE REC. RUGOSA LISA

LDPE REC LISA LISA

HDPE REC/LLDPE2101 (70/30) RUGOSA LISA

LDPE REC/LLDPE2101 (70/30)PPrec/ LLDPE2101 (80/20)

LISALISA

LISALISA

Tabla 8.1 Acabado superficial de las piezas Moldeadas por tipo de material plásticousado.

65


8.0 CONCLUSIONES.

Los parámetros de procesamiento mas adecuados para el procesamiento por moldeorotacional encontrados nos indican que tenemos ciclos de procesamiento de 51 a 54minutos, con temperaturas máximas que se encuentran entre 200°C y 220 °C para lapelícula de plástico fundida y de 170°C a 200°C como temperaturas máximas del aireinterno, para el caso de polímero recuperado así como sus mezclas resulta recomendabletrabajar con temperaturas máximas de aire interno en un rango de 185°C a 200°C.elenfriamiento debe ser lento para evitar deformaciones del objeto moldeado (alrededor de 15a 20 minutos). De los resultados de las pruebas mecánicas se puede decir que las mezclas de lospolímeros aquí tratados disminuyen las propiedades del polímero virgen, pero ayudan amejorar las propiedades del polímero 100% recuperado en forma considerable. Los artículos moldeados con polietilenos y Polipropileno recuperados resultan serfrágiles, los resultados de sus propiedades de esfuerzo máximo y % de elongación al puntode ruptura obtienen los valores más bajos registrados comparados con las demás pruebas.Los resultados de las mezclas analizados nos indican que las mezclas optimas para losPolietilenos de Alta y Baja Densidad son de 70% material recuperado y 30 % de materialvirgen (LLDPE 2101) y para el caso del Polipropileno la mezcla optima es 80 % dematerial recuperado y 20% de material virgen (LLDPE 2101) Es importante mencionar que en el moldeo rotacional no se tienen esfuerzos de corteque nos ayuden a tener un buen mezclado y posiblemente mejorar más las propiedades delas pruebas efectuadas.

66


9. DISEÑO DE PLANTA

9.1 BASES DE DISEÑO

9.1.1 Generalidades

Función de la planta.

Planta para el desarrollo del proceso de moldeo rotacional, tiene por objeto

la producción de contenedores cilíndricos plásticos de diferentes capacidades,

siendo estos fabricados con materiales de recuperación tales como polietileno de

alta y baja densidad y polipropileno.

Tipo de proceso.

El proceso realizado es tipo batch, la cantidad de material plástico utilizado

se agrega de acuerdo al tamaño del contenedor a obtener el cual es transformado

totalmente, obteniendo al término del proceso el producto cilíndrico sin haber

acumulación de materia.

9.1.2 Capacidad rendimiento y flexibilidad

Factor de servicio.

Se incluye un factor de servicio de 90% para el diseño de la planta.

se diseña la capacidad de nuestra planta con referencia a la demanda en el

mercado de nuestro producto.

Los productos a elaborar, el numero de unidades y su respectivo peso de

venta, son:

67


Capacidad del producto

( litros )

Peso

( kg. )

No. de Unidades

estimadas al mes

100 6 2000

200 10 2000

450 13 1000

600 15 635

750 17 640

1100 20 2000

2500 30 225

Total = 8500

Cuadro No. 9.1 Estimación de productos a elaborar con sus respectivas

características

La capacidad total de nuestra planta considerando para ello 3 turnos es de

12750 contenedores por mes independientemente del tamaño al que se quieran

fabricar.

Capacidad y rendimiento.

El diseño de la planta se realizó para una carga normal de 117.704Ton/mes,

teniendo la opción de incluir un tercer turno de trabajo aumentando la carga a

176.556 Ton/mes, teniendo un rendimiento del 93%.

Flexibilidad.

La planta operará normalmente en dos turnos sin disminuir la producción,

teniendo en cuenta que se laborará un tercer turno en caso de ser necesario,

aumentando así la capacidad de producción.

68


Ampliaciones futuras.

No se toman en cuenta ampliaciones futuras en el diseño desarrollado,

puesto que se cuenta con un tercer turno el cual es opcional en caso de querer

aumentar la producción.

9.1.3 Especificaciones de las alimentaciones de proceso.

Materia prima recuperada.

Se cuenta con la siguiente materia prima: Polietileno de alta y baja densidad

y polipropileno. Los materiales requeridos se obtienen de empresas recuperadoras

de plásticos, las cuales se encargan de proveer el material ya limpio y

seleccionado en las siguientes presentaciones; botellas, bolsas y tapas.

Materia prima virgen.

La materia prima virgen utilizada es la siguiente: polietileno de alta y baja

densidad, polietileno lineal de alta densidad y polipropileno. Esta materia es

utilizada como complemento de la materia recuperada, con el fin de obtener un

producto más consistente en todas sus características fisico-químicas finales.

En ambos casos tanto la materia prima recuperada y virgen son molidos

hasta un tamaño determinado de partícula, para después ser mezclados en

diferentes porcentajes.

Condiciones de alimentación

Proceso de alimentación.

La mezcla de materia prima recuperada y virgen es tratada previamente

adicionando cargas refuerzos y aditivos en determinadas cantidades,

paralelamente se prepara el molde limpiandolo y agregandole desmoldante, una

vez realizado lo anterior la cantidad de alimentación va a depender del tamaño del

molde.

69


Elementos de seguridad.

Una vez terminado el proceso de moldeo se procede a descargar el molde

de la máquina, esto se hará por medio de una rampa de seguridad para llevar el

molde a una cámara de enfriamiento para bajar la temperatura a la que se

encuentra el molde. La cámara de enfriamiento cuenta con una tubería de

alimentación y para el desfogue de aire la tubería se encuentra aislada.

9.1.4 Condiciones de los productos

Desmolde.

Una vez enfriado el molde a 30 °C se procede a extraer el producto para

llevarlo a la zona de almacenamiento. El producto final debe carecer de

porosidades y ser resistente a ciertas sustancias químicas ( ácidos y bases ).

Desechos

Se toma en cuenta que los desechos obtenidos en el desmolde son

prácticamente insignificantes.

9.1.5 Corrientes de salida

Contenedores

Los contenedores obtenidos en el desmolde son de diferentes capacidades

y van de acuerdo al lote que se desea producir. Las capacidades de los cilindros

van de los 100 lt hasta 2500 lt.

Moldes

Los moldes se vuelven a tratar para realizar un nuevo proceso.

