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UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA IZTAPALAPA
DIVISIÓN DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUÍMICA
REPORTE DE PROYECTO TERMINAL
MOLDEO ROTACIONAL CON POLIETILENO Y POLIPROPILENO DE DESECHO
ALUMNO: FERNANDO ESPEJEL MEJIA 92223259
ASESOR: M. EN C. ANGEL ESCOBAR
JUNIO DE 2006
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INDICE PAGINA
OBJETIVOS 1
JUSTIFICACIÓN 2
CAPITULO 1
1.INTRODUCCION 3
1.1 REACCIONES Y PROCESOS DE POLIMERIZACIÓN 4
1.2 CLASIFICACION DE LOS PLÁSTICOS 5
1.3 PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS 6
1.3.1 PROPIEDADES TERMICAS 6
1.3.2 PROPIEDADES ELECTRICAS 7
1.3.3 PROPIEDADES OPTICAS 7
1.3.4 PROPIEDADES MECANICAS 7
1.4 REFUERZOS Y ADITIVOS 8
1.5 TECNOLOGIAS Y PROCESOS DE RECUPERACIÓN 8
DE PLÁSTICOS
CAPITULO 2
2. POLIOLEFINAS 11
2.1 POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (LDPE) 11
2.2 POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (HDPE) 12
2.3 POLIPROPILENO (PP) 12
2.4 APLICACIONES 13
CAPITULO 3
3. RECUPERACION DE PLÁSTICOS 14
3.1 RAZONES PARA LA RECUPERACIÓN 15
3.2 LOS PLÁSTICOS EN EL AMBIENTE 15
3.3 LOS PLÁSTICOS EN LA BASURA 16
3.4 COMPOSICION DE LOS TERMOPLÁSTICOS EN 16
LA BASURA
3.5 CLASIFICACION DE LOS DESECHOS PLÁSTICOS 17
3.6 GENERACION DE LOS DESECHOS PLÁSTICOS EN EL MUNDO 18
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3.7 GENERACIÓN DE LOS DESECHOS PLÁSTICOS 19
EN MÉXICO
3.8 GENERACION DE DESECHOS SÓLIDOS EN 19
EL AREA METROPOLITANA
CAPITULO 4
4 ANALISIS DE LAS MATERIAS PRIMAS PLASTICAS 22
EN MÉXICO
4.1 CAPACIDAD INSTALADA 22
4.2 PRODUCCION 23
4.3 IMPORTACIONES 24
4.4 EXPORTACIONES 25
4.5 CONSUMO APARENTE DE MATERIAS PRIMAS PLASTICAS 26
4.6 CONSUMO APARENTE POR TIPO DE PROCESO 27
4.7 CONSUNO NACIONAL APARENTE POR SECTOR DESTINO 27
4.8 CONSUMO DE PLÁSTICO EN EL MUNDO 28
4.9 DISTRIBUCION NACIONAL DE MANUFACTURA PLASTICA 28
4.10 TAMAÑO DE LAS EMPRESAS 29
CAPITULO 5
5 INDUSTRIA Y PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN EN MÉXICO 30
5.1 GENERALIDADES 30
5.2 COMERCIO EXTERIOR 31
5.3 CLASIFICACION 32
5.4 DISTRIBUCIÓN GEOGRAFICA 33
5.5 PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN 33
5.5.1 EXTRUSION 34
5.5.2 INYECCION 35
5.5.3 SOPLADO 35
5.5.4 CALANDREO 36
5.5.5 MOLDEO ROTACIONAL 36
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CAPITULO 6
6 MOLDEO ROTACIONAL CON POLIETILENOS DE DESECHO 37
6.1 ANTECEDENTES DEL MOLDEO ROTACIONAL 37
6.2 PRODUCTOS DEL GIRO CON PLÁSTICO RECUPERADO 38
6.3 MAQUINARIA PRINCIPAL 39
6.4 EQUIPO AUXILIAR 39
6.5 INVERSION INICIAL NECESARIA 40
6.6 PARTICULARIDADES DEL GIRO 40
6.7 PUNTOS IMPORTANTES PARA LA PRODUCCIÓN DE 40
CONTENEDORES
6.8 CARACTERISTICAS PRINCIPALES DELAS MATERIAS PRIMAS 42
6.9 SERVICIOS NECESARIOS PARA EL PROCESO 42
6.10 RELACIONES INSUMO-PRODUCTO 43
6.11 PRODUCCION 43
CAPITULO 7
7 DESARROLLO EXPERIMENTAL 45
7.1 METODO EXPERIMENTAL 45
7.1.1 SELECCIÓN Y CLASIFICACION DE POLIETILENOS 45
7.1.2 PROCESAMIENTO 46
7.2 DISEÑO DE PRUEBAS 49
7.2.1 MATERIALES 49
7.2.2 PRUEBAS EXPERIMENTALES 49
7.2.3 VARIABLES DE PROCESO 50
CAPITULO 8
8 RESULTADOS EXPERIMENTALES 51
8.1 RANGO DE DENSIDADES OBTENIDO EN LA SEPARACIÓN 51
DE POLIETILENOS
8.2 RESULTADOS DE PROCESAMIENTO 51
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CAPITULO 9
9 DISEÑO DE PLANTA Y ESTUDIO DE MERCADO 62
9.1 BASES DE DISEÑO 62
9.1.1 GENERALIDADES 62
9.1.2 CAPACIDAD REDIMIENTO Y FLEXIBILIDAD 62
9.1.3 ESPECIFICACIONES DE LAS CARGAS DE PROCESO 63
9.1.4 CONDICIONES DE LOS PRODUCTOS 64
9.1.5 SERVICIOS AUXILIARES 64
9.2 LOCALIZACION DE LA PLANTA 64
9.2.1 MARCO ECONOMICO 64
9.2.2 UBICACIÓN DE LA PLANTA 65
9.3 DISEÑO DE EQUIPO 66
9.4 ESTUDIO DE MERCADO 68
CAPITULO 10
10 CONCLUSIONES 73
APÉNDICE 74
BIBLIOGRAFÍA 75
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Página 1
OBJETIVOS Recuperar Polietilenos y Polipropilenos de desecho presentes en la basura. Reprocesar el material recuperado mediante Moldeo Rotacional, para obtener contenedores. Proponer mediante una experimentación, un diseño factible en cuanto a maquinaria e instalaciones para poder procesar Polipropilenos y Polietilenos recuperados.
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JUSTIFICACIÓN
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 en
tiraderos.
Acerca del 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 y 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. INTRODUCCION El creciente uso de material plástico dentro de muchas ramas de la
industria, y que 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 el 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 pueden ser mejoradas mediante el uso de aditivos y agentes
reforzantes, como ejemplo tenemos a los antioxidantes, retardadores ala flama,
colorantes, protectores de 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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1.1. REACCIONES Y PROCESOS DE POLIMERIZACION La polimerización es un proceso mediante el cual se unen pequeñas
moléculas llamadas monómeros unidas por enlaces covalentes. Algunas de las
fuentes principales como materia prima para la síntesis de los polímeros son
los productos petroquímicos y el gas natural.
Las reacciones para obtener moléculas poliméricas se pueden realizar
por dos métodos: Adición y Condensación.
• Adición: este mecanismo de reacción se lleva a cabo sobre el doble
enlace C=C del monómero. Bajo condiciones apropiadas de
temperatura y presión los monómeros se enlazan entre si para formar
largas cadenas moleculares. Por ejemplo, en la obtención de
polietileno la reacción es:
CH2 = CH2+nCH2=CH 2 {CH-CH}2
• Condensación: mediante este mecanismo se produce una reacción
entre grupos funcionales presentes. A diferencia de la polimerización
por adición, aquí se forman productos secundarios generalmente
agua, ácidos, etc., los cuales tienen que ser eliminados. La reacción
se muestra a continuación
Las reacciones de adición y condensación se pueden llevar a cabo
mediante los siguientes procesos.
• Polimerización en masa: se realiza con el monómero puro en fase
liquida o gaseosa, bajo condiciones de operación adecuadas para la
poli adición. Este procedimiento tiene una desventaja ya que es difícil
eliminar el calor desprendido en la polimerización, pero tiene la
ventaja de obtener productos óptimamente limpios y de composición
química invariable.
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• Polimerización en suspensión: el monómero se dispersa en el agua
formando pequeños glóbulos, se añade un iniciador que puede ser
soluble en el monómero o en agua.
Este proceso produce altos pesos moleculares y distribuciones
regulares de peso molecular. Una desventaja es que el polímero
terminal presenta impurezas debido a los aditivos, que disminuyen
las propiedades ópticas y eléctricas.
• Polimerización en emulsión: similar a la polimerización en
suspensión, presentando diferencia solo en las esferas del
monómero. Se agregan agentes emulsionantes para una correcta
emulsión, se obtienen polímeros de bajas propiedades ópticas y
eléctricas.
• Polimerización en disolución: durante la poli adición, se usa un
disolvente para disolver un monómero al polímero y al iniciador. Las
ventajas que presenta son: buena regulación de la temperatura por
absorción de calor por parte del disolvente, el disolvente se elimina
del polímero en una primera fase por arrastre de vapor y finalmente
con aire caliente. Las características del disolvente deben ser tales
que no reaccionen con los iniciadores ni con el polímero en
crecimiento.
1.2 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:
• Termo fijos
• Elastómeros
• Termoplásticos
Termo fijos: Las resinas tremo fijas se obtiene mediante el proceso de
condensación, solo pueden fundirse una vez y se caracterizan por su estructura
molecular reticulada o entrelazada. Se funden mediante la adición de calor, el
cual es controlado para evitar sea difícil de fundir y se vuelva insoluble.
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Elastómeros: denominados también polímeros elásticos, y comprende a
todos los hules naturales y sintéticos, se caracterizan por tener una elevada
elongación que va de 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 bajo de ciertos limites.
Termoplásticos: son resinas con una estructura molecular lineal que se
ablandan y fluyen por una aplicación de calor y presión, y durante el moldeo no
sufren modificación química en presencia de calor, ventaja que presentan ya
que al obtenerse una pieza de mala calidad se puede reprocesar.
TERMOPLASTICOS TERMO FIJOS
Poli carbonatos Resinas Poliéster
Poliamidas ( Nylon) Resinas Epoxi
Polimerizados Fluorados Resinas (baquelita)
Polioximetileno Resinas Ureicas
Poliestireno
Poli olefinas Urea formaldehído
PVC
Poliacrilato Tabla1.1 Clasificación de los termoplásticos y termo fijos en base al polímero de donde provienen.
1.3 PROPIEDADES DE LOS PLÁSTICOS Las propiedades de un material termoplástico dependen primeramente
de las características físico-químicas de la resina de donde provienen, así
como de los aditivos utilizados para mejorar o modificar alguna propiedad.
1.3.1 PROPIEDADES TERMICAS 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
intramoleculares. Hay dos temperaturas que nos permiten valorar el
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comportamiento del polímero frente al calor: la temperatura de transición vítrea
Tg y la temperatura de fusión cristalina Tm .
