Ingeniería y sus Alcances, Revista de Investigación https://doi.org/10.33996/revistaingenieria.v6i14.90
enero-abril 2022
Volumen 6 / No. 14
ISSN: 2664 – 8245
ISSN-L: 2664 - 8245
www.revistaingenieria.org
pp. 47 – 63
Reciclaje de tereftalato
de polietileno
Polyethylene terephthalate recycling Reciclagem
de politereftalato de tereftalato de etileno
Anahí Vanesa Ramírez Antezana
vanesa.ramirez.antezana.backup@gmail.com
https://orcid.org/0000-0003-2496-3779
Universidad San
Francisco Xavier de Chuquisaca, Sucre
- Bolivia
Artículo recibido el 12 de agosto
2021, / Aceptado el 22 de octubre 2021 / Publicado el 15 de marzo 2022
RESUMEN
El objetivo de esta investigación fue proponer una solución óptima de reciclaje de tereftalato de polietileno
para una planta transformadora en Sucre, Bolivia. Para cumplir lo propuesto, el estudio se presentó en tres etapas: descripción del proceso general de transformación con base en aportes teóricos y prácticos; descripción del proceso de transformación con base en la experimentación en una planta transformadora de Buenos Aires,
Argentina; se aplicacó la
metodología de Muther para diseñar la alternativa de distribución de la planta.
Como resultado se identificaron dos
(2)
hallazgos importantes: existe alta
variación entre los balances de
materiales extraídos del estado del arte y los obtenidos en
la etapa experimental y, finalmente, la calidad del producto final
depende del control en cada etapa de
la separación de residuos
de metales, polipropileno y
polietileno de baja densidad. La propuesta presentada favoreció
la eficiencia en el proceso,
reduciendo la cantidad de horas trabajadas y elevando la calidad del
producto terminado.
Palabras clave: Reciclaje; Hojuelas;
Botellas; Química; Eficiencia; Control
ABSTRACT
The
objective of this research was to propose
an optimal polyethylene
terephthalate recycling solution for
a processing plant in Sucre, Bolivia.
To accomplish what was proposed, the study was presented in
three stages: description of the general
transformation process based on theoretical
and practical contributions;
description of the transformation process based on experimentation in a transformer plant in Buenos Aires,
Argentina; application of Muther’s methodology
to design the alternative distribution of the plant. As a result, two important
findings were identified:
[1]
there is high variation between the balances of materials extracted from the state
of the art and those obtained
in the experimental stage; [2] the quality
of the final product depends on
the control at each stage of
the separation of waste
metals, polypropylene, and low-density polyethylene. The proposal
presented favors efficiency in the process, reducing the number of hours
worked and raising
the quality of the finished product.
Key words: Recycling;
Leaflets; Bottles;
Chemistry; Efficiency; Control
RESUMO
O objectivo desta investigação é propor uma solução óptima de reciclagem de tereftalato de polietileno
para
uma fábrica de
processamento
em
sucre, Bolívia. Para alcançar a solução proposta, o estudo é
apresentado
em três fases: descrição
do processo geral de
transformação
baseado
em
contribuições teóricas
e práticas; descrição do processo de transformação
baseado na
experimentação
numa
fábrica de processamento em Buenos
Aires,
Argentina;
aplicação
da
metodologia de Muther para conceber
a alternativa de layout da fábrica. Como resultado, foram
identificadas
duas (2) descobertas importantes: existe uma grande
variação entre os equilíbrios de materiais
extraídos
do
estado da arte
e os obtidos na fase experimental e, finalmente,
a qualidade do produto
final depende do controlo em
cada
fase
da
separação
do
metal,
polipropileno e resíduos
de polietileno de baixa densidade. A proposta
apresentada favorece
a eficiência no processo, reduzindo o número de horas trabalhadas e aumentando a qualidade do produto
acabado.
Palavras-chave: Reciclagem; Reciclagem; Flakes; Garrafas;
Química; Eficiência; Controlo
INTRODUCCIÓN
El PET (abreviación en inglés de tereftalato
de polietileno) es un material altamente contaminante usado como recibiente de bebidas, aceites, cosméticos, detergentes, productos y químicos (Navarro etal., 2008;
Krebs et al., 2004). Actualmente, es usado altamente en la industria tecnológica, farmacéutica, alimenticia y de productos de
limpieza entre otras (Arnaiz,
2016). Adicionalmente, este tipo de plástico se usa en la industria
textil para la elaboración de fibras (Bazán
y Serrano, 2021). Es un material 100%.