70


9.1.6 Servicios auxiliares

Agua para servicios

Se dispone de una cantidad ilimitada de agua para servicios y usos

sanitarios a temperatura ambiente.

Agua potable

El agua en donde se encuentra hubicada la planta es potable, por tanto no

hay necesidad de tratarla y puede ser consumida por el personal.

Agua contra incendio

Se dispone de una cantidad ilimitada de agua contra incendio a temperatura

ambiente.

Aire de planta

Se cuenta con un sistema de ventiladores para el suministro de aire en el

proceso.

Energía eléctrica

Se tiene una alimentación trifásica de 220 volts, para el funcionamiento de todos

los equipos.

Subestación secundaria

Se contará con una subestación secundaria la cual se activará automáticamente

cuando se detecten fallas eléctricas.

Distribución de áreas y equipos

Se cuenta con un área amplia para el manejo y movimiento de equipos y personal.

71


Sistema contra incendio

Se cuenta con equipo móvil y portátil en caso de incendio, dentro de los

cuales se consideran extintores y agua.

Sistemas de seguridad

Se tiene el equipo necesario para la protección del personal que labora en

la empresa, dentro del equipo más importante tenemos: mascarillas anti-polvos

guantes, botas, gafas y casco.

72

UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZT.

9.2 LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA

9.2.1. MARCO ECONÓMICO

- Actividades económicas. Dentro de este sector analizado se localizan

principalmente plantaas de producción de diversos tipos, unas de las cuales son

fundidoras, productoras de vidrio, cerillera, productora de yeso, industria

manufacturera de plástico, entre otras.

- Salud. En este caso la comunidad cuenta con servicios de atención médica tales

como dos centros de salud y un hospital general de zona.

- Vivienda. Se cuenta con diversos programas de construcción de unidades

habitacionales, en apoyo a las familias que laboren en alguna de las empresas.

- Servicios públicos. Existe una planta de energía eléctrica muy cercana que

abastece a todas las empresas del entorno. No muy lejos de ahí se encuentra la

compañía de teléfonos, además de que existe un gran abastecimiento de agua.

-Vías de comunicación. Sólo existe una sola vía donde los vehículos pueden

entrar o salir del lugar, la ventaja es que jamás se congestiona, así pues se toma

como una vía rápida, la cual está conectada con otras vías importantes tales como

la carretera que lleva a Texcoco, la autopista, podemos llegar a Puebla y al Distrito

Federal.

- Entorno Geográfico. Algunas de las comunidades más cercanas son: San

Isidro, Tlalpizahuac, Citlalmina, Izcalli y Ayotla del lado oriente, del lado este se

encuentran: Los Reyes, La Paz, Santa Martha y Ermita. Del lado norte y sur no

existen comunidades inmediatas además de que no hay vías de comunicación

hacia esos extremos. Se determinó que de estos poblados se puede contratar

mano de obra calificada ya que existen escuelas que preparan personal a nivel

técnico.

73


9.2.2 UBICACIÓN DE LA PLANTASe ubicará la planta en la zona industrial de Los Reyes la Paz por su cercanía a losbasureros más importantes y por su capacidad de deposito de basura.

UBICACIÓN DE LA PLANTA.

Vía Ermita Iztapalapa.

Autopista

Vía a Texcoco

Zaragoza

Carretera libre aPuebla.

Planta enproyecto

N S

O

P

Cerro

Tiraderode basura

Unidadeshabitacionales

OlimpiaMexicanadeproductos

Plastotecnica

Unidades habitacionales

74


9.3. BALANCE DE MATERIA .

Para el balance de materia consideramos la producción total por mes quedebemos de cubrir. Consideramos para ello los 8500 contenedores que seránfabricados y que requieren de 112,155kg. de materia prima plástica.

La distribución del requerimiento por tipo de plástico es la siguiente:

Polímero No de unidades por mes Kg/mes Capacidades en litros de loscontenedores (lt)

PP 4000 32000 100 y 200LDPE 2275 33405 450, 600 y750HDPE 2225 46750 1100 y 2500TOTAL 8500 112150

Los resultados experimentales nos indican que las mezclas optimas son lassiguientes:

Polímero % recuperado % LLDPE 2101(virgen)

PP 80 20LDPE 70 30HDPE 70 30

Con los datos de la tabla anterior calculamos el requerimiento de materialplástico recuperado : Se requieren 81170kg. de material plástico recuperado.

Se consideran 22 días de trabajo por mes lo que nos da 3714.02kg/día.

Los requerimientos de plástico recuperado y plástico virgen que seránprocesados por mes se expresan en la siguiente tabla.

PolímeroRecuperado

Recuperado(kg.)

LLDPE-2101 (virgen)(kg.)

PP (80/20) 25600.0 6400.0LDPE 23383.5 10021.5HDPE 32725.0 14025.0

Tabla No 9.2 distribución por tipo de material plástico que se emplea para cubrir la producción total por mes.

Tabla No 9.3 Composición de mezclas optimas para el procesamiento de moldeorotacional.

Tabla No 9.4 Requerimientos de plástico recuperado y virgen por mes.

75


BALANCES DE MATERIA SECCION DE RECUPERACION DE PLÁSTICO.

Como tenemos tres tipos de plásticos distintos, estos no se pueden procesarsimultáneamente en la línea de producción. En tal caso consideramos el flujoglobal que se requiere tener por día para cumplir con la producción mensualnecesaria. Este flujo será constante y los distintos requerimientos de plástico porrecuperar se ajustaran a estos flujos. Por tal motivo estaremos trabajando unproceso por lotes.

Operación EntradaKg./día

SalidaKg./día

MermaKg.