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 de estar por
debajo de la temperatura de transición vítrea Tg .
1.3.2 PROPIEDADES ELECTRICAS 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 ohmm*cm. El
valor real de la resistividad depende de la frecuencia y del voltaje. Disminuye al
aumentar la temperatura.
1.3.4 PROPIEDADES OPTICAS los polímeros se utilizan en muchos como plásticos o recubrimientos
transparentes y tienen gran cantidad de aplicaciones. La mayor parte de las
propiedades ópticas de lo 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.
1.3.4 PROPIEDADES MECANICAS Estas propiedades se ven influenciadas por una serie de factores, con
los cuales se dificulta su medición. Algunos de estos factores son:
• Cristalinidad
• Movilidad de las cadenas poliméricas
• Resistencia viscosa a la deformación
• Temperatura de trabajo
• Velocidad de aplicación de un esfuerzo
• Duración de aplicación de un esfuerzo
Debido a los puntos mencionados arriba, no es posible caracterizar el
comportamiento mecánico de estos materiales con un solo parámetro. Por lo
que se recurre a mediciones tales como el modulo de elasticidad.
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1.4 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. Algunos aditivos son los siguientes:
• Antiestático: se emplea para reducir las cargas estáticas en los
polímeros.
• Antioxidante: retrasa la descomposición de los polímeros. Estos
deben de cubrir una serie de requisitos para que funcione
adecuadamente, de acuerdo al tipo de polímero y uso final debe
de poseer características tales como:
- 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
- ser térmicamente estable
- debe tener estabilidad hidrolitica
• Estabilizadores UV: se utilizan para proteger al polímero de la luz
UV, mediante la absorción de la radiación.
• Retardador de flama: este incrementa la resistencia ala flama del
polímero.
• Colorantes: se utilizan para dar color a los polímeros, pueden ser
tintes solubles o pigmentos que pueden ser orgánicos e
inorgánicos.
• Refuerzos: se utilizan fibras para mejorar las propiedades físicas,
como por ejemplo la fibra de vidrio que es altamente utilizada.
1.5 TECNOLOGIAS Y PROCESOS DE RECUPERACIÓN DE PLÁSTICOS Todo aquel material que deseamos recuperar debe poseer propiedades
físicas y químicas que deben ser 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 rehúso de materiales de la corriente de residuos sólidos. Las
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tecnologías de recuperación de los plásticos se han dividido en cuatro y son:
primario, secundario, terciario y cuaternario.
• Recuperación Primaria: también conocido como reciclado de lazo
cerrado, que involucra a el proceso de un residuo recuperado de
desechos sólidos para elaborar un producto de características
similares a las del producto elaborado con las resinas vírgenes. El
lavado de envases para volverlos a utilizar 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 granolumetria parecida alas del
material virgen
La proporción en que el material recuperado se incorpora al
virgen depende de la naturaleza del polímero, historia térmica del
recuperado, sistema de transformación.
La recuperación primaria se aplica a materiales de residuos
industriales provenientes de fabricas tan diversas como las de
fibras textiles, menaje, electrónica, etc.
• Recuperación Secundaria: esta cosiste en el procesado de
plásticos recuperados donde las propiedades físicas y químicas
no se requieren que sean similares al producto original, de tal
manera que esta practica resulté conveniente.
El material recuperado proviene de desechos industriales y de
residuos urbanos. Este tipo de material recuperado se procesa
actualmente por el método de 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 residuos
independientes. Por ejemplo, en los procesos piroliticos los
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materiales se calientan en ausencia de oxigeno para romper la
cadena polimérica 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
es equivalente al de un Kg. de metano. La incineración presenta
la característica de que prácticamente no deja residuos al
quemarse, pero deberán de 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 las
poliolefinas encontramos a Polietilenos de Baja y Alta Densidad (LDPE y
HDPE respectivamente) y al Polipropileno (PP).
2.1 POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (LDPE) El primer polímero comercial derivado del etileno es el Polietileno de
Baja Densidad o de alta Presión, es un polímero ramificado por que presenta
extensiones de cadena o ramas de secuencias de polietileno en varios puntos.
Se obtiene a través de polimerización por adición a presiones muy
elevadas, en presencia de oxígenos y peróxido para iniciar su reacción. Se
obtiene como producto un polímero formado con moléculas con cadenas
laterales, ver Fig. 2.1
Fig. 2.1 Polietileno de Baja Densidad muy ramificado
Para su obtención se trabaja a temperaturas del orden de los 250ºC y
presiones entre 1500 y 3000 atmósferas. Es un sólido parcialmente cristalino
(50 a 60%) que funde alrededor de 150ºC. 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 par este polímero se presenta dentro de un
intervalo de 60-80ºC, 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
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tenga aplicación como aislante. Su resistencia eléctrica es del orden de 1013 a
1014 ohm.
2.2 POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (HDPE) EL Polietileno de Alta Densidad se obtiene a través del etileno a bajas
presiones y en presencia de catalizadores estereoespecificos. Se puede
obtener industrialmente mediante dos procesos: Procesos Phillips, que utiliza
como catalizador oxido de cromo, y el proceso Ziegler, que utiliza como
catalizador tetracloruro de titanio o derivados organometalicos de titanio.
Utilizando cualquier proceso se opera a presiones menores de 30 atms y
temperaturas que se encuentran en el intervalo de 60-120ºC.
El uso de estos catalizadores da lugar a cadenas lineales con pocas
ramificaciones, como lo indica la figura 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 135ºC 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 esta en el
intervalo de 75-90ºC. Su Tg es de –120ºC y su Tm este entre 127-135ºC. En
cuanto a su resistencia química y eléctrica es semejante a la del LDPE, pero
tiene mayor resistencia a la tracción y tiene mayor dureza.
2.3 POLIPROPILENO (PP) Se obtiene a través de la polimerización estereoespecifica del propileno,
utilizando como catalizador compuestos organometalicos de titanio y aluminio.
Utilizando presiones inferiores a las 30 atms y temperaturas dentro del rango
de 60-90ºC.
El Polipropileno isotactico es un polímero que mantiene una estructura
esencialmente lineal, además de ser altamente cristalino, con un punto de
fusión de 165ºC, su densidad esta alrededor de 0.9 g/cm3.
Tiene una temperatura de uso que esta entre 100-140ºC. Presenta
semejanza de resistencia química y eléctrica al os polietilenos mencionados
anteriormente, aunque es menos estable al calor, la luz y los agentes
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oxidantes. Debido a esto se debe utilizar con agentes antioxidantes y
absorbentes de la luz ultravioleta para su procesado, y así obtener un
comportamiento a la intemperie satisfactorio.
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 aprobados por las autoridades sanitarias para agua potable.
El polipropileno se utiliza en la fabricación de cajas de beatería,
calefactores, etc. En general, el polipropileno se requiere por su buena
resistencia química, debido a que es insoluble a todos los disolventes a
temperatura ambiente y se reblandece solamente en los disolventes aromáticos
colorados.
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3. RECUPERACION DE PLASTICOS En los materiales plásticos se tiene un gran 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. 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 ala falta de creación para elaborar productos de interés
masivo.
Actualmente los procedimientos de reciclaje y aprovechamiento de plásticos
implican los siguientes pasos:
1. Recolección.
2. Separación.
3. Lavado y secado.
4. Molienda.
5. Peletizacion.
6. Envasado.
Los pasos anteriores corresponden a la recuperación del plástico como
materia prima. Para hacer factible la recuperación deberá plantearse la
fabricación de artículos para agregar valor a los procesos.
Algunos ejemplos de fabricación de productos 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, 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, por lo que los países
mas industrializados se han preocupado en darle solución, creando nuevos
materiales, técnicas y maquinaria moderna de bajo costo para la recuperación
de plástico. Como alternativas para el cuidado del medio ambiente se ha
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recurrido a los plásticos biodegradables. Sin embargo no ha resultado
ideoneoa esa solución.
3.1 RAZONES PARA LA RECUPERACION El reciclaje de plásticos 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. El reciclaje de plásticos contribuye al
mejoramiento del ambiente, ya que ayuda a resolver el enorme
problema de los desperdicios plásticos, debido a que su degradación
es lenta, prácticamente imposible.
• Económicas. La reducción de costos de los productos obtenidos al
incorporar plástico recuperado en algunos procesos productivos.
Ahorro de energía, ya que al recuperar plástico se ahorra el 88% de
la energía requerida para producirlos a partir de petroquímicos.
3.2 LOS PLASTCOS EN EL AMBIENTE Diariamente se usa una cantidad considerable de objetos desechables
de plástico que, una vez cumplido su cometido, pasan a formar parte de la
basura de las grandes ciudades, y esto trae como consecuencia problemas
particulares en el manejo de los desechos que componen la basura.
En forma general, el principal problema de los desperdicios se debe a la
acumulación masiva que estos tienen en los tiraderos a cielo abierto, ya que la
mayor parte de los materiales no pueden incorporarse de manera natural al
ambiente. La acumulación de basura depende en gran medida del tiempo en
que tardan los materiales sin descomponerse, o bien, del tiempo en que duran
estos materiales en ser reciclados para incorporarlos a algún uso o a procesos
industriales.
El impacto que tienen los plásticos y su acumulación en el ambiente, es
un problema que nos lleva a tomar medidas de solución y prevención del caso,
reestructurando normas ambientales, creando procesos de recuperación
(reciclaje), eliminación (incineración).
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3.3 LOS PLÁSTICOS EN LA BASURA Es interesante saber que la incorporación de aditivos a las resinas
poliméricas, 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 aditivos utilizados en las
resinas poliméricas, y por el ambiente en donde tengan que 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 para cada uso, por lo que esta alternativa resulta limitada.
Los plásticos no son los mayores constituyentes de la basura, su
participación es en promedio del 5% en peso del 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 desperdicios orgánicos, seguidos por el
papal. Sin embargo los principales elementos que propician la acumulación de
basura en el ambiente son los materiales de embalaje, que tardan en
incorporarse de forma natural al ambiente. Cabe señalar que en algunos países
industrializados la composición puede duplicarse.
ELEMENTO % EN PESO
PLASTICO 5-6
PAPEL 25
PRODUCTOS ORGANICOS 30
METAL 8
MISCELÁNEOS 11
VIDRIO 10
TEXTIL 10 Tabla3.1 Composición promedio en peso de la basura en el mundo
3.4 COMPOSICION DE TERMOPLÁSTICOS 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 acondicionamiento para que
sean reprocesados.
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Se puede decir que los termoplásticos representan alrededor del 80% de
los desechos plásticos, siendo los mas abundantes los polietilenos, esto puede
verse mas específicamente en la tabla 3.2 que nos representa las
composiciones del plástico en la basura.