En el mundo se producen millones de toteladas
anualmente, de las cuales se recicla solamente el 30% (Buitrago et al., 2017),
mientras que el porcentaje restante se quema generando cantidades significativas de dióxido de carbono (CO2) en la atmósfera, o se dispersa entre martes o
basurales en las diferentes
poblaciones del mundo (Meza y Pérez, 2015).
Químicamente el
PET es un polímero que se obtiene mediante una reacción de policondensación entre el ácido tereftálico y el etilenglicol (Morales, 2010).
Pertenece al grupo de materiales
sintéticos denominados poliésteres (Suasnavas, 2017). El tiempo de degradación de este material es de
500 a
1.000 años (Forero y Guzmán, 2017;
Suasnavas, 2017). En vista de
las normativas nacionales y políticas internaciones relacionadas con la preservación del medio ambiente, muchas empresas en el mundo han optado por reciclar
las botellas (Zambrano, 2013). El proceso de transformación de botellas
PET a hojuelas PET implica que éstas sean
picadas para el posterior
tratamiento químico o físico (Suasnavas, 2017).
En el reciclaje PET sigue pasos como acopio y selección, granulado del plástico
mediante procesos industriales y, finalmente, limpieza para eliminar
componentes contaminantes, el resultado de este proceso es denominado pellet
(Cayllahua, 2014).
En Bolivia
existen varias empresas que
se encargan de recolectar botellas
PET para transformarlas en hojuelas
y, posteriormente, venta a nivel
nacional o a países como China,
México, Argentina y Estados
Unidos, entre otros (Mansilla-Pérez y Ruiz-Ruiz, 2009). En la ciudad de Sucre (capital del departamento
de Chuquisaca) desde hace ya dos (2) décadas se
atraviesa un problema
de eliminación de
desechos sólidos (Terán,
2021). En esta ciudad, la última evaluación municipal, existen 71.559,16 ton de residuos
sólidos anuales de
los cuales 3,75% en peso son
material PET (2.683,47 ton), según datos
recolectados en
la empresa de aseo urbano EMAS
del año 2011 (EMAS, 2014). La demanda del material desechado está incrementando también,
por ello aumentaron las microempresas para su recolección. Actualmente, existen entre
15 a 20 empresas de recolección de botellas PET
(Torres, 2014), pero sólo existe una de picado y
compresión.
Las empresas de
acopio de botellas PET de Sucre envían sus productos a las de picado de La Paz, Cochabamba y Santa Cruz,
que se encargan de picar y ofrecer el
producto obtenido a otras
encargadas de crear
juguetes, sandalias y otros. También existen personas encargadas de
comprimir el material en la ciudad de
Sucre y separar en fardos para posteriormente re-vender a los países
de Chile y Perú
(Torres, 2014). En este contexto, el objetivo de esta investigación es proponer una
solución óptima de reciclaje de tereftalato de
polietileno para una planta
transformadora
en Sucre, Bolivia. Para cumplir
lo propuesto, el
estudio se presenta en tres etapas: descripción
del proceso general de transformación con base en aportes teóricos
y prácticos; descripción del proceso
de transformación con base en la experimentación;
aplicación
de la metodología de Muther para diseñar
la alternativa de distribución de la planta.
METODOLOGÍA
Este estudio se
desarrolló bajo el paradigma
positivista, con el propósito de determinar
una solución óptima de reciclaje de tereftalato de polietileno para una planta transformadora en Sucre,
Bolivia. Se desarrolló en tres etapas: la primera y la tercera fueron descriptivas; la segunda tuvo alcance aplicado. A continuación, se describe la metodología aplicada. La etapa 1
se enfoca en describir el proceso general de
transformación de las botellas PET. Se cuenta con aportes teóricos
(Ackerman, 1997; Rodríguez y Zeballos, 2007; Bazán y Serrano,
2021; Krebs et al., 2014; Sánchez et al., 2018)
y prácticos (Macero,
2011; Bracamonte, 2010;
Arnaiz, 2016; Cayllahua, 2014;
Mansilla-Pérez y Ruiz-Ruiz, 2009; Meza y Pérez, 2015; Morales,
2010). Con base en el estado del arte, los resultados describen el proceso y los balances de materiales estimados, considerando que la producción inicia con 1.000
kg de botellas PET (materia prima).