Merma%

Selección 3914.00 3718.3 195.7 5Triturador 3718.30 3718.3 0 0

Sep. de metales 3718.30 3717.74 0.557 0.015Molienda 3717.740 3717.74 - -Silos de

almacenamiento.3405.7 Depende del

consumo en lasección de

procesamiento

- -

Balance en los silos de almacenamiento:

Día Tipo deplástico

Flujo deentradaKg/día

Flujo desalidaKg/día

Tipo deplástico

AcumulaciónPP Kg/día

Acumulaciónsilo PPKg/día

AcumulaciónLDPEKg/día

Acumulaciónsilo LDPEKg/día

AcumulaciónHDPEKg/día

Acumulación siloHDPEKg/día

1 PP 3714.02 1879.71 PP rec 1834.31 1834.31 02 PP 3714.02 1879.71 PP rec. 1834.31 3668.62 03 PP 3714.02 1879.71 PP rec. 1834.31 5502.93 04 PP 3714.02 1879.71 PP rec. 1834.31 7337.24 05 PP 3714.02 1879.71 PP rec. 1834.31 9171.55 06 PP 3714.02 3004.48 PP rec. 709.54 9881.09 07 PP

LDPE rec.3289.68424.34

3132.85 PP rec. 156.83 10037.92 0424.34 424.34

8 LDPE rec. 3714.02 3132.85 PP rec. -3132.85 6905.07 3714.02 4138.369 LDPE rec. 3714.02 3132.85 PP rec. -3132.85 3772.22 3714.02 7852.3810 LDPE rec. 3714.02 3132.85 PP rec. -3132.85 639.37 3714.02 11566.411 LDPE rec. 3714.02 639.12

2836.08PP rec.LDPE rec.

639.8 0.25877.94 12444.34

12 LDPE rec. 3714.02 3563.62 LDPE rec. 150 12594.7413 LDPE rec. 3714.02 3697.68 LDPE rec. 16.34 12611.0814 LDPE rec.

HDPE rec.652.293061.73

4111.88 LDPE rec. -3459 9151.493061.73 3061.73

15 HDPE rec. 3714.02 4455.86 LDPE rec. -4455.86 4695.63 3714.02 6775.7516 HDPE rec. 3714.02 4660.12 LDPE rec. -4660.12 34.61 3714.02 10489.7717 HDPE rec. 3714.02 35.61

5438.22LDPE rec.HDPE rec.

-35.61 0 -1724.28765.57

18 HDPE rec. 3714.02 5482.5 -1768.48 6697.0919 HDPE rec. 3714.02 5482.5 -1768.48 5528.6120 HDPE rec. 3714.02 5482.5 -1768.48 3460.1321 HDPE rec. 3714.02 5482.5 -1768.48 1691.6322 HDPE rec. 3714.02 601.14

4720.57-1607.69 83.94

23

Tabla No 9.5 tabla de balance de materia.

Tabla No 9.6 Balance general de materia en los silos de almacenamiento, para todo el mes de trabajo.

76


BALANCES DE MATERIA SECCION DE PROCESAMIENTO POR MOLDEO ROTACIONAL

BALANCE DE MATERIA EN LA MOLIENDA DE LLDPE 2101 VIRGEN:

TIPO DECONTENEDOR

A FABRICAR

Flujo de entradaLLDPE 2101Kg/día

Flujo de salidaLLDPE 2101Kg/día

MermaKg/día

Merma%

100 470.87 469.93 0.934 0.2200 786.35 784.78 1.57 0.2450 1530.32 1527.27 3.05 0.2600 1765.75 1762.23 3.52 0.2750 2001.18 1997.19 3.99 0.21100 2354.33 2349.64 4.7 0.22500 3538.59 3531.53 7.06 0.2

BALANCE DE MATERIA EN EL MEZCLADOR:

ComposiciónLOTE TIPO DEPLASTICO

TIPO DECONTENE

DOR AFABRICAR

Días detrabajonecesar

ios

FLUJO DEENTRADA

Kg/día Recuperado Kg/día

VirgenLLDPE2101Kg/día

Pigmentosy aditivosKg/día

Flujo desalidaKg/día

MermaKg/día

% Merma

PP1 PP 100 5.11 2354.35 1879.71 469.93 4.71 2352 2.35 0.1PP2 PP 200 5.11 3923.92 3132.85 784.78 7.85 3920 3.92 0.1LD1 LDPE 450 2.55 5101.09 3563.62 1527.27 10.20 5096 5.09 0.1LD2 LDPE 600 1.62 5885.88 4111.88 1762.23 11.77 5880 5.88 0.1LD3 LDPE 750 1.63 6670.66 4660.12 1997.19 13.34 6664 6.66 0.1HD1 HDPE 1100 5.11 7847.84 5582.50 2349.64 15.69 7840 7.84 0.1HD2 HDPE 2500 0.58 11771.76 8240.23 3531.53 23.54 11760 11.76 0.1

BALANCE DE MATERIA EN LA OPERACION DE MOLDEO ROTACIONAL:

LOTE TIPO DEPLASTIC

O

TIPO DECONTENEDOR A FABRICAR

FLUJO DEENTRADA

Kg/día

FLUJO DESALIDAKg/día

MermaKg/día

Días de trabajonecesarios

Kg totalespor mes

PP1 PP 100 2352 2352 0 5.11 12000PP2 PP 200 3920 3920 0 5.11 20000LD1 LDPE 450 5096 5096 0 2.55 13000LD2 LDPE 600 5880 5880 0 1.62 9525LD3 LDPE 750 6664 6664 0 1.63 10880HD1 HDPE 1100 7840 7840 0 5.11 40000HD2 HDPE 2500 11760 11760 0 0.58 6750Tabla No 9.9 Balance de materia en el moldeo rotacional..

Tabla No 9.7 Balance de materia en el molino de LLDPE 2101 virgen.

Tabla No 9.8 Balance de materia en el mezclador.

77


BALANCE DE MATERIA EN EL ENFRIADOR:

LOTE TIPO DEPLASTIC

O


FLUJO DEENTRADA

Kg/día


MermaKg/día

Días detrabajonecesarios

RECIPIENTES PORDÍA

PP1 PP 100 2352 2352 0 5.11 392PP2 PP 200 3920 3920 0 5.11 392LD1 LDPE 450 5096 5096 0 2.55 392LD2 LDPE 600 5880 5880 0 1.62 392LD3 LDPE 750 6664 6664 0 1.63 392HD1 HDPE 1100 7840 7840 0 5.11 392HD2 HDPE 2500 11760 11760 0 0.58 392

BALANCE DE MATERIA EN EL DESMOLDE:

LOTE TIPO DEPLASTIC

O


FLUJO DEENTRADA

Kg/día


MermaKg/día

PP1 PP 100 2352 2352 0PP2 PP 200 3920 3920 0LD1 LDPE 450 5096 5096 0LD2 LDPE 600 5880 5880 0LD3 LDPE 750 6664 6664 0HD1 HDPE 1100 7840 7840 0HD2 HDPE 2500 11760 11760 0

Balance de materia general para toda la planta:

Sección de recuperación de plástico: se maneja por lotes.