ELEMENTO % RELATIVO
POLIETILENOS 45 – 55
POLIPROPILENO 6 – 12
POLICLORURO DE VINILO 5 – 15
POLIESTIRENOS 8 – 15
PET 12 – 20
OTROS PLÁSTICOS PEQUEÑAS CANTIDADES
3.5 CLASIFICACION DE LOS DESECHOS PLÁSTICOS Los desechos plásticos son clasificados en tres grandes grupos:
• Industrial; se localiza en empresas, que por lo regular auto
reciclan, 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 un porcentaje de plásticos que pudiera estar limpio o
contaminado, para así poder tomar una decisión de acerca del método que
reciclado que se llevaría 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:
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Página 18
CLASIFICACION %
SUCIOS 54
IMPRESOS 10
CONTAMINADOS 11
LIMPIOS 25 TABLA 3.3 Clasificación de los desperdicios plásticos según su estado.
Solo el 25% de los plásticos esta limpio y podría se reprocesado 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.
3.6 GENERACION DE DESECHOS PLÁSTICOS EN EL MUNDO En el mundo se generan alrededor de 1000 millones de toneladas
anuales de desechos sólidos. El país que mas genera es Estados Unidos con
260 millones de ton/año, seguido por Japón con 115 millones de ton/año y
Alemania con 60 millones de ton/año.
México ocupa el décimo lugar en generación de desechos sólidos con 29
millones de ton/año.
La generación de desechos plásticos en el mundo alcanza los 50
millones de toneladas anuales, siendo esto el 5% del total de los desechos
sólidos en el mundo. Nuestro país genera 1.5 millones de ton/año, que
equivalen al 3% de esos desechos plásticos. En la tabla siguiente se muestran
los países que generan mas desechos plásticos en el mundo:
PAIS MILONES DE TON/AÑO %
USA 13 26
JAPÓN 5.75 11.5
ALEMANIA 3 6
BRASIL 2.75 5.5
URSS 2.5 5
CHINA 2.5 5
REINO UNIDO 1.75 3.5
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Página 19
ITALIA 1.5 3
BÉLGICA 1.5 3
MÉXICO 1.5 3
OTROS 14.25 28.5 Tabla 3.3 generación de desechos plásticos en el mundo, para un total de 50 millones de ton/año.
3.7 GENERACION DE DESECHOS PLÁSTICOS EN MÉXICO La generación de los desechos plásticos en México incluyendo las
importaciones, se clasifica en tres grandes sectores, el industrial, el comercial y
el postconsumo, siendo este ultimo 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 1.5 millones de ton/año generadas en 1996.
CONTRIBUCIÓN SECTOR
MILES DE TONELADAS %
INDUSTRIAL 450 30
COMERCIAL 150 10
POSTCONSUMO 900 60 TABLA 3.4 Contribución de los desechos plásticos dividido en tres sectores, incluyendo importaciones,
México 1996
En 1997, el consumo de plástico fue de 2.4 millones de ton/año, de las
cuales se generaron 1.5 millones de ton/año de desperdicios plásticos.
Actualmente se reciclan 680 mil ton/año. De estas son susceptibles 240 mil
para reprocesar directamente, y solo 440 mil son reciclados a partir de
desperdicios. Finalmente se envía a la basura 820 mil ton/año.
3.8 GENERACION DE LOS DESECHOS SÓLIDOS EN LA ZONA METROPOLITANA En la actualidad la basura esta adquiriendo grandes dimensiones y esto
crea a su vez grandes problemas de salud e higiene, sin embargo, podemos
tomar conciencia de que una solución que nos permita reducir la cantidad de
residuos sólidos es el reciclaje y el rehusó.
En la zona metropolitana de la Cd. De México, se producen al día 19 mil
toneladas de basura, y se estima que estos datos se incrementen a 25 mil
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Página 20
ton/dia para el año 2000. la mayor cantidad de basura proviene de las casa
habitación, comercios y mercados, como lo muestra la tabla 3.5. de las 19 mil
toneladas de basura generadas diariamente, el 5% corresponde a plásticos,
dando un total de 950 mil toneladas por día.
PROCEDENCIA %
CASAS 43
COMERCIOS 23.5
MERCADOS 10.4
HOSPITALES 10.6
ACTIVIDADES DIVERSAS 12.5 Tabla 3.5 procedencia de la basura en el área metropolitana.
En 1950 se generaban 37 Kg. de basura al día, en cambio ahora se
estima que cada persona genera un Kg. de basura diaria. Este incremento se
justifica esencialmente por el desarrollo de la sociedad, puesto que la solvencia
económica de la familia determinara el grado de consumo, y en consecuencia
la generación de desechos sólidos.
Los habitantes y visitantes de la Cd. De México generaron
aproximadamente 12 mil toneladas diarias de desechos sólidos, siendo esto
mas de 4 millones de toneladas al año, sin embargo el 80% es potencialmente
aprovechable, convirtiéndose en un recurso de aprovechamiento para la
sociedad.
La generación de basura al día por delegación en la Cd. De México
durante 1995 se da en la tabla 3.6, en ella se observa que la principal
generadora de basura es Iztapalapa, seguida de la Cuahutemoc y Gustavo A.
Madero. Esto permite considerar a la delegación Iztapalapa como principal
zona de aprovechamiento de los desechos plásticos que equivalen a 99.529
toneladas diarias.
DELEGACION BASURA PRODUCIDA EN KG
ALVARO OBREGÓN 606,885
AZCAPOZALCO 611,408
BENITO JUÁREZ 582,528
COYOACAN 635,272
CUAJIMALPA 111,722
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Página 21
CUAHUTEMOC 1,443,200
GUSTAVO A. MADERO 1,431,160
IZTACALCO 519,079
IZTAPALAPA 1,990,589
MAGDALENA CONTRERAS 249,496
MIGUEL HIDALGO 703,857
MILPA ALTA 68,840
TLAHUAC 204,821
TLALPAN 454,534
VENUSTIANO CARRANZA 1,132.116
XOCHIMILCO 251,493
TOTAL 11,000,000 Tabla 3.6 Generación diaria de basura por delegación en la Cd. De México.
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Página 22
4. ANÁLISIS DE LAS MATERIAS PRIMAS PLASTICAS EN MÉXICO 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 obtener una mayor cantidad de materias
primas. En 1989 la capacidad instalada era de 1,460,000 toneladas, obteniendo
un despegue significativo en 1991 y 1992, como lo indica el gráfico 4.1
Gráfica 4.1 Capacidad instalada de plásticos en México en el periodo de 1989 a 1998
En 1996 la capacidad instalada nacional total de materias primas
plásticas en México fue de 2,450,000 toneladas, ocupando el primer lugar el
PVC con el 17.3%, seguido del polietileno de baja densidad con el 12.7% y el
PET también con el 12.7%. En la siguiente tabla se enlista una distribución de
la capacidad instalada por material.
CLASIFICACION MILES DE TONELADAS %
PEBD 310 12.7
PEAD 200 8.2
PVC 415 17.3
PP 300 12.2
CAPACIDAD INSTALADA MATERIAS PRIMAS
1460 15701830
2150 2170 2250 2330 2450 26002800
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
AÑO
MIL
ES D
E TO
NEL
AD
AS
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Página 23
PS 190 7.8
PET 310 12.7
TERMOFIJOS 535 21.8
TECNICOS 60 2.4
OTROS 130 4.9 Tabla 4.1 Distribución de la capacidad instalada de los diferentes plásticos en México para 1996
4.2 PRODUCCION La producción de materias primas plásticas la llevó a cabo importantes
empresas como PEMEX e IDELPRO, las cuales se caracterizaron en la
producción de polipropileno, la empresa EASTMAN y Celanese Mexicana en la
producción de PET.
Se estimo un crecimiento positivo del 10% en 1997 y del 8% en 1998,
considerando la nueva planta SHELL productora de PET, y las de basé
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 de alta densidad
(PEAD) con 200 mil toneladas, y el polipropileno (PP) presento un 14% con 270
mil toneladas. Esto se presenta en la tabla 4.2
CLASIFICACION MILES DE TONELADAS %
PEBD 310 16
PEAD 200 10
PVC 385 20
PP 270 14
PS 125 6
PET 210 11
TERMOFIJOS 315 16
TECNICOS 53 3
OTROS 82 4 Tabla 4.2 Distribución de la materia prima plástica en México, 1996, para un total de 1.95 millones de toneladas
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Página 24
4.3 IMPORTACIONES Los plásticos que más se importan a nuestro país son: el polietileno de
alta densidad, polietileno lineal de baja densidad y el polipropileno, así como
grados especiales de varios polímeros, debido a la tendencia de crecimiento de
los sectores de electrodomésticos, 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. De 1989 a 1993 se observa un crecimiento acelerado y en 1994
se presenta una reducción del 0.047% con respecto al año anterior, situándose
en las 610 mil toneladas anuales. En los años siguientes se observa
nuevamente un crecimiento llegando en 1998 a 750 mil toneladas por año.
Gráfica 4.3 importaciones en el periodo de 1989 a 1998 en México.
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 con 120 mil toneladas que 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 para 1996.
CLASIFICACION MILES DE TONELADAS %
PELBD 120 18.3
PEAD 165 25.2
PVC 8 1.2
340410
480570
640 610 630 660 700 750
0100200300400500600700800
MIL
ES D
E TO
NEL
AD
AS
1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
IMPORTACIONES DE MATERIA PRIMA PLASTICA, MEXICO
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Página 25
PP 75 11.4
PS 57 8.7
PET 30 4.6
TERMOFIJOS 74 11.3
TECNICOS 31 4.7 Tabla 4.3 Importación de materias primas plásticas. México 1996.
4.4 EXPORTACIONES A partir de 1994 las importaciones de materias primas plásticas han
representado 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 para 1998.
Los plásticos que mas se exportan son el PVC, PET, y PP. En 1996 se
exportaron 400 mil toneladas de las cuales 45 mil fueron de polpropileno, 45 mil
de polietileno de alta densidad, y 15 mil toneladas de polietileno de baja
densidad.
La materia prima plástica que más se exporto fue el PVC con 140 mil
toneladas, equivalentes al 41% del total de las exportaciones. Lo anterior
puede observarse en la tabla 4.4, donde se presentan las exportaciones de
materias primas plásticas en 1996.
190240
290360
310 300350
400460
520
0
100
200
300
400
500
600
MIL
ES D
E TO
NEL
AD
AS
1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
EXPORTACIONES DE MATERIA PRIMA PLASTICA, MEXICO
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Página 26
CLASIFICACION MILES DE TONELADAS %
PEBD 140 41
PEAD 45 13
PVC 15 4
PP 28 8
PS 9 3
PET 35 10
TERMOFIJOS 25 7
TECNICOS 45 13
OTROS 3 1
4.5 CONSUMO APARENTE DE MATERIAS PRIMAS PLASTICAS En el periodo de 1990 a 1992 el consumo aparente presenta un
incremento mayor al 10% y para 1994 este incremento disminuye
considerablemente llegando a 1.5%.
A partir de 1995 se registro nuevamente un aumento progresivo, tal
como lo muestra la gráfica 4.5
GRÁFICA 4.5 Consumo aparente de materias primas plásticas en México para el periodo de
1989 a 1998.
En 1997 se consumieron 2,600,000 toneladas con un aumento del 9.1%
y para 1998 se alcanzo el 8.3%.