En la etapa 2
se realizó la fase de
experimentación, en una planta transformadora
de botellas PET ubicada en Buenos
Aires, Argentina. La capacidad de producción
de esta planta es 1500 kg/h, las características
generales de son: capacidad de potencia 125,2 kW, requerimiento de espacio 200 m2, lavado químico, permitió obtener hojuelas de grado textil,
film y botella. Para cumplir con el propósito de estudio, la experimentación se realizó en cuatro (4) lotes, cada proceso inicia con 1.000 kg de
materia prima. Tras la
macroseparación (manual), el primer balance de materia estuvo entre 807,20 y 832,32 kg; es decir, la
cantidad de botellas que ingresaron
al proceso tuvo una variabilidad
25,12 kg. El propósito de esta etapa
fue contrastar los valores estimados con base teórica con los que se obtienen en una planta de transformación similar a
la que se desea implementar, asimismo
identificar cuellos de botella y problemas.
Con base en las
etapas previas, en etapa 3 se aplicó
la metodología de Muther para diseñar la alternativa óptima de distribución de la planta de transformación de botellas PET en
Sucre, Bolivia. Considerando la normativa vigente en el país
(Decreto Supremo Nº 29272,
2007).
RESULTADOS
Los resultados de
esta investigación se presentaron
en tres etapas: descripción del proceso general de transformación con base
en aportes teóricos y prácticos; descripción del proceso de transformación con base en la
experimentación; aplicación de la metodología de Muther para diseñar la
alternativa de distribución de la planta.
Etapa 1: Proceso
general de transformación de envases PET a hojuelas PET
Según la base teórica y empírica estudiada, el proceso
general de transformación de envases PET a hojuelas
PET implica los siguientes 11 pasos: [1] Recepción
y
preselección; [2] Almacenamiento; [3]
Pesaje; [4] Macroseparación; [5] Molido; [6]
Lavado;
[7] Lavado horizontal (enjuague); [8]
Microseparado; [9]
Secado; [10] Empaquetado;
[11] Almacenamiento de producto final. A continuación, se
detalla el flujo del proceso.
Recepción y preselección. Una vez se recibe las pacas de los proveedores,
se procede a separar las botellas
por colores: azules, transparentes y verdes. También
se aprovecha de quitar
impurezas evidentes como piedras, metales, líquidos dentro de las botellas,
aceites, grasas, etc.
Almacenamiento
de envases PET. La materia prima pre-seleccionada que no será
procesada inmediatamente debe ser almacenada.
Pesaje. Se transportan cantidades exactas a la parte
de molido. El pesaje se hace por colores.
Macroseparación. Implica separación de las etiquetas, extracción de las tapas, impedir la entrada de
maderas, piedras, u otras impurezas
distinguibles a simple vista. Esta separación
se realiza manualmente a medida que
los envases PET pasan por una cinta transportadora
hacia el molino, este proceso requiere
entre 3 a 4 trabajadores.
Primer balance de materia. El pesaje esperado se realiza según parámetros: el 5,20% de un envase PET corresponde a la tapa y el anillo (polipropileno, PP), el 4.02% corresponde a la etiqueta (Polietileno de baja densidad, LPDE).
Observando que este proceso es mecánico no existen pérdidas. Suponiendo como valor base
1.0
kg, el material utilizable
después de la macroseparación es 907,80 kg.
2.0
Molido. Los envases son picados para
convertirse en hojuelas por
medio de un molino
y así facilitar su lavado
y secado. Según el estudio
del arte, las hojuelas estándar deben estar entre ½ y
¼ de
pulgada (12,7 y 6,35 mm); mientras
menor sea el tamaño
será más difícil la limpieza, la identificación de las impurezas será más complicada. En el caso
del proyecto se designa que las hojuelas
deben tener una medida entre
8 a 12 mm, con
un 10% de variación.
Segundo balance de materia. La bibliografía sugiere que en el molido de
envases PET existe un 2% de pérdidas en forma de polvillo.
Considerando este margen, de los 907,80 kg que
resultaron del primer balance de materia, se obtienen 889,64 kg utilizables.
Lavado y enjuague. Siguiendo criterios de calidad, normas de sanidad y de protección ambiental, se
escogió soda caustica en baja concentración.
La tecnología entonces es la
denominada super clean, que combina el
reciclaje mecánico y químico. Las hojuelas son cubiertas
con soda cáustica y pasan a través de
un tambor giratorio a una temperatura alta (90ºC). El secado evita rotura de la cadena
del polímero de PET que ocurre cuándo
el material mojado se sujeta
a temperaturas altas.
En este proceso el PET y la soda cáustica
son calentados y sufren una reacción de fase- sólida en la que la superficie
exterior son los gránulos de PET con
impurezas, se producen glycol de
etileno y ácido tereftalico como subproductos. La contaminación remanente es removida con la capa exterior de PET. Resulta una mezcla de la fase sólida de
una sal y los gránulos de PET limpios,
éstos son separados por una filtración mecánica.