corrienteTipo deplástico <1>

Kg/día<2>

Kg/día<3>

Kg/día<4>

Kg/día<5>

Kg/día<6>

Kg/día<7>

Kg/día<8>

Kg/día<9>

Kg/díaLote PP1PP rec. 3914 195.7 3718.3 3718.3 0.55 3717.74 3717.74 3717.74 *

Lote PP2PP rec 3914 195.7 3718.3 3718.3 0.55 3717.74 3717.74 3717.74 *

Lote LD1LDPE rec 3914 195.7 3718.3 3718.3 0.55 3717.74 3717.74 3717.74 *Lote LD2LDPE rec 3914 195.7 3718.3 3718.3 0.55 3717.74 3717.74 3717.74 *Lote LD3LDPE rec 3914 195.7 3718.3 3718.3 0.55 3717.74 3717.74 3717.74 *Lote HD1HDPE rec 3914 195.7 3718.3 3718.3 0.55 3717.74 3717.74 3717.74 *Lote HD2LDPE rec 3914 195.7 3718.3 3718.3 0.55 3717.74 3717.74 3717.74 *

Tabla No 9.10 Balance de materia en el enfriador.

Tabla No 10.11 Balance de materia en el desmolde.

Tabla No. 10.12 Balance de materia , se indican los flujos de entrada y de salida en cada una de las corrientes en la sección derecuperación de plásticos. * Para la corriente <9> , los flujos dependen del tipo de plástico a procesar y del tipo de contenedor afabricar así como de los tiempos de almacenamiento. Para esto es necesario ver el balance de materia en los silos dealmacenamiento.

78


Balance en la sección de procesamiento

CorridaTipo de plástico

<11>Kg/día

<12>Kg/día

<13>Kg/día

<14>Kg/día

<15>Kg/día

<16>Kg/día

<17>Kg/día

<18>Kg/día

PP 0 0 0 1879.71 1879.71 1879.71 1879.71 1879.71LDPE 2101 470.87 0.934 469.93 469.93 469.93 469.93 469.93 469.93Pig. Y aditivos 0 0 0 4.71 4.71 4.71 4.71 4.71

LotePP1

Flujo total 470.87 0.934 469.93 2352 2352 2352 2352 2352

PP 0 0 0 3132.85 3132.85 3132.85 3132.85 3132.85LDPE 2101 786.35 1.57 784.78 784.78 784.78 784.78 784.78 784.78Pig. Y aditivos 0 0 0 7.85 7.85 7.85 7.85 7.85

LotePP2

Flujo total 786.35 1.57 784.78 3920 3920 3920 3920 3920

LDPE 0 0 0 3563.62 3563.62 3563.62 3563.62 3563.62LLDPE 2101 1530.32 3.05 1527.27 1527.27 1527.27 1527.27 1527.27 1527.27Pig. Y aditivos 0 0 10.20 10.20 10.20 10.20 10.20

LoteLD1

Flujo total 1530.32 3.05 1527.27 5096 5096 5096 5096 5096

LDPE 0 0 0 4111.88 4111.88 4111.88 4111.88 4111.88LLDPE 2101 1765.75 3.52 1762.23 1762.23 1762.23 1762.23 1762.23 1762.23Pig. Y aditivos 0 0 0 11.77 11.77 11.77 11.77 11.77

LoteLD2

Flujo total 1765.75 3.52 1762.23 1580 1580 1580 1580 1580

LDPE 0 0 0 4660.12 4660.12 4660.12 4660.12 4660.12LLDPE 2101 2001.18 3.99 1997.19 1997.19 1997.19 1997.19 1997.19 1997.19Pig. Y aditivos 0 0 0 13.34 13.34 13.34 13.34 13.34

LoteLD3

Flujo total 2001.18 3.99 1997.19 6664 6664 6664 6664 6664

HDPE 0 0 0 5582.5 5582.5 5582.5 5582.5 5582.5LLDPE 2101 2354.33 4.7 2349.64 2349.64 2349.64 2349.64 2349.64 2349.64Pig. Y aditivos 0 0 0 15.69 15.69 15.69 15.69 15.69

LoteHD1

Flujo total 2354.33 4.7 2349.64 7840 7840 7840 7840 7840

HDPE 0 0 0 8240.23 8240.23 8240.23 8240.23 8240.23LLDPE 2101 3538.59 7.06 3531.53 3531.53 3531.53 3531.53 3531.53 3531.53Pig. Y aditivos 0 0 0 23.54 23.54 23.54 23.54 23.54

LoteHD2

Flujo total 3538.59 7.06 3531.33 11760 11760 11760 11760 11760

9.4 BALANCE DE ENERGIA.

Necesitamos conocer la energía que requiere el proceso de moldeo rotacionalpara poder fundir el material(polietileno y Polipropileno) y alcanzar unatemperatura interna del aire de 225°C.

Una vez calculado el calor(Q) requerido para alcanzar la temperatura del aireinterno de 225°C, podemos calcular el flujo de combustible requerido paraproducir este calor.

Tabla No 10.13 Balance de materia en la sección de procesamiento por moldeo rotacional..

79


Procedemos a realizar un balance de energía, tomando un sistema cilindrico deparedes compuestas. Suponiendo una transferencia de calor en estadoestacionario y aplicando la ley de enfriamiento de newton y la ley de fourier,determinadas por las siguientes ecuaciones.Tenemos primeramente convección en la parte externa del molde.

(Tb - T3) =q0 / h0 ..............................................................1

despues tenemos conducción en la pared del cilindro y en la capa del polietileno.

(T3 - T2) = r0q0(ln (r1/r0) / k23) ...........................................2(T2 - T0) = r0q0(ln (r2/r1) / k12) ...........................................3

finalmente tenemos convección en la parte interna del molde.

(T0 – Ta) =q0r0 / h3r3 .........................................................4

Resolviendo las cuatro ecuaciones tenemos que:

q0r0 = (Tb – Ta) / ( 1 / h3r3 + ln (r1/r0) / k23 + ln (r2/r1) / k12 + 1 / h0r0 ) ...............5

Ahora

Q = U0 ( 2Πr0L) (Tb – Ta) .................................................6

Donde U0 = r0-1 (1 / h3r3 + ln (r1/r0) / k23 + ln (r2/r1) / k12 + 1 / h0r0 )-1 ..............7

En base a la ecuación 8 calculamos el calor requerido para cada determinadovolumen de cilindro.

Consideraciones:

El material de que está hecho el tubo es de lamina con 2 mm de espesor.