12401420
16261820 1970 2000 2065 2200
24002600
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
MIL
ES D
E TO
NEL
AD
AS
1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998
CONSUMO APARENTE DE MATERIAS PRIMAS PLASTICAS
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Página 27
Entre los plásticos que más se destacan por su consumo son,
primeramente el polietileno de baja densidad, seguido del polietileno de alta
densidad, posteriormente lo siguen el PVC, polipropileno y poliestireno.
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 en
1997. En ella se destaca el proceso de extrusión como principal consumidor de
materia prima, también se observa que el proceso de moldeo rotacional es muy
bajo a comparación de otros, debido a que el mercado al que destina sus
aplicaciones es al de productos voluminosos y relativamente bajo en piezas
confeccionadas.
PROCESO MILES DE TONELADAS ANUALES
EXTRUSION 925
INYECCION 500
SOPLADO 430
CALANDREO 70
MOLDEO ROTACIONAL 30
OTROS 530 Tabla 4.6 Consumo aparente por tipo de proceso, México 1997.
4.7 CONSUMO NACIONAL APARENTE POR SECTOR DESTINO El consumo aparente de plásticos se ha segmentado en varios sectores,
esta segmentación se ha dividido de acuerdo a sociedades Alemanas,
Japonesas y Americanas, ya que son los lideres en el consumo de los
polímeros, y con el objeto de uniformizar conceptos y que estos puedan ser
aplicados a cada mercado.
La tabla 4.7 presenta el consumo aparente por sector destino y muestra
que las principales ramas económicas de mayor demanda en la manufactura
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Página 28
de plásticos se da en los sectores de envases, empaques, construcción y
consumo, siendo el sector de envases el de mayor demanda.
SECTOR CONSUMO (ton/año) %
ENVASE 1,050,000 42.3
CONSUMO 465,000 18.7
CONSTRUCCION 350,000 14.1
MUEBLES 160,000 6.5
INDUSTRIAL 125,000 5.0
ELECTRICA Y
ELECTRONICA
120,000 4.8
TRANSPOTE 80,000 3.2
ADHESIVOS 60,000 2.4
AGRICOLA 50,000 2.0
MEDICO 25,000 1.0
Tabla 4.7 Consumo nacional por sector destino México 1997.
4.8 CONSUMO DE PLÁSTICO 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
mas importante de México.
Los principales consumidores son EE.UU. y Europa, en nuestro país el
consumo de plásticos en comparación con los países anteriores es
relativamente bajo.
4.9 DISTRIBUCION NACIONAL DE MANUFACTURA PLÁSTICA En nuestro país existen aproximadamente 2500 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,PVC). Sin
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Página 29
embargo existen empresas que transforman el plástico de ingeniería
satisfaciendo mercados tales como el eléctrico, automotriz, etc.
En el DF. y el Estado de México, se encuentra la mayor cantidad de
empresas de manufactura plástica, que en conjunto alcanzan el 57% de los
establecimientos, le siguen Jalisco con el ¡3%, Nuevo León con el 12%,
Chihuahua, Tamaulipas, Coahuila y Baja California Norte.
4.10 TAMAÑO DE LAS EMPRESAS De las 2500 empresas pertenecientes al sector de fabricantes de
manufacturas plásticas, el 60% son microindustrias, el 24% son pequeñas
empresas y el 9% restante son empresas medianas y grandes. La tabla 4.10
muestra el tamaño de las empresas correspondiente a cada rubro.
TIPO No. DE EMPLEADOS
No. DE EMPRESAS
%
MICRO 1 - 15 1500 60
PEQUEÑA 16 - 100 600 24
MEDIANA 101 - 250 300 12
GRANDE 251 O MAS 100 4
TOTAL 2500 100 Tabla 4.10 tamaño de las empresas según SECOFI.
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Página 30
5. INDUSTRIA Y PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN EN MÉXICO
5.1 GENERALIDADES La industria del plástico comprende dos importantes campos de
actividad, estos son:
• La producción de polímeros
• Transformación de polímeros en productos terminados
Ambos presentan estructuras industriales muy diferentes, por ejemplo,
las producción esta constituida por grandes grupos químicos, que en nuestro
país son alrededor de 50 empresas, de las cuales el 80% están concentradas
en zonas geográficas de concentración petroquímica como el Puerto de
Altamira, Tamaulipas y Cangrejera en el Estado de Veracruz. El 20% restante
se localiza en diferentes puntos de la Republica Mexicana.
El campo de transformación en cambio, comprende alrededor de 2500
empresas que se encuentran distribuidas en todo el territorio nacional.
Las empresas transformadoras son aquellas que adquieren materia
prima plástica y aditivos, y luego los someten a diversos métodos de moldeo y
acabado, obteniendo productos finales o intermedios.
Los productos intermedios o semielaborados son aquellos que necesitan
someterse a alguna operación extra, esto es, a algún trabajo mecánico que les
permita adquirir la forma correspondiente a su uso definitivo, por ejemplo
laminas, perfiles, películas, persianas, bolsas, etc.
Actualmente existe una gran variedad de procedimientos de
transformación de plásticos, que son el resultado de las adaptaciones o
exigencias concretas.
Los procesos de transformación los podemos clasificar de la siguiente
manera:
• Procesos de transformación primarios:
Inyección
Extrusión
Soplado
Calandreo
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Página 31
Moldeo rotacional
• Procesos de transformación secundarios
Termoformado
Corte
Doblado
Sellado
Pegado
México tiene el 3% de numero de empresas de plástico en el mundo, y el
1.3% del consumo global. El consumo del plástico en 1996 fue de 2,200,000
toneladas de las cuales corresponden a la producción mas la importación
menos la exportación y por lo tanto este mismo consumo es el que se
transforma en la industria plástica.
5.2 COMERCIO EXTERIOR El comercio exterior forma parte importante de la economía nacional,
referente a os productos terminados de plástico, podemos apreciar que el
comercio exterior se ha multiplicado de 200 millones de dólares en 1990 a 775
millones de dólares en 1996, esto equivale a 260,000 toneladas, sin considerar
las partes plásticas de aparatos eléctricos y electrónicos, automóviles,
juguetes, etc., teniendo así una expansión grande en el mercado.
Los productos de plástico son cada vez mas aceptables debido a los
diseños, su duración, sus funciones, por mencionar algunas de sus
características.
Los principales productos plásticos de importación son laminas,
películas, cajas, contenedores, calzado, etc.
En la siguiente grafica 5.2.1 podemos apreciar que el país que mas
importa plástico es Estados Unidos , seguido de Canadá, Alemania, China,
Taiwán, Japón, Francia, Hong Kong. Como una observación se ve que los
países orientales tienen buena participación en las importaciones con México.
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Página 32
PAISES QUE IMPORTAN PRODUSTOS PLASTICOS DE MEXICO
74
3.5
3.3
2
1.8
1.6
1.6
0.4
9.4
USA
CANADA
ALEMANIA
CHINA
JAPON
TAIWAN
FRANCIA
HONG KONG
OTROS
Grafica 5.2.1 Principales países que importan productos plásticos de México.
En las exportaciones puede haber tasas de crecimiento negativo, ero
algunos productos no pierden competitividad en el mercado externo. Por
ejemplo las películas y las laminas han tenido caídas de hasta un 15% en
exportaciones.
Para México el destino de sus exportaciones es muy diverso, los países
centroamericanos y los Estados Unidos tienen similitud en ámbitos de consumo
y esto representa una oportunidad de comercialización.
5.3 CLASIFICACION La industria transformadora de plásticos nacional esta compuesta por
25000 empresas clasificadas por el numero de ventas y personal, y son:
• Empresas micro (ventas de 1.5 millones de pesos anuales
y de 1 a 15 empleados)
• Pequeñas empresas (ventas de 10 millones de pesos
anuales y de 16 a 100 empleados)
• Mediana ( ventas de 20 millones de pesos y de 101 a 250
empleados)
• Grande (ventas superiores a 20 millones de pesos anuales
y de mas de 250 empleados)
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Página 33
En el grafico 5.3.1 se muestra la clasificación de las empresas
transformadoras, para las cuales en 1996 en México existían 1000 empresas
micro, 600 pequeñas, 300 medianas, 100 grandes, haciendo un total de 2500
empresas.
CLASIFICACION DE LAS EMPRESAS TRANSFORMADORAS EN MEXICO,1996
MICRO60%
PEQUEÑA24%
MEDIANA12%
GRANDE4%
Grafica 5.3.1 Clasificación de las empresas transformadoras
5.4 DISTRIBUCION GEOGRAFICA El Distrito Federal cuenta con la mayor parte de las empresas
transformadoras de plástico en México, seguidas por el Estado de México,
Jalisco, Nuevo León, Guanajuato, Puebla y Yucatán.
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.
5.5 PROCESOS DE TRANSFORMACIÓN A la par de 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 ello aproximadamente 30 son imprescindibles. Los productos
manufacturados con plásticos son obtenidos por mas de 20 procesos de
moldeo distintos, aproximadamente 10 son los que gobiernan la mayor parte de
plásticos transformados.
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Página 34
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
transformar el articulo final sin pasar por la fusión del plástico.
Con base a estos criterios, los procesos de transformación se clasifican
como:
• Extrusión
• Inyección
• Soplado
• Calandreo
• Moldeo rotacional
5.5.1 EXTRUSION Es un proceso continuo en el que la resina es fundida por la acción de
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 procesos artículos como: tubos, perfiles, películas,
mangueras, laminas, filamentos y pellets.
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 de 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.
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Página 35
5.5.2 INYECCION Es un proceso intermitente para producir piezas de plástico y 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
liquido, un molde metálico hecho de dos o más 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 pieza de plástico fundido.
Para agilizar el ciclo productivo de la maquina se utiliza 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 por la cantidad 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.
5.5.3 SOPLADO Es un proceso discontinuo de producción de recipientes y artículos
huecos, en donde una resina termoplástico 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 la preforma, se puede considerar la mitad del
proceso como y utilizando el proceso de inyección o de Extrusión, permitiendo
que el 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 obtienen
grandes recipientes industriales, tanques de combustible automotrices, 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.
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5.5.4 CALANDREO Es un proceso para la producción de laminas y películas, por medio de
un sistema de cilindros que comprimen el material plastificado para llevarlo al
espesor deseado, pasando después a otra serie de rodillos para enfriar el
producto.
A pesar de la alta productividad de las maquinas de Calandreo, la
cantidad del consumo de piezas de Calandreo no es comparable con el
consumo de plásticos de otros procesos, como la Extrusión. La inyección o el
soplado. No obstante el proceso tiene sectores de mercado asegurado, e
incluso se estima que en los siguientes año crecerá el consumo del plástico
elaborado con este proceso, ya que sirve a sectores como el de la
construcción, empaques y de consumo.
5.5.5 MOLDEO ROTACIONAL El moldeo rotacional o rotomoldeo es un proceso intermitente para la
producción de cuerpos huecos. Consiste en el calentamiento de polímeros en
polvo o liquido, dentro de un molde que gira, en donde el material se adhiere
en toda la superficie interna del molde, posteriormente se enfría todo el sistema
y se abre el molde para sacar la pieza terminada.