Finalmente, cualquier partícula metálica diminuta es removida por un separador de
metal.
mHS + msol = mHL + mLav
La relación implica que para 1 peso de hojuela se dispone
12 pesos de NaOH:
msol = 12 * + mHS msol = 12 * 889.64 + mHS
msol =
10675.68 kg
El peso de la hojuela limpia se expresa:
mHL = mHS * 0.977 + msol + * 0.02
mHL = 889.64 * 0.977 + 10675.68 * 0.02
mHL = 1082.62 kg
El cálculo para el agua resultante y
sus componentes se realizó así:
mRe
= msol
* 1 - 0.02 + 0.02 * mHS + 0.003 mHS
mRe
= 10675.68 * 1 - 0.02 + 0.02 *
889.64 + 0.003 *889.64
mRe =
10482.63 kg
El cálculo del peso del lodo es el siguiente:
La cantidad
de NaOH que debe aumentarse al agua reciclada es:
Para el enjuague
de las hojuelas también existe la relación de 12/1 de agua y PET. Igualmente se sabe que el PET retiene un 2% de
agua en el proceso de lavado y enjuague (Montecinos, 2010).
mHL = mE = 1082.69 kg mRES = 12 *
869.178 mRES = 10430.14 kg
Microseparación. Se realiza por medio de un sistema de flotación que está basado en
la diferencia de densidades, que está relacionado con el peso, densidad y
tamaño; consiste en emplear tinas de burbujeo
o vibratorias que se alimenten de las botellas molidas del
proceso anterior mezcladas con otros materiales como los de las tapas y etiquetas
de los envases y el PET, que tiene mayor densidad, cae al fondo de las tinas y son transportadas
mediante un rodillo sin fin al
siguiente proceso. Los otros materiales
que flotan en la superficie son retirados mediante
paletas tipo limpia piscinas
a Big Bags dispuestos cerca
de las tinas
para ser vendidos a empresas encargadas de reciclar polipropileno y
polietileno de baja densidad que son los materiales de las tapas y etiquetas de los envases PET.
El balance de materia es el mismo que el de macroseparación.
Secado. Se quita la humedad para evitar concentraciones de moho, u otros hongos de la humedad. Se usan secadores de
aire caliente.
Cuarto balance de materia.
A considerar:
según las características
climáticas de la ciudad, se estima una humedad ambiente
del 20% a una
temperatura promedio de 20ºC.
Realizaron los siguientes cálculos:
De tablas de vapor
se obtiene la presión de vapor de agua a 20ºC=293 K un valor de
17.54
mmHg.
Incluyendo la humedad del ambiente se tiene el
siguiente cálculo:
Estos resultados
indican que por cada
metro cúbico de aire que ingrese
al sistema de secado se puede extraer
la siguiente masa
de agua:
Conociendo la cantidad de agua a eliminar
de la hojuela PET con una humedad del 2% gracias
al proceso de lavado y enjuague se tiene:
Conociendo este dato se puede determinar cuántos kg de aire son necesarios por kg PET:
Empaquetado.
Las
hojuelas PET limpias de impureza pasan al llenado de big bags.
Almacenamiento de producto terminado. El área de almacenamiento
debe estar cubierta de la intemperie y la humedad. Las big bags tardan varios días en llenarse
por completo.
El producto final
debe contener un grado de pureza
de 0,1% a 0,2% (máximo
de admisión de PVC), lo cual
implica contar con un control de
calidad estricto, realizando: granulometría,
determinación de contaminantes u otros materiales
y detector de humedad, estos estudios deberán ser realizado de forma aleatoria. Antes del ingreso de las
hojuelas PET al empaquetador debe existir personal encargado de rebuscar entre
las hojuelas e identificar impurezas,
esto se puede realizar mediante una
pantalla tipo lupa por donde pasan las hojuelas y así maximizar la capacidad de
visión, también se puede implementar un detector e imán de metales auxiliar al de la máquina micro separadora.
Si bien el control
calidad en el proceso de producción es permanente, los cuellos de botella se
encuentran en: [1] Proceso de recepción
y preselección; [2] Transporte de materia
prima al molido; [3] Microseparación. Los factores de calidad a evaluar son: aspecto de los envases e impurezas visibles.
Balance
de materia general. En la Figura 1 se muestra la síntesis del
balance general de todo el proceso de producción.