La pared tiene una conductividad termica de 55 W/m °CEl Polietileno tiene una conductividad termica de 0.3349 W/m °CEl coeficiente de transferencia para el aire es de 3 W/m2 °CTemperatura que proporciona la flama Tb = 600°CTemperatura interna del aire que se desea es Ta = 225°C

80


Con base a los datos anteriores procedemos a calcular el calor requerido paracada volumen de cilindro.

VOL(L) L(m) r0(m) r2(m) r3(m) Q(W) Q(BTU/h)2500 1.63 0.77 0.773 0.775 4390.9353 14994.8684750 1.03 0.55 0.553 0.555 1984.4182 6776.70878

1100 1.42 0.57 0.573 0.575 2834.83964 9680.86396600 0.693 0.52 0.523 0.525 1262.64595 4311.8854450 0.639 0.47 0.473 0.475 1052.83758 3595.39822200 0.9 0.261 0.264 0.266 826.885835 2823.78205

Tabla 9.14 Se muestra la energia que se debe proporcionar al sistema para alcanzar una temperatura de 225°C , para cada volumen del cilindro , esta energía cambia porque varia el area de transferencia de calor.

Podemos aplicar un balance de energía similar al de calentamiento para calcular la energíaque debemos remover para obtener un enfriamiento con una temperatura externa del moldede 30 °C, con la diferencia de que ahora la transferencia de calor es del interior del moldehacia la superficie externa del molde.

VOL(L) L(m) r0(m) r2(m) r3(m) Q(W) Q(BTU/h)2500 1.63 0.77 0.773 0.775 171369.48 585219.919750 1.03 0.55 0.553 0.555 77608.891 265031.258

1100 1.42 0.57 0.573 0.575 110839.89 378513.789600 0.693 0.52 0.523 0.525 49401.6919 168704.802450 0.639 0.47 0.473 0.475 41226.4895 140786.813200 0.9 0.261 0.264 0.266 32599.2593 111325.167

CALCULO DEL GASTO DE ENERGIA PARA EL PROCESO

De acuerdo al balance de energía realizado para determinar el requerimiento

de energía en el proceso se procede a realizar él calculo de flujo de

combustible(GAS LP) necesario para proporcionar la energía.

Consideraciones:

Energía requerida para la producción de un cilindro de 2500 L, es de

Q=14994.86Btu/h

La combustión del GAS LP por kilogramo nos proporciona una energía de

47861Btu

Tabla 9.15 Podemos ver la energía que debemos remover del sistema para obteneruna temperatura externa del molde de 30 °C, con el calculo de esta energía podemoscalcular el flujo de aire para el enfriamiento.

81


Requerimos de ocho quemadores que proporcionen la energía sobre el área

superficial del cilindro

Cálculos;

Flujo de gas =15000Btu/h (1 Kg / 47861 Btu/h) =0.313 Kg./h por quemador

para ocho quemadores necesitamos un flujo de gas de 2.507 Kg./h

Suponiendo una eficiencia en la utilización de energía de 50% entonces

necesitamos un flujo de gas de 3.7605 Kg./h. Para cada maquina de moldeo

rotacional. Tomando en cuenta que tenemos ocho maquinas de moldeo rotacional

entonces vamos a tener un flujo de gas de 26.32 Kg./h.

Considerando 7 horas totales de trabajo al día para el proceso con combustión de

GAS LP vamos a tener un consumo de GAS al día de 184.24 Kg

Tendríamos un consumo mensual de 4421.76 Kg

De tal manera que requerimos de un tanque estacionario para GAS LP de una

capacidad de 5000 Kg

82


9.5 Diagramas de flujo.

I)

m - u

L

84


9.7 DISEÑO DE EQUIPO

9.7.1 Diseño de bandas para selección de plástico.

Esta banda es diseñada para transportar material plástico en la zona de selección. Densidades a granel de los plásticos a procesar:

MATERIAL DENSIDAD

HDPE 0.4 g / cm3

LDPE 0.2 g / cm3

PP 0.6 g / cm3

Se toman como base para efectos de diseño la menor densidad a granel, y setoman las siguientes consideraciones para operar la banda:

No. de operarios para la selección: 4

No. de separaciones con contenedor de descarga: 4

Longitud de la banda: 2.5 m

Ancho de la banda: 0.4 m

Velocidad: 2 m / min.

Longitud de inspección en banda: 50 cm

Altura de operación de la banda: 90 cm

Capacidad de diseño: 480 kg. / hr

Capacidad a utilizar: 256.7 kg. / hr

Descripción de la banda propuesta:

• Banda de hule de 1/8” de espesor, no sanitaria, de 120 lbs de tensión.• 2.5 m de largo y 40 cm de ancho.• Artesa construida con lamina negra calibre 12.• Rodillos metálicos c-30, de acero al carbón con baleros.• Rodillo motriz y conducido con tuba de 6” c-40, de acero al carbón y

recubiertos de hule.• Sistema motriz con motor reductor de 1 HP y juego de poleas de

transmisión con guarda protectora.• 2 soportes metálicos centrales con niveladores.

85


• Gabinete con interruptor termomagnetico de 3 polos, arrancador ybotonera de paro y arranque.

• 4 separadores con contenedores plásticos.

9.7.2 Triturador de plástico.

La trituración del material consiste en agregar material plástico previamente seleccionadoa un equipo de triturado. Las trituradoras industriales de accionamiento eléctrico se utilizan pararecuperar materiales de reciclaje o para eliminar residuos y desechos. Se recomienda un equipo con cámara trituradora alargada, útil para triturarcontenedores de plástico u otros objetos voluminosos.

Características del material plástico que se procesa:

• Bolsa de polietileno de baja densidad, de cualquier dimensión.• Envases, cubetas, botellas, porrones, tapas, etc.• Envases de volumen máximo de 30 litros.

Dimensiones del equipo recomendado: Procesamiento de plástico: 200 – 500 Kg / hr Tamaño máximo de objetos: 30 litros en volumen Motor : 15 HP y 11 kW

9.7.3 Separador magnético.

Los separadores magnéticos capturan las piezas metálicas que contaminan otrosmateriales. Para generar el campo magnético requerido y así atraer las partículas metálicas,se utilizan imanes permanentes de gran potencia y no se requiere electricidad para sufuncionamiento.