La baja productividad del proceso de rotomoldeo en comparación con el
soplado, provoca que el mayor campo comercial de este proceso este dirigido a
la fabricación de contenedores de gran volumen, por las altas inversiones que
se tendrían en las maquinas de soplado y en la producción de artículos de
plástico (PVC), porque este no puede transformarse en maquinas de soplado.
Con respecto a otros procesos de transformación, el impacto en el
mercado para el proceso de rotomoldeo es relativamente bajo, sin embargo es
importante notar que tiene sectores de mercado 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.
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6. MOLDEO ROTACIONAL CON POLIETILENOS DE DESECHO 6.1 ANTECEDENTES DEL MOLDEO ROTACIONAL En el siglo XIX el hombre empezó a preocuparse por obtener materiales
moldeables, los cuales deberían de tener propiedades tales que, con ellos se
empezaron a desarrollar 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.
En 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 con los fabricados con fibra de vidrio y asbesto.
Esta técnica de moldeo ha tenido ventajas significativas, permitiendo la
obtención de artículos hechos de una sola pieza. El uso de termoplásticos de
alto desempeño asegura que este proceso siga creciendo y su aceptación sea
cada vez mayor dentro de la industria. Entre los materiales que más se utilizan
en este proceso 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 expresión, ni fuerza centrifuga en operación o
lanzamiento del material.
La viscosidad del polímero es tal que nunca se convierte en líuido,
evitando salpicar. El proceso en si, no somete a una fuerza o presión al
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material, dando como resultado un recubrimiento en el molde libre de esfuerzo,
es decir, el proceso es por gravedad.
Debido a que se desea un recubrimiento uniforme, hay una serie de
variables que deben ser controladas. Cada una de ellas tiene un efecto en la
consistencia y el grosor del recubrimiento, tal como la rotación, el tiempo, la
temperatura, la conductividad térmica del metal con que esta hecho el molde, y
la geometría del molde.
Por parte de 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 82ºC. Actualmente se utilizan
copolimeros sintetizados para el moldeo rotacional.
6.2 PRODUCTOS DEL GIRO CON PLÁSTICO RECUPERADO Dentro del giro a ejercer con plástico recuperado se pueden considerar
los siguientes productos:
• Contenedores: la principal producción se basa en este tipo de
productos, ya que lo que se desea obtener es, basándose en la
materia prima reciclada, propiedades que sean parecidas o que
mejoren lo que ya existe en el mercado.
• Tuberías: este producto es opcional, y se tomara en cuenta de
acuerdo a las propiedades de la materia prima procesada, ya que
puede ser un producto que se utilice como tubería de drenaje.
6.2.1 CARACTERISTICAS DEL PRODUCTO • Inerte ala mayoría de las sustancias químicas
• Superficie tersa del producto ( carente de poros)
• Mas barato 8debido a la utilización de materia prima reciclada)
• Peso ligero
• Flexibilidad, buscando una mayor resistencia al impacto
• Resistencia al intemperie
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Se ha escogido dentro del giro la fabricación principal de contenedores con
una capacidad mayor de 100 lts, teniendo a continuación los detalles para su
elaboración.
El proceso aunque continua 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 800 contenedores de diversos
tamaños.
6.3 MAQUINARIA PRINCIPAL Maquina de Moldeo Rotacional: es la maquina principal, debe ser
flexible para montar los diferentes tamaños de moldes y que deben dar paso a
la rotación y balanceo, para obtener las piezas uniformes.
Plataforma Rodante: es utilizada para transportar las piezas y
materiales que se requieren en la fabricación de contenedores, pudiendo pasar
cada uno de estos en las diferentes áreas de producción y de almacén.
Tanque: es utilizado para el almacenamiento de una mezcla de materia
prima con otros componentes tales como iniciadores y aceleradores.
Moldes: estos se utilizan para contener las mezclas, habiendo un previo
tratamiento para que estas no se adhieran al molde y por medio de
calentamiento estos tomen la forma del recipiente que las contiene.
6.4 EQUIPO AUXILIAR estas herramientas son utilizadas, se deben tomar en cuenta como
complemento en la producción de contenedores:
• Cuchillos de acero y navajas
• Tijeras
• Martillos de goma
• Cuñas de madera
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6.5 INVERSION INICIAL NECESARIA Considerando el tamaño de producción deseado, se tienen los
siguientes costos:
Equipo principal……………………….$2,000,000
Equipo auxiliar……………………………$100,000
Instalaciones ………………………….$1,500,000
Terreno……………………………………$300,000
Para el equipo principal se tomo en cuenta el numero de maquinas de
moldeo rotacional, considerando un total de 5, que se utilizarían en dos turnos
de 8 hrs. Esperando así cubrir el objetivo propuesto.
6.6 PARTICULARIDADES DEL GIRO Teniendo en cuenta las estadísticas siguientes:
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.
Por otro lado, México exporta el 14.7% de la producción total de
plásticos( 9.7% como resinas y 5% en productos terminados). El valor
agregado bruto de esta rama industrial es superior a las de industrias tales
como la del vidrio, del cemento, del hule y de la madera. 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 Taiwán. El precio del producto se ha
incrementado en la misma proporción en la cual ha evolucionado el índice de
precios al consumidor.
6.7 PUNTOS IMPORTANTES PARA LA PRODUCCIÓN DE CONTENEDORES • Recepción y almacenamiento de materias primas
Polietileno reciclado
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Aceleradores tales como naftaleno de cobalto, dimetil anilina, dietil
anilina, lauril mercaptano y acetato de cobalto.
Iniciadores que pueden ser peróxido de metil etil cetona, peróxido
de benzoilo, peróxido de ciclo hexanona, etc.
Cargas como piedra pomex molida, polvos metálicos(aluminio,
acero y cobre), y microesferas de vidrio entre otros.
Aditivos especiales, entre los cuales se encuentra el polvo de
aluminio, limadura de acero y polvo de pizarra, entre otros.
Agentes separadores o desmoldantes de tipo ceras y emulsiones
de ceras, soluciones acuosas de alcohol polivinilico, solventes de
evaporación, gel coat, etc.
• Transporte de la materia prima al departamento de preparación de molde,
esto se realiza por medio de plataforma rodante.
• Preparación del molde: el molde es previamente pulido, después se la
aplica una cera desmoldante. Cabe mencionar que el pulido es a mano y no
con equipo mecánico, para evitar fundición de la cera con la alta fricción.
• Secado, después de aplicar la capa de cera esperar aproximadamente 5
minutos para garantizar que se ha secado.
• Se transporta el molde preparado con ayuda de la plataforma rodante hacia
la maquina de moldeo rotacional.
• Transporte de la materia prima a procesar ( polietileno o polipropileno de
desecho procesado). El funcionamiento de la maquina de rotomoldeo
dependerá de las propiedades de la materia prima procesada, dentro de las
cuales se tomaran en cuenta las propiedades reologicas del material, y así
se tomara en cuenta el numero de revoluciones a las que debe de trabajar
la maquina de rotomoldeo, así como también la temperatura que se debe
alcanzar para fundir el material y se tomara el tiempo para que la película
alcance el grosor y consistencia necesaria.
La maquina de moldeo rotacional de flama directa es una de las mas fáciles de
manejar. Las propiedades mas importantes que poseen son:
Fácil control de temperatura
Se pueden montar moldes cilíndricos de varios volúmenes.
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Posee movimiento de rotación como de balanceo, esto con el fin de
obtener uniformidad del material dentro del molde.
Las dimensiones de la maquina son las siguientes, 3 m de largo, 2.5 m
de ancho, la altura depende del tipo de molde que este trabajando,
teniendo como máximo 2.5 m.
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 y aire.
Se desmolda golpeando la superficie del molde con martillos de goma,
haciéndose palanca con las cuñas de madera. Se hacen los trabajos de
inspección y calidad del producto para después almacenar como producto
terminado.
6.8 CARACTERISTICAS PRINCIPALES DE LAS MATERIAS PRIMAS Una vez realizada la recolección de materia prima, como se describió
anteriormente, se desean obtener las siguientes propiedades:
• Que sean inertes a la mayoría de sustancias químicas
• Que no produzcan malos olores y de buena apariencia
• Que tengan propiedades reologicas 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 al intemperie. Por otra parte con las propiedades
reologicas, se busca que la materia prima reciclada tenga una viscosidad y
temperatura de fusión parecida a la materia prima virgen. Con respecto a la
forma en que necesita para procesar, puede ser en forma de pellets o gránulos.
6.9 SERVICIOS NECESARIOS PARA EL PROCESO • Corriente eléctrica trifásica del equipo (220 V) y monobásica (110 V).
• Agua necesaria para el enfriamiento de los moldes que contienen el
producto deseado, así como también para la limpieza del equipo y
accesorios.
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• Gas como combustible para el calentamiento del molde.
6.10 RELACIONES INSUMO-PRODUCTO Requerimientos de materia prima, para fabricar contenedores de
diferente capacidad: Capacidad del
contenedor ( lts) Desmoldante (lts) Cargas, refuerzos
y aditivos (lts) Plástico
rtequerido (kg) Espesor del contenedor
obtenido (cm)
100 0.10 0.30 3 0.3
220 0.20 0.50 4 0.3
450 0.30 0.70 7 0.5
600 0.35 0.46 9 0.5
750 0.40 0.95 11 0.7
110 0.45 1.20 15 0.7
2500 0.90 2.50 30 0.7 Tabla 6.1 Requerimientos de materia prima para la fabricación de contenedores a diferentes capacidades
de uso.
Las cantidades mas importantes a tomar en cuenta son las que
conforman las cargas, refuerzos y aditivos, así como también la cantidad de
plástico utilizada, ya que en base a estas proporciones, los contenedores
tendrán las propiedades que se buscan de resistencia y durabilidad, sobre todo
cuando sean expuestos al intemperie.
6.11 PRODUCCION La fabricación de contenedores es realizada en forma continua y
coordinada. En base a lo anterior, se elabora un turno de trabajo, el cual labora
de 8 a 16 hrs., supervisando las siguientes actividades:
• Chequeo de asistencia de personal
• Revisar condiciones del equipo y material
• Coordinar el inicio de operaciones
• Evitar tiempos muertos demasiado prolongados
• Inspección periódica del proceso
• Evaluación de la producción al final del turno
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• Implantación de mecanismos de trabajo, con el fin de optimizar el
trabajo.
Al termino de la jornada laboral, se efectúan las operaciones de limpieza,
hecha por los mismos operarios del equipo.
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7. DESARROLLO EXPERIMENTAL 7.1 METODO EXPERIMENTAL La experimentación se determina en dos etapas:
• Selección y clasificación de polietileno a recuperar
• Procesamiento
7.1.1 SELECCIÓN Y CLASIFICACION DE 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
conocen que son de otro tipo, como 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 el tiempo
necesario. Una vez secos se toma una muestra de cada uno de ellos
y se aplican algunos de los conocimientos clasificados como
empíricos.