Características de equipo:

• Lugar de instalación: sobre banda transportadora que va hacia el molino.• 25°C como temperatura ambiente de diseño, teniendo un rango de 15 a 30°C.• 35% de humedad relativa.• Dimensiones de material que se debe de pasar por el separador:

Largo: hasta 1.5”.Ancho: hasta 1.0”.Espesor: 0.5 mm – 4 mm.

• Temperatura del material: 25°C.• Banda transportadora donde es colocado el separador magnético:

Ancho de la banda: 30 cm.Largo de la banda: 3.8 mPendiente: 30°Profundidad de la cama del material: 3 cm.

86


Inclinación de rodillos guías: 45°Capacidad de diseño 648 Kg / hr.Velocidad: 4 m / min.

• Piezas metálicas más probables a retirar magnéticamente:Rebabas metálicas, tornillos metálicos, clavos, fragmentos de metal, corcholatas,fichas, etc.

• El tamaño máximo a retirar es 225 mm3 y un peso máximo de 0.4 gr.aproximadamente.

• El tamaño mínimo a retirar es 2 mm3 y un peso máximo de 0.4 graproximadamente.

Se recomienda un separador magnético permanente suspendido sobre la bandatransportadora, autolimpiable con las siguientes dimensiones:

A x B x C Peso ( kg ) Motor ( HP ) ----------------------------------------------------------------

37” x 15” x 5” 100 1 / 3

9.7.4 Diseño de banda transportadora a molino.

Esta banda esta diseñada para transportar el material plástico al molino, y pasa por ellugar donde se sitúa el separador magnético.

Las densidades a granel de los plásticos triturados que se tomaran en cuenta para lautilización de esta banda son:

MATERIAL DENSIDAD

HDPE 0.5 g / cm3

LDPE 0.3 g / cm3

PP 0.7 g / cm3

Y para efecto de diseño se toma en cuenta la menor densidad a granel,entonces:

Longitud de la banda: 3.8 m. Ancho de la banda: 30 cm. Pendiente: 30° Elevación: 2 m. Altura de base inferior 25 cm. Velocidad: 4 m / min. Inclinación de rodillos guía: 45° Capacidad de diseño: 648 kg / hr.

87


Capacidad a utilizar: 243.22 kg / hr.

Descripción de la banda propuesta:

• Banda de hule no sanitaria, 120 lb de tensión y (1 / 8)” de espesor.• Rodillos guías a 45° con baleros.• Rodillos metálicos de tubo c-30 de acero al carbón con baleros.• Rodillo motriz y conducido con tubo de 5” c-40 de acero al carbón recubierto de

hule.• Sistema motriz con motor reductor de 1 HP y juego de poleas de transmisión

con guardas protectoras.• 3 soportes metálicos centrales.• Gabinete con interruptor termomagnético de 3 polos, arrancador y botonera de

paro y arranque.

9.7.5 Diseño de molinos.

En esta etapa el material triturado y libre de impurezas metálicas, se muele y se obtiene ungranulado en malla 18, equivalente a 1mm.

El molino operara de la siguiente manera:

Material a utilizar: HDPE, LDPE, PP. Flujo de alimentación: 243.22 kg / hr. Tamaño máximo de material triturado: 1.5” de largo. 1.0” de ancho. 0.5 – 4 mm de espesor.

Características del equipo:

• Motor: 25 HP , 440V• Diámetro de rotor: 10”• Enfriamiento: aire.• Boca de alimentación: 10 x 30 “• Largo de cuchillas: 30”• No. de cuchillas en rotor: 3• No. de cuchillas en caja: 2• Peso de la maquina: 1400 kg.• Dimensiones: 1.3 x 1.4 x 1.7 m.• Capacidad de producción: 160 – 400kg 77 hr.

Las cuchillas son fabricadas en acero AISI D-2 con alto contenido de cromo y tratadastérmicamente a 56 / 58 RC, alto impacto. Las cribas con tamaño de poro de 1mm ( malla 18 ) son fabricadas con placarodada de acero de alta calidad. El rotor es completamente de acero.

88


9.7.6 Silos de almacenamiento

Los silos se diseñan basándose en el balance de masa considerando entradas,salidas y tiempos de almacenamiento, juntamente con la densidad de cada tipo deplástico PP, HDPE, LDPE.

diámetro

Material Densidad gr/cmPP 0.49

LDPE 0.3HDPE 0.5

H1

Diseño para PP H2Características del silo:Masa almacenada: 10 037.92 kgVolumen requerido: 20 485.55 dm3

Volumen de diseño 23 562.00 dm3 6”Diámetro: 2.66 mAltura h1 : 3.99 mAltura h2 : 0.50 mConducto de salida ( brida ): 6”Altura de soportes: 1.5 m

Diseño para LDPE

Características del silo:Masa almacenada: 12 611.08 kgVolumen requerido: 42 036.93 dm3

Volumen de diseño 48 573.8 dm3

Diámetro: 3.4 mAltura h1 : 5.10 mAltura h2 : 0.50 mConducto de salida ( brida ): 6”Altura de soportes: 1.5 m

Diseño para HDPE

89


Características del silo:Masa almacenada: 10 489.77 kgVolumen requerido: 20 979.54 dm3

Volumen de diseño 24 352.60 dm3

Diámetro: 2.69 mAltura h1 : 4.03 mAltura h2 : 0.50 mConducto de salida ( brida ): 6”Altura de soportes: 1.5 m

9.7.7 Diseño de bombas.

Para diseñar la capacidad y potencia en HP se utiliza la siguiente formula:

W f = w ∆H 550 η

donde: W f = potencia requerida en HP w = flujo másico en lb / s

∆H = diferencia de alturas entre el destino y el origen en ft.η = eficiencia de la bomba.

550 = factor que considera las distancias y caidas de presion.

Liquido a manejar: agua.Densidad: 1 kg / l

Consideración de eficiencia o.7

Entonces se procede a calcular las bombas para diversos sectores de la planta:

Suministro para baños B1

W = ( 2 l / s)(1 kg / l)(1 lb / 4.535x10-1 kg)=4.4104 lb / s.

∆H = 8 m (1ft / 3.048x10-1 m) = 26.246 ft

W f = w ∆H = (4.4101 lb/s) (26.246 ft) = 0.3 ⇒ Bombas B1 = 0.5 HP 550 η 550 (0.7)

Dado que los baños B2 y B3 tienen los mismos valores de diseño, entonces seconsidera otra bomba igual a B1.

90


9.7.8 Selección de tubería.

Basada en requerimientos del proceso y economía. El diámetro optimo de tubería es aquelque produzca el menor costo total por potencia anual de bombeo. Existen ecuaciones de alta confiabilidad para estimar el diámetro, y estasconsideran los factores económicos englobados en una constante, tal como lomuestra la siguiente ecuación:

Dop = 3.0 (qr)0.36 ( µc )0.18 .

Donde : Dop = diámetro optimo interno en in. qr = gasto ft3 / s

µc = viscosidad del fluido en cp.

Por lo tanto, para agua la viscosidad es µc = 1 cp.

Para la tubería de baños B1

qr = (2 l / s)(1 m3 / 1000 l)(1 ft3 / 0.02831 m3) = 0.07064 ft 3 / sµc = 1 cp.

Entonces Dop = 3.0 (qr)0.36 ( µc )0.18 .= 3.0 (0.07064)0.36 ( 1 )0.18 .= 1.155 in

Equivalente a 1.5 in.

Similarmente para baños B2, pero para el llenado de cisternas en la zona deenfriamiento y baños B3, se hace:

qr = (6 l / s)(1 m3 / 1000 l)(1 ft3 / 0.02831 m3) = 0.2119 ft 3 / sµc = 1 cp.

Entonces Dop = 3.0 (qr)0.36 ( µc )0.18 .= 3.0 (0.2.119)0.36 ( 1 )0.18 .= 1.716 in

Equivalente a 2.0 in.

91


9.7.9 Longitud de tuberia

1 m 10 m Para baños B1 2m

0.5 0.5 5 m

3m

figura 5.10 isometrico de la tuberia de baños B1

De acuerdo a la figura 5.10, se mide la longitud de tubería recta a utilizar, asícomo los accesorios de esta.

Por lo tanto para baños B1:

Tubo recto c-40 de acero inoxidable 23 m. Codos 90° c-40 de acero inoxidable 5 “ T “ de flujo ramificado 1 Válvulas globo de compuerta totalmente abierta 3

9.7.10 Diseño de tanque de gas.

En base al calculo de gasto de combustible calculado, determinamos el equipopara la instalación de GAS LP, requiriéndose el siguiente equipo:

1 Tanque estacionario para GAS LP con una capacidad de 5000 kg.

Tubo de cobre para gas con diámetro de ½ in

Tubo de cobre para gas con un diámetro de ¾ in

1 Válvula de compuerta de cobre de ¾ in

7 Válvula de globo de cobre de ¾ in con reducción a ½ in

1 Válvula de alivio de cobre de ¾ in

1 Válvula de llenado

1 Regulador para gas modelo 2403

Accesorios como: coples, Ts y codos de cobre de ½ in y ¾ in

92


9.7.11 diseño de maquina de rotomoldeo

Para fabricar tinacos y contenedores desde 100 a 2500 lts, la maquina cuentacon dos brazos y cada uno de ellos tiene una abertura de 2.05 m. Tiena una capacidad de produccion de 20 tinacos por turno de 8 hrs según eltamaño que se esta procesando. Cuenta con un sistema de quemadoresatmosfericos que generan 65000 Btu/hr cada uno de ellos, contando la maquinacon 8 quemadores, 4 quemadores por brazo.

9.7.12 Diseño de moldes

Los moldes son fabricados con lamina negra y se fabrican según la capacidaddel contenedor. Se consideran 21 moldes de cada tamaño y dimensión a fabricar.

El siguiente esquema muestra la figura y dimensiones de fabricación:

r”

4

h

r

Para diversos tamaños y volúmenes de contenedores, se calcula la cantidad dem2 que se utilizan.

Contenedor de 2500 litros.

93


r = 1.55 m r” = 0.55 m h= 1.63 m perímetro p = 2 π ( r ) = 2 π ( 0.775 m ) = 4.8694 m

Cantidad a utilizar de lamina negra: 7.9371 m2.



Cantidad a utilizar de lamina negra: 5.1301m2.




En la fabricación de contenedores de 100 a 600 litros se considera una formacilíndrica común:

h

4

r

94



r = 1.05 m h= 0.6929 m perímetro p = 2 π ( r ) = 2 π ( 0.525 m ) = 3.2986 m











95


10. EVALUACIÓN ECONOMICA.

Para determinar si el proyecto es rentable debemos evaluar la tasa interna de retorno (TIR)

y la tasa de rendimiento mínima atractiva (TREMA). Si la TIR es mayor que la TREMA,

entonces el proyecto es considerado rentable.

Consideraciones

Costo total de equipo; Incluye trituradora de plástico, molino pulverizador,separador de metales, bandas transportadoras de material, silos dealmacenamiento, maquinas de moldeo rotacional, tanque de gas, mezclador,compresor, accesorios $ 1,687,270.

Costo del terreno; el cual tiene una superficie de 600 m2 $ 1,800,000.

Costo de moldes; equivale a un total de 147 moldes $ 3,105,690

Costo de instalación de equipo en la planta $ 1,640,226

Costo de instalaciones eléctricas $ 4,150,499

Costo de instalaciones auxiliares $ 96,600

De todo lo mencionado anteriormente nos da una inversión inicial de $ 12,480,285

Tenemos un ingreso anual de $ 12,112,080

Evaluamos la TIR para un periodo de 5 años, en base a la siguiente ecuación:

0= -12480285+7872857.74 / (1+i)+ 7872856.7 / (1+i)2 + 7872855.85 / (1+i)3 +

+ 7872855.16 / (1+i)4 + 7872854.59 / (1+i)5

Resolviendo el polinomio de quinto orden nos da una TIR = 71.85 %

96


Ahora evaluando la TREMA = TIIP + RIESGO

Donde TIIP =21.5 %, El factor de riesgo para la industria del plástico es 20%

TREMA = 41.5 %

TIR >TREMA

Por lo tanto el proyecto es rentable.

10.1 CONCLUSIONES.Una vez calculada la parte económica observamos que el proyecto es rentable

debido al valor obtenido de la TIR de 71.85% que es mayor al ser comparado con

la TREMA que tiene el valor de 41.5%.

97


11. SEGURIDAD.

1. Propiedades físicas

Riesgos a la salud : 1

Inflamabilidad : 2

Reactividad : 0

Fórmula : [ CH2-CH2 ]nEstado : solido(en polvo),blanco

Peso molecular : 1500 a 100000

Solubilidad en agua : No soluble

POLIPROPILENO

Riesgos a la salud : 1

Inflamabilidad : 2

Reactividad : 0

Fórmula : [ CH2-CH- ] n

CH3

Estado : solido(en polvo),blanco

Peso molecular : 20000 a 30000

Solubilidad en agua : No soluble

2. Datos de fuego y explosión

Medio de extinción

Apagar el fuego con extinguidor de CO2 o polvo químico.