(c) A los plásticos seleccionados se les aplica pruebas de apariencia
física
• Se checan algunas propiedades mecánicas, observándose si los
plásticos son rígidos, semi-rígidos o flexibles.
Para el caso de polietilenos de alta densidad, resulta ser que son
semi-rígidos, y el polietileno de baja densidad es flexible.
• Considerando las propiedades ópticas, los clasificamos como
transparentes, opacos y traslúcidos.
Los polietilenos de alta y baja densidad, son traslúcidos, pero se
puede modificar con pigmentos, cargas y algunos aditivos o por el
mismo proceso.
(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 que
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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 del comportamiento a la flama,
observamos la combustión de los plásticos y los clasificamos bajo los
criterios de fáciles o difíciles de incendiar.
Los polietilenos de alta y baja densidad resultan ser fáciles de
incendiar, por lo que otros criterios que se toman en cuenta es ver si
la duración de la flama es continua o se autoextinge.
Los polietilenos de alta y baja densidad son de flama continua.
Otro criterio es que el color de la flama puede ser amarilla o azul,
para lo cual los polietilenos desprenden un color de flama azul.
La alteración de la muestra puede presentarse de las formas en que
se funde, se funde y gotea o carbonizan, por lo que los polietilenos se
funden y gotean.
El color de los humos de combustión es otra característica, pueden
ser negros con hollín o blancos y limpios, para lo cual los polietilenos
presentan humos blancos.
Una vez hechas las pruebas antes descritas, y cumpliendo con las
características que corresponden a cada caso, podemos decir que el material
clasificado es polietileno y el rango de densidad determina si es polietileno de
alta o baja densidad.
7.1.2 PROCESAMIENTO La segunda fase de la experimentación consiste en procesamiento de
los polietilenos de alta y baja densidad virgen y recuperados, comenzando
primeramente con la trituración, molienda y posteriormente aplicar el moldeo
rotacional.
• Trituración: el plástico por recuperar, ya lavado y secado, se tritura
obteniendo pequeños trozos que se agregan a un molino para
pulverizar el material, o para obtener un tamaño de gránulos.
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• Molienda: posteriormente se muele el polietileno de alta y baja
densidad virgen y recuperado, todo por separado en un molino marca
BRABENDER OLTG TIPO 990804.
Luego son clasificados y empacados cada uno para ser procesados
mediante el moldeo rotacional.
Una parte de cada uno de los materiales molidos es pasado por un
tamizado a diferentes tamaños de poro ( ver tabla 7.1) con la
finalidad de dar una distribución uniforme a las muestras a procesar.
No. De Malla Tamaño del poro en mm.
18 1.0
25 0.70
40 0.38
50 0.28
60 0.24
fondo Menor de 0.24 Tabla 7.1 numero de mallas que se utilizara para el tamaño de partícula
• Procesamiento por Moldeo Rotacional: que consiste en aplicar una
capa uniforme de material desmoldante 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, se somete a
calor y a rotaciones de aproximadamente 5 r.p.m., es importante
instalar termómetros en las partes de la película polimérica y el aire
interno, tal como se ilustra en la figura 7.1
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Figura 7.1 maquina de rotomoldeo, mencionando utensilios importantes.
Una vez que se ha procesado el polietileno, y que se han registrado
sus tiempos y temperaturas de proceso, asumiendo que el polietileno
en su totalidad se ha fundido y distribuido uniformemente en el
interior del molde, entonces se procede a enfriar muy lentamente por
medio de agua, y una vez alcanzada una temperatura menor de 35ºC
se procede a desmoldar la pieza a la cual posteriormente se le hará
un análisis, el cual consiste en la medición de propiedades
mecánicas, y para esto, se necesita que el molde sea cortado en
forma de probetas.
• Elaboración de probetas para el análisis
Para llevar a cabo un análisis, en el cual se determinara las
propiedades mecánicas de los contenedores elaborados por moldeo
rotacional, es necesario cortar partes del producto en forma de
probetas con las siguientes características:
SECCIONES CM.
A 3 B 0.6 – 0.7
C 3
D 1.9
E Espesor 0.5 – 0.6 Figura 7.2 características de las probetas
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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 (LDPE) 2045, de The Dow
Chemical Company, USA.
• Polietileno de alta densidad recuperado, de los desechos
municipales.
• Polietileno de baja densidad recuperado de los desechos
municipales.
• Polipropileno de Petróleos Mexicanos.
• Polipropileno recuperado de los desechos municipales.
7.2.2 PRUEBAS EXPERIMENTALES • Primeramente se procesa el polímero virgen para analizar su
comportamiento y establecer un estándar a seguir o comparar,
posteriormente se procesa el polímero recuperado, se analiza y
posteriormente, se sigue una secuela de mezclas, hasta optimizar los
resultados obtenidos con los polímeros recuperados.
• Procesamiento por moldeo rotacional de los polímeros virgen HDPE
60120, LDPE 17070 y LLDPE 2045, con una cantidad de 1300 gr.
• Procesamiento por moldeo rotacional de los polímeros recuperados,
HDPE y LDPE, utilizando una cantidad de 1300 gr.
• Una vez que se obtienen los resultados de las pruebas anteriores, se
procede a formular una serie de mezclas que nos ayuden a mejorar y
a optimizar las características del polímero recuperado. Para esto
tomamos decisiones en forma heurística, verificando aquellas
mezclas que sean más factibles.
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7.2.3 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, que
depende del polímero que se procesa en cada prueba, y la velocidad que se
mantiene entre 5 a 6 r.p.m., solo variando la temperatura y el tiempo, siendo la
principal la temperatura, ya que el tiempo es resultado del proceso.
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8.RESULTADOS EXPERIMENTALES 8.1 RANGO DE DENSIDADES OBTENIDO EN LA SEPARACION DE POLIETILENOS Como se planteo en capítulos anteriores, el método de determinación de
densidades del material recuperado, arrojo los siguientes datos:
• HDPE recuperado: rango de 0.94 – 0.98
• LDPE recuperado: rango de 0.90 –0.935
8.2 RESULTADOS DE PROCESAMIENTO Se presenta en la gráfica 8.1 la distribución promedio del tamaño de
partícula obtenida en un molino marca BRABENDER, y se puede tomar como
la distribución de partículas empleadas en la experimentación.
Gráfica 8.1 Distribución promedio del tamaño de partícula en la molienda de polietilenos
(molino BRABENDER).
La mayor población se encuentra distribuida en los números de malla
18, 25 y 40, esto equivale a un tamaño de partícula de entre 0.30 a 1.0 mm. Tal
como se ilustra en la gráfica 8.1.
Los resultados del procesamiento de los polietilenos con los que hemos
trabajado hasta el momento, se ilustran en las gráficas de la 8.2 a la 8.8.
Al sistema se le monitorea la temperatura en el aire interno y en la
película plástica, como lo indica la figura 8.1
DISTRIBUCION DEL TAMAÑO DE PARTICULA EN LA MOLIENDA DE POLIETILENOS
0,38%
23,80%
42,65%
23,07%
4,74%5,36%
0,00%5,00%
10,00%15,00%20,00%25,00%30,00%35,00%40,00%45,00%
MALLA 18 MALLA 25 MALLA 40 MALLA 50 MALLA 60 FONDO
NO. DE MALLA
POR
CEN
TAJE
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Figura 8.1 esquema de la película plástica en el molde, señalando los puntos de medición de la
temperatura.
El ciclo de procesamiento mas adecuado para el HDPE 60120 se
presenta en la gráfica 8.2. la temperatura máxima alcanzada en la película de
plástico fundido es de 205 ºC, y la temperatura del aire interno máxima
alcanzada fue de 187ºC, el tiempo total de proceso fue de 51 min. Las
temperaturas superiores al punto de fusión se mantuvieron de 12 a 15 min. Se
obtuvo una excelente integración del polímero (sin rugosidad), la textura de la
cara interna y externa es lisa.
TEMPERATURA DE PROCESAMIENTO HDPE 60120 MOLDEO ROTACIONAL
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60
TIEMPO (MINUTOS)
TEM
PER
ATU
RA
°C
TEMP. DE LAPELICULATEMP. DEL AIREINTERNOPUNTO DE FUSION
Grafica 8.2 Ciclo de procesamiento para Polietileno de alta densidad 60120 virgen.
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TEMPERATURAS DE PROCESAMIENTO LDPE 1707 (VIRGEN) MOLDEO ROTACIONAL
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60
TIEMPO (MINUTOS)
TEM
PER
ATU
RA
°C
TEMP. DE LA PELICULA
TEMP. DEL AIREINTERNOPUNTO DE FUSION
Grafica 8.3 Ciclo de procesamiento para polietileno de baja densidad 1707.
El ciclo de procesamiento para el LDPE 2101 es de 200ºC como la
temperatura máxima de la película plástica y la temperatura del aire interno de
185ºC, se utilizo un tiempo de 54 min., esto se presenta en la gráfica 8.3, el
acabado es aceptable, la textura de la cara interna del articulo moldeado es
ligeramente rugosa, pero no es de considerarse. Los resultados de pruebas
mecánicas son muy satisfactorios.
Para el HDPE y LDPE recuperado 100% los ciclos de procesamiento
optimo se muestran en las gráficas 8.4 y 8.5. la temperatura máxima
alcanzada en la película de plástico fundido fue de 205ºC en ambos casos. La
temperatura máxima del aire interno fue de 188ºC para el HDPE recuperado, y
de 190ºC para el LDPE recuperado. Estos valores máximos se alcanzan en el
minuto 24 y 27 para el HDPE recuperado, y para el LDPE recuperado entre el
minuto 22 y 24, el acabado de las caras interna y externa, es totalmente liso
para el LDPE recuperado. Pero para el HDPE el acabado de la cara interna es
un poco rugoso, pero se considera aceptable dependiendo al fin al que se
destina, el acabado externo es totalmente liso.
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TEMPERATURAS DE PROCESAMIENTO HDPE RECUPERADO MOLDEO ROTACIONAL
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60TIEMPO (MINUTOS)
TEM
PER
ATU
RA
°CTEMP. DE LA PELICULA
TEMP. DEL AIRE INTERNO
Grafica 8.4 Ciclo de procesamiento de Polietileno de alta densidad recuperado.
TEMPERATURAS DE PROCESAMIENTO LDPE RECUPERADO MOLDEO ROTACIONAL
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60TIEMPO (MINUTOS)
TEM
PER
ATU
RA
°C
TEMP. DE LA PELICULA
TEMP. DEL AIRE INTERNO
Grafica 8.5 Ciclo de procesamiento de Polietileno de baja densidad recuperado.
Lo que respecta a las mezclas presentadas, se encontró un
comportamiento muy semejante en los ciclos de procesamiento entre ellos,
presentamos el análisis de las mezclas optimas. La temperatura máxima
alcanzada en la película de plástico fundida es de 210ºC para la mezcla de
HDPE rec/LLDPE2014(proporción 70/30) así como para la mezcla LDPE
rec/LLDPE2045 (proporción 70/30), las temperaturas máximas del aire interno
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fueron de 190 y 193ºC respectivamente. En el minuto 21 y 24 se alcanzaron las
temperaturas máximas de proceso. Los acabados en la superficie interna son
totalmente aceptables. Los tiempos totales de procesamiento para ambos
casos fueron de 54 minutos, ver las gráficas 8.6 y 8.7.