Se considera que la operación de la planta es segura , pero se deben consideraralgunas medidas preventivas para el manejo del polietileno y polipropileno.

POLIETILENO

CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD

98


El material no es explosivo cuando se expone al aire o al calor o flama directa.

3. Reactividad : Estable

4. Riesgos a la salud

Organos que afecta :Sistema bronquial

Sistema pulmonar

Ruta de entrada principal : Por inhalación

Reaciones en el cuerpo : Irritacion de ojos

y vias respiratorias

5. Primeros auxilios

Ojos : Usar estaciones lava ojos y lavarse por

lo menos durante 15 min

Inhalación : Usar mascarilla antipolvo, y se debe retirar

a la persona a un area donde haya buena

ventilación

6. Datos de protección especiales

Usar lentes protectores

Estaciones de emergencia como regaderas, lava ojos cercanas

99


12. BIBLIOGRAFIA.

Ingeniería de moldes para plásticosEnciclopedia de la química industrialTomo 5Pag. 211

George T. AustinManual de procesos químicos en la industriaTomo 3Qui nta ed ici ónPrimera edición en españolEd. McGraw HillPag 772

Raymond E. KirkEnciclopedia de tecnología químicaTomo 13Editorial Hispano-Americana

100


APENDICE A

A continuación se presentan las normas que se aplican con mayor rigor en

el área industrial de las plantas que trabajan con materiales plásticos.

Relación de normas de aplicables respecto al producto (técnicas, calidad,

sanitarias, entre otras)

Nombre Numero Fecha DescripciónContenido General

Manejo de sustanciasquímicas

NOM-010-STPS-1994 8/7/1994 Condiciones de seguridade higiene en los centrosde trabajo donde seproduzcan, almacenen omanejen sustanciasquímicas capaces degenerar contaminación enel ambiente laboral.

Seguridad NOM-106-STPS-1994 11/1/1996 Polvo químico seco tipoBC, a base debicarbonato de sodio.

Seguridad NOM-109-STPS-1994 16/1/1996 Prevención técnica deaccidentes en maquinas yequipos que operan enlugar fijo. Protectores ydispositivos de seguridad,tipos y características.

Practicas de Higiene NOM-120-SSAI-1994 28/8/1995 Bienes y servicios,practicas de higiene yseguridad para bienes yservicios.

Seguridad e Higiene NOM-001-STPS-1993 8/6/1994 Condiciones de seguridade higiene en la sedificaciones, localesinstalaciones y áreas delos centros de trabajo.

Seguridad NOM-002-STPS-1994 20/7/1994 Condiciones de seguridadpara la prevención yprotección contra incendioen los centros de trabajo.

Seguridad NOM-004-STPS-1993 13/6/1994 Sistemas de protección ydispositivos de seguridaden la maquinaria, equiposy accesorios en loscentros de trabajo.

Seguridad NOM-005-STPS-1993 3/12/1993 Condiciones de seguridaden los centros de trabajopara las zonas dealmacenamiento,transporte y manejo desustancias inflamables ycombustibles.

Seguridad e higiene NOM-010-STPS-1994 8/7/1994 Condiciones de seguridade higiene en los centrosde trabajo donde se

101


produzcan almacenen omanejan sustanciasquímicas capaces degenerar contaminación enel ambiente laboral.

Seguridad e higiene NOM-011-STPS-1993 6/7/1994 Condiciones de seguridade higiene donde segenere ruido

Seguridad e higiene NOM-016-STPS-1993 6/7/1994 Condiciones de seguridade higiene referente aventilación

Seguridad NOM-017-STPS-1993 24/5/1994 Equipo de protecciónpersonal para lostrabajadores en loscentros de trabajo.

Seguridad e higiene NOM-019-STPS-1993 22/10/1997 Constitución yfuncionamiento de lascomisiones de seguridade higiene en los centrosde trabajo.

Seguridad NOM-021-STPS-1993 24/5/1994 Requerimientos ycaracterísticas de losinformes de los riesgos detrabajo, para integrar lasestadísticas

Seguridad NOM-025-STPS-1994 25/5/1994 Niveles y condiciones deiluminación que debentener los centros detrabajo.

Colores que debenutilizarse

NOM-026-STPS-1994 24/5/1994 Colores que debenutilizarse en materia demedicina, seguridad ehigiene en los centros detrabajo.

Señales de seguridad ehigiene

NOM-027-STPS-1994 27/5/1994 Señales de seguridad ehigiene.

Cuadro A Principales Normas de Seguridad que deben de cumplir las industrias deprocesamiento de Plástico.

APENDICE B ANÁLISIS DE PRECIOS.

El establecimiento de precios es de suma importancia, pues influye en la

percepción del consumidor final sobre el producto o servicio. En muchas

ocasiones, una errónea fijación del precio es responsable de la falta de demanda

de un producto.

102


Es importante considerar un precio de introducción en el mercado, los

descuentos por compra en volumen o pronto pago, las promociones y comisiones,

los ajustes de acuerdo a la demanda y otros aspectos.

Decidir si entramos al mercado con un alto precio de introducción, con un

bajo precio en comparación con el de la competencia, o bien, no buscar mediante

el precio una diferenciación del producto, y por lo tanto, ingresar con un precio

cercano al de la competencia, crea desventajas y ventajas, y se debe cubrir los

costos en que incurramos, sin olvidar los márgenes de ganancia que esperan

percibir los diferentes elementos del canal de distribución.

Tomando en cuenta que el precio de un producto o servicio es una variable

relacionada con otros tres elementos de la mezcla de mercadotecnia: plaza,

publicidad y producto.

Nosotros hacemos un promedio de precios existentes en el mercado para

nuestro producto y vemos que podemos tomar en cuenta los siguientes:

Precio de un tanque de 450 lt. → $580.00





Precio de un tanque de 220 lt. → $ 240.00

Precio de un tanque de 150 lt. → $ 150.00

Cuadro B Precios promedios que deben tener nuestros productos al ingresar al mercado.

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UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA …148.206.53.84/tesiuami/UAMI10778.pdf · 3.4 COMPOSICION DE TERMOPLASTICOS EN LA BASURA15 ... relación Estructura-Propiedades-Aplicaciones que