TEMPERATURA DE PROCESAMIENTO HDPE rec/LDPE VIRG. (70/30) MOLDEO ROTACIONAL
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60TI EM P O ( M I NUTOS )
TEMP. DE LA PELICULA
TEMP. DEL AIREINTERNO
Grafica 8.6 Ciclo de procesamiento para una mezcla de polietileno de alta densidad recuperado con
de baja densidad virgen.
TEMPERATURAS DE PROCESAMIENTO LDPE rec/LDPE VIRG. (70/30) MOLDEO ROTACIONAL
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60TIEMPO(MINUTOS)
TEM
PER
ATU
RA
°C
TEMP. DE LA PELICULA
TEMP. DEL AIRE INTERNO
Grafica 8.7 Ciclo de procesamiento para una mezcla de polietileno de baja densidad recuperado con
de baja densidad virgen.
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Página 56
De toda la serie de pruebas efectuadas, las mezclas 70/30 descritas
anteriormente, fueron las de mejores propiedades y mayor cantidad de material
recuperado, siendo esto la mezcla optima para el material recuperado.
Finalmente podemos decir que los tiempos de procesamiento de las
pruebas efectuadas están entre 51 – 54 minutos, y las temperaturas máximas
se encuentran entre 200ºC y 210ºC en la película de plástico fundida, y para el
aire esta entre 170 y 193ºC.
Como se puede ver las temperaturas máximas no difieren mucho unas
de otras, lo cual nos proporciona los intervalos en los cuales estaríamos
trabajando con las mezclas.
El enfriamiento debe ser lento tal y como se observa en las gráficas,
para evitar que el articulo moldeado se deforme antes de ser desmoldado, hay
que considerar que el enfriamiento es de afuera a adentro en el molde.
También se trabajo con polipropileno, material que arroja los siguientes
resultados:
TEMPERATURAS DEL CICLO DE PROCESO PARA EL PP RECUPERADO MOLDEO ROTACIONAL
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60 70
TIEMPO (MINUTOS)
TEM
PER
ATU
RA
ºC
TEMP. AIRE INTERNO
TEMP. PELICULA
Grafica 8.8 Ciclo de procesamiento para Polipropileno recuperado.
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Página 57
TEMPERATURAS DE CICLO DE PROCESAMIENTO PARA PP VIRGEN MOLDEO ROTACIONAL
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60 70
TIEMPO (MINUTOS)
TEM
PER
ATU
RA
ºCTEMP. AIRE INTERNO
TEMP. PELICULA
Grafica 8.9 Ciclo de procesamiento para Polipropileno virgen.
TEMPERATURAS PARA EL CICLO DE PROCESAMIENTO DE UNA MEZCLA DE PP REC Y VIRGEN EN PROPORCION 80-20 MOLDEO
ROTACIONAL
0
50
100
150
200
250
0 10 20 30 40 50 60 70
TIEMPO (MINUTOS)
TEM
PER
ATU
RA
ºC
TEM P. AIRE INTERNOTEM P. PELICULA
Grafica 8.10 Ciclo de procesamiento para una mezcla de Polipropileno virgen con recuperado.
Para nuestro análisis consideramos los resultados de esfuerzo máximo,
elongación en el punto de ruptura y el modulo de Young.
Los resultados obtenidos por esfuerzo máximo en cada una de las
pruebas del polietileno procesado, se presentan en la gráfica 8.11, el esfuerzo
máximo del HDPE60120 registrado, es superior en mas de 100% del valor que
registran las demás pruebas del polímero virgen y del polímero recuperado.
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COMPARATIVO DEL ESFUERZO MAXIMO EN MEZCLAS DE POLIETILENOS RECUPERADO CON VIRGEN
9.954 9.133
20.97
9.89
5.796
14.3
7.146 5.9
10.73
2.49 2.81
0
5
10
15
20
25
MATERIA PRIMA PROCESADA
ESFU
ERZO
MA
XIM
O M
Pa
Grafica 8.11 Comparativo del esfuerzo máximo en Polietilenos virgen, recuperado y mezclas.
Similarmente, para la medición de la elongación se hace un comparativo
que se muestra en la grafica 8.12.
COMPARATIVO DEL % DE ELONGACION EN MEZCLAS DE POLIETILENOS RECUPERADO CON VIRGEN
421.7
237.8
7.971
94.7
4.912 10.5 13.51 15.2
96.22128.2 139.2
050
100150200250300350400450
MATERIA PRIMA PROCESADA
% D
E EL
ON
GA
CIO
N
Grafica 8.12 Comparativo de la elongación en Polietilenos virgen, recuperado y mezclas.
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Página 59
Como puede apreciarse en el grafico anterior, para la mayor elongación
hasta el punto de ruptura la presenta el Polietileno de alta densidad virgen
60120, posteriormente el de baja densidad lineal también virgen. Para las
mezclas, las que presentaron mayor elongación son las de una cantidad de
70% recuperado con 30% virgen.
Resultados similares se comparan en cuanto al modulo de Young, esto
puede apreciarse en el Grafico siguiente.
COMPARATIVO DEL MODULO DE YOUNG EN MEZCLAS DE POLIETILENOS RECUPERADO CON VIRGEN
132 111.2
597.3
120.1
301.6
412
219.7
110.4 145.5192.6 208.2
0
100
200
300
400
500
600
700
MATERIA PRIMA PROCESADA
MO
DU
LO D
E YO
UN
G M
Pa
Grafica 8.13 Comparativo del Modulo de Young en Polietilenos virgen, recuperado y mezclas. En el grafico anterior puede apreciarse que los mayores valores se dan
en polietilenos virgen, pero resalta que esta propiedad mecánica también es
muy favorable en las mezclas de recuperado con virgen, en cuanto a que los
valores obtenidos difieren muy poco con los de material virgen.
Similarmente se hacen los comparativos de las propiedades mecanicas
con materia prima de polipropileno recuperado con virgen, lo cual lo
apreciamos en las graficas 8.14 a 8.16.
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ESFUERZO MAXIMO EN MEZCLAS DE POLIPROPILENO RECUPERADO CON VIRGEN
33
23 2220
1619
0
5
10
15
20
25
30
35
0 50 60 70 80 100
% DE COMPOSICION DE PP RECUPERADO
ESFU
ERZO
MA
XIM
O M
Pa
Grafica 8.14 Comparativo en el esfuerzo máximo en mezclas de polipropileno recuperado con virgen.
ELONGACION EN MEZCLAS DE POLIPROPILENO RECUPERADO CON VIRGEN
1311.5 11
10
17.5
9.5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 50 60 70 80 100
% DE COMPOSICION DE PP RECUPERADO
% D
E EL
ON
GA
CIO
N
Grafica 8.15 Comparativo en elongación a la ruptura en mezclas de polipropileno recuperado con virgen.
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Página 61
MODULO DE YOUNG EN MEZCLAS DE POLIPROPILENO RECUPERADO CON VIRGEN
690
520 540480
180
450
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 50 60 70 80 100
% DE COMPOSICION DE PP RECUPERADO
MO
DU
LO D
E YO
UN
G M
Pa
Grafica 8.15 Comparativo en Modulo de Young en mezclas de polipropileno recuperado con virgen.
A todo esto, podemos decir que las mezclas son favorables a ciertas
proporciones, es decir, lo que presentan los gráficos anteriores son resultados
de experimentaciones que se hicieron a nivel piloto, convendría analizar esto a
nivel industrial, pero los resultados obtenidos sirven de base para la realización
de proyectos que se pueden llevar a cabo en cuanto a la utilización de moldeo
rotacional y recuperación de plásticos.
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Página 62
9. DISEÑO DE PLANTA Y ESTUDIO DE MERCADO 9.1 BASES DE DISEÑO 9.1.1 GENERALIDADES Se diseña la planta para funcionar en base a moldeo rotacional, teniendo
como objeto la producción de contenedores cilíndricos plásticos de diferentes
capacidades, siendo estos fabricados con materiales recuperados como lo es
el polietileno de alta y baja densidad y el polipropileno.
Se realiza mediante un tipo de proceso batch, la cantidad de plástico se
agrega de acuerdo al tamaño del contenedor a obtener, y el cual es
transformado totalmente, obteniendo al final un producto cilíndrico de plástico
sin acumulaciones de restos sin procesar.
9.1.2 CAPACIDAD, RENDIMIENTO Y FLEXIBILIDAD se incluye un factor de servicio del 90% para el diseño de la planta. Esto
con referencia a la demanda en el mercado de nuestro producto.
Los productos a elaborar, el numero de piezas y su respectivo precio
son:
CAPACIDAD DEL PRODUCTO (LTS)
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 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 al mes independientemente del tamaño que se
requieran fabricar.
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Página 63
El diseño de la planta se realizo para una carga normal de 117.704 ton /
mes aproximadamente, teniendo la opción de incluir un tercer turno de trabajo,
aumentando la carga a 177 ton / mes aproximadamente, con esto se tiene un
calculo de rendimiento de 93%.
De lo anterior se formaliza que la planta operara normal en dos turnos, y
se puede considerar un tercer turno en caso de ser necesario, por lo que no se
toman ampliaciones futuras.
9.1.3 ESPECIFICACIONES DE LAS CARGAS 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 plástico, las cuales se encargan de proveer el material ya
limpio y seleccionado en las siguientes presentaciones. Botellas de plástico,
bolsas y tapas.
Materia Prima Virgen.
Se utiliza 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 mas consistente en
todas sus características físico-químicas finales.
En ambos casos la materia es molida a un tamaño de partícula
determinado, para después ser molidos en diferentes cantidades.
Proceso de Cargas
La materia prima es tratada previamente adicionando aditivos y
refuerzos en determinadas cantidades, paralelamente se prepara el molde
limpiándolo y aplicándole un desmoldante. Una vez realizado lo anterior la
cantidad de alimentación va a depender del tamaño del molde.
Una vez terminado el proceso de moldeo se procede a descargar el
molde de la maquina, esto se hace 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 de agua.
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9.1.4 CONDICIONES DE LOS PRODUCTOS 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 de carecer de
porosidades y ser resistente a ciertas sustancias químicas. Se considera que
los desechos obtenidos en el desmolde son insignificantes,
9.1.5 SERVICIOS AUXILIARES Agua para Servicios: se dispone con una cantidad ilimitada de este
servicio a temperatura ambiente.
Agua Potable: la zona en donde se localiza la planta cuenta con el
servicio de agua potable.
Agua Contra Incendio: se contara con una red contra incendio en las
áreas donde se tenga mayor exposición a estos siniestros.
Aire Comprimido: se contara con un compresor que suministre una
presión de 6 kg/cm2 para los diversos procesos en que se requiera aire a
presión.
Energía eléctrica: se contara con una subestación secundaria
activándose automáticamente cuando se detecten fallas eléctricas, la
alimentación será trifásica a 220 volts y monofásica a 127 volts.
Equipo de seguridad: se contara con una red de extintores colocados en
zonas estratégicas, así como tomas de agua de la línea contra incendio. En lo
que refiere a lo personal se contara con mascarillas contra polvos, botas
antiderrapantes, con casquillos, dieléctricas, gafas y casco.
9.2 LOCALIZACION DE LA PLANTA. 9.2.1 MARCO ECONOMICO
En lo que refiere a las actividades económicas se localizan
principalmente las plantas de producción de diversos tipos de productos, como
lo son fundidoras, vidrieras, cerilleras, manufactura de plástico, entre otras.
Referente a la salud, en la zona se ubican diferentes centros de salud y
hospitales generales.
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Página 65
A los alrededores se cuenta con unidades habitacionales con los
servicios públicos de primera necesidad, como lo son energía eléctrica, agua,
drenaje y alcantarillado, línea telefónica.
Solo existe una sola vía de comunicación para llegar o salir del lugar y
es la carretera México- Puebla, que a su vez se comunica a la carretera
México-Texcoco.
9.2.2 UBICACIÓN DE LA PLANTA.
Se ubicara la planta en la zona de Los Reyes La Paz, debido a su
cercanía con los basureros mas importantes, debido a su capacidad de
deposito de basura.
A continuación se presenta un croquis geográfico de la ubicación de la
planta:
Croquis referente a la ubicación de la planta.
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Página 66
9.3 DISEÑO DE EQUIPO
9.3.1 TRITURADOR DE PLÁSTICO.
La trituración del material consiste en agregar material plástico
previamente seleccionado a un equipo de triturado.
Las trituradoras industriales de accionamiento eléctrico se utilizan para
recuperar materiales de reciclaje o para eliminar residuos o desechos.
Se recomienda un equipo con cámara trituradora alargada, útil para
triturar contenedores 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 lts.
Dimensiones del equipo recomendado:
• Procesamiento de plástico 200 – 500 k/hr
• Tamaño máximo de objetos 30 lts en volumen
• Motor 15 hp 11 Kw.
9.3.2 DISEÑO DE MOLINOS En esta etapa el material triturado y libre de impurezas, se muele y se
obtiene un granulado en malla 18, equivalente a 1 mm.
Características de proceso y equipo:
• Materiales a procesar HDPE, LDPE. PP
• Flujo de alimentación 243.22 k/hr
• Tamaño máximo de material 1.5 mm
• Motor 25 hp, 440 V
• Diámetro del rotor 10 pulg.
• Enfriamiento aire
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• Boca de alimentación 10 x 30 pulg.
• Largo de cuchillas 30 pulg.
• Numero de cuchillas en rotor 3
• Peso de la maquina 1400 k
• Dimensiones 1.3 x 1.4 x 1.7 m
• Capacidad de producción 160 – 400 k/77 hr.
Las cuchillas son fabricadas de acero con alto contenido de cromo y
tratadas térmicamente a 56/58 RC, de alto impacto.
9.3.4 SILOS DE ALMACENAMIENTO Los silos se diseñan basándose en un balance de masa, considerando
entradas y salidas, a su vez los tiempos de almacenamiento, juntamente con
las densidades de cada tipo de plástico PP, LDPE y HDPE.
material Densidad g/cm3
PP 0.49
LDPE 0.3
HDPE 0.5
Silos para PP
• Masa almacenada 10 000.00 k
• Volumen requerido 20 500.00 dm3
• Volumen de diseño 25 000.00 dm3
• Diámetro 3.00 m
• Altura total 4.00 m
• Ducto de salida 35 cm
Silos para LDPE y HDPE
• Masa almacenada 12 000.00 k
• Volumen requerido 20 500.00 dm3
• Volumen de diseño 25 000.00 dm3
• Diámetro 3.00 m
• Altura total 5.00 m
Ducto de salida 35 cm
Altura total
Figura 9.1 Diseño de silos
UNIVERSIDAD AUTONOMA METROPOLITANA-IZTAPALAPA ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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9.3.5 DISEÑO DE MAQUINA DE ROTOMOLDEO
Para fabricar tinacos y contenedores desde 100 a 2500 lts, la maquina debe
contar con dos brazos y cada uno de ellos tiene una abertura de 2.0 m.
Tiene una capacidad de producción de 20 tinacos por turno de 8 hrs.
según la producción que se este llevando a cabo. Cuenta con un sistema de
quemadores atmosféricos que generan 65 000 Btu/hr cada uno de ellos,
contando las maquina con 8 quemadores de los cuales 4 están en cada brazo.
9.3.6 DISEÑO DE MOLDES Los moldes son fabricados con lamina negra y se fabrican según la
capacidad del contenedor a fabricar. Se pueden considerar 21 moldes que se
pueden fabricar, el siguiente esquema muestra un diseño opcional.
Figura 9.2 Diseño de contenedores que se pueden fabricar.
9.4 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 respuesta en marcha de un determinado programa
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Página 69
de producción de bienes o servicios, sus especificaciones y el precio que sus
consumidores estarían dispuestos a pagar por ellos.
Sirve de base para decidir si se lleva 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, sino en la estrategia de
construcción y operación de la unidad económica que se analiza.
Se tiene definido en este proyecto a los productos tanques y
contenedores rotomoldeados de polietileno y polipropileno a partir de reciclado.
9.4.1 ANÁLISIS DE LA OFERTA La 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, pues su uso no se
encuentra solamente centrado en inmuebles de construcción, sino también en
inmuebles ya construidos que requieren de reemplazo de tinacos, así como en
establecimientos domésticos y de negocios que se previenen de escasez de
agua. La construcción 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 en la exportación a Alemania, Belice, Colombia, Costa Rica, El
Salvador, E.E. U.U., 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 y suministradores del producto o servicio, y su tendencia a
incrementarse o disminuir, con el objeto a analizar en detalle a las empresas
competidoras que podrían afectar en el futuro el fortalecimiento y la marcha de
nuestra empresa.
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Página 70
Dentro de los principales productores a nivel nacional del giro destacan:
• Rotoplas, S.A. de C.V.
• Plastinack, 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.
9.4.2 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 n4ececidad 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 lo son el precio, el nivel de ingresos de la población, y los
precios de sustitutos o productos complementarios.
La distribución geográfica de nuestro producto se centra en el Estado de
México, principalmente alas zonas cercanas ala localización de la planta.
Se toman en cuenta los siguientes aspectos para así proyectarlos al
mercado:
• El uso del producto y otros campos de empleo alternativo.
• La forma del recipiente rotomoldeado
• El cumplimiento de las normas sanitarias y de calidad.
Se ha observado que la demanda por los tanques de plástico ha venido
creciendo en el sector publico, esto gracias a que por ser un producto de fácil
manejo y traslado, además de no ser toxico, causa mayor impacto a 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 es de 14% mayor en base a 1999.
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Página 71
9.4.3 ANÁLISIS DE LOS 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 del producto.
Es importante considerar un precio de introducción en el mercado, los
descuentos de compra por gran 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 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 es una variable
relacionada con otros tres elementos de la mezcla de la mercadotecnia: plaza,
publicidad y producto.
Hacemos un promedio de precios existentes en el mercado para nuestro
producto y se determina que se pueden tomar los siguientes precios:
• Tanque de 450 lts $580.00
• Tanque de 600 lts $720.00
• Tanque de 750 lts $800.00
• Tanque de 1100 lts $1100.00
• Tanque de 2500 lts $ 2300.00
• Tanque de 220 lts $240.00
• Tanque de 150 lts $ 150.00 Cuadro 9.4 Precios promedio de nuestros productos al ingresar en el mercado.
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Página 72
9.4.4 ANALISIS DE LA COMERCIALIZACION la comercialización permite al productor hacer llegar un bien o servicio al
consumidor con los beneficios de tiempo y lugar.
La comercialización es parte fundamental en el funcionamiento de una
empresa. Se puede estar produciendo el mejor articulo en su genero y al mejor
precio, pero si no se cuenta con los medios adecuados para que lleguen al
cliente en forma eficaz, la empresa ira a la quiebra.
La zona donde se pretende ubicar esta planta (Los Reyes, La Paz)
cuenta con carreteras como vías de comunicación, por lo que la distribución de
nuestro producto será mediante vehículos de carga (camiones o camionetas).
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Página 73
10. CONCLUSIONES Debido a la recuperación de polietileno y polipropileno, obtendríamos un
impacto ambiental positivo, ya que reduciría el volumen de sólidos que contiene
la basura.
Se generarían fuentes de empleo debido a la recolección de desechos
plásticos, lo cual contempla una selección de materia prima que es un factor
importante para el proceso de moldeo rotacional, debido a que no todos los
plásticos son rotomoldeables.
Lo experimentado en campo piloto da bases para el desarrollo de
producción a nivel industrial, se requiere que el equipo a comprar para
fabricación de productos no sea sofisticado o que no contenga aditamentos
fuera de lo esencial que sirvió para nuestra experimentación.
Es desarrollo sustentable de la ecología se ve favorecida con este tipo
de proyectos que benefician ala comunidad, a las empresas, a la economía y a
MÉXICO.
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Página 74
APÉNDICE NORMAS OFICIALES A LAS QUE SE SUJETA EL PROCESO DE FABRICACIÓN DE CONTENEDORES DE PLÁSTICO. NOM-010-STPS-1994 Manejo de sustancias químicas.
NOM-106-STPS-1994 Seguridad
NOM-109-STPS-1994 Seguridad
NOM-120-SSAI-1994 Practicas de Higiene
NOM-001-STPS-1993 Seguridad e Higiene
NOM-002-STPS-1994 Seguridad
NOM-004-STPS-1993 Seguridad
NOM-005STPS-1993 Seguridad
NOM-010-STPS-1994 Seguridad e Higiene
NOM-011-STPS-1993 Seguridad e Higiene
NOM-016-STPS-1993 Seguridad e Higiene
NOM-017-STPS-1993 Seguridad
NOM-019-STPS-1993 Seguridad e Higiene
NOM-021-STPS-1994 Seguridad
NOM-025-STPS-1994 Seguridad
NOM-027-STPS-1994 Señales de Seguridad e Higiene
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Página 75
BIBLIOGRAFÍA
1. Rodríguez, Ferdinand. Principios de Sistemas de Polimerización
Editorial El Manual Moderno, México, 1984, 576 pag.
2. Bodini, Gianni. Moldes y maquinas de Inyección para la transformación
de los Plásticos. Tomo I, Editorial McGraw-Hill, México, 1992, 182 pag.
3. Seymur, Raymond B. Introducción a la Química de los Polímeros.
Editorial Reverte, España, 1995.
4. Anuario Estadístico del Plástico 1991
Instituto Mexicano del Plástico Industrial (IMPI), 1991
5. Asociación Nacional de Industrias del Plástico, A.C. ANIPAC
6. Búsqueda en Internet
• Rotoplas
• Winfer
• Asimop(España)
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