Figura 1. Síntesis
del balance general de todo el proceso de producción.
En la Figura 1
se observan las entradas y salidas del sistema; son tres productos
resultantes del proceso: el PET, el polietileno
y polietileno de baja densidad. La descripción expuesta fue contrastada con los resultados
obtenidos tras la fase experimental, según se
presenta a continuación.
Etapa 2: Proceso experimental de transformación de envases PET a hojuelas PET
El proceso
experimental se desarrolla en una planta transformadora de envases PET ubicada en la ciudad de
Buenos Aires (Argentina). Las
características generales de esta planta son: capacidad máxima 1000 kg/h,
capacidad de potencia 125,2 kW, requerimiento
de espacio 200 m2, lavado químico,
permite obtener hojuelas de grado textil, film y botella.
En la Figura 2 se presenta
el gráficamente la línea de reciclaje.
Figura 2. Lay
out línea de reciclaje. Fuente: Rodríguez (2012).
A continuación, se
detallan las características del proceso y de la tecnología empleada.
Transportadora de banda; permite transportar envases
PET al proceso de molido y donde se efectúa
la macroseparación.
Molino
y lavador; molido de los envases y el lavado
previo.
Tornillo sin fin; utilizado para enviar las hojuelas PET del molido y prelavado al lavado
químico en caliente.
Tambor lavado químico en caliente;
lavado de hojuelas PET y removido
de pegamento de etiquetas y otras impurezas mediante químicos
en agua caliente a una temperatura alrededor
de 90 grados centígrados (el químico puede ser soda
caustica). En el interior del tambor las hojuelas
se agitan generando fricción para la pronta
separación de impurezas. La ración de soda
caustica es de 2 gramos
por litro de agua.
Tornillo
sin fin; utilizado para enviar las hojuelas PET lavadas al lavado
horizontal.
Lavador horizontal; en esta parte
las hojuelas son enjuagadas y
mediante a la agitación a alta
velocidad hace que las impurezas salten hacia la malla de filtro.
Tornillo sin fin y filtro; Transporte de las
hojuelas y proceso de microseparación
mediante la rotación total de las hojuelas mientras el tornillo está en
funcionamiento circula agua limpia,
haciendo que las
etiquetas y tapas floten a la superficie y la corriente retire los
residuos de menor densidad hacia el
filtro que contiene un imán para atraer los
metales. Se requiere el empleo de 2 tornillos sin fin y filtro
puesto que así mejora la limpieza
de la hojuela.
Escurridor; secado y escurrido de hojuelas mediante rotación
de alta velocidad y envío de la hojuela seca al secado final.
Sistema de secado y tolva de almacenamiento; utilizado para secar
completamente las hojuelas PET
mediante vapor de agua y empaquetarlas
en big bags.
Cabina de control; se encuentran todos los controles para el manejo
total de la línea de reciclaje.
En la Figura 2 se
muestra el balance general experimental en la planta de reciclaje objeto de
estudio. Nótese que en el primer
balance de materia se obtuvo una cantidad inferior a la esperada. Tras
cuatro lotes de transformación que
iniciaron con 1.000 kg de botellas
PET, el balance de materia finalizada
la macroseparación estuvo entre 807,20 kg y
832,32 (siendo el promedio 819.76). En la Figura
3 se presenta el balance general de todo
el proceso de producción.
Figura 3. Balance
general de todo el proceso de producción.
Figura 4. Síntesis
balance experimental general del proceso.
En la fase
experimental (figuras 3 y 4) se creó una relación diferente a la estimada en la primera etapa; para elaborar 773,35
kg de hojuela limpia y seca se requiere
819,76 kg de envases PET (considerando el primer balance
de materia: posterior a la macroseparación) como es el caso en el
proyecto en estudio en base a la
capacidad nominal.
Observaciones al proceso: durante los cuatro
lotes de producción se evidencia la existencia
de fallas en la separación de residuos de metales,
polipropileno, PP y polietileno de baja densidad LPDE. Esto implica
un trabajo manual que es añadido
en forma sistemática al final del proceso, implicando mano de obra y tiempo, restando
eficiencia el proceso.
Esta observación ha sido considerada en la etapa
3.
Habiendo aplicado
el proceso y obtenido el balance experimental general del proceso, se propone el diseño de una planta transformadora de botellas PET en hojuelas de grado textil. film y botella.
Etapa 3: Diseño
de planta de producción de hojuelas
PET con base en la metodología de Muther
El diseño
requirió de un análisis de
la
capacidad instalada, determinación de la distribución de la planta
y la diagramación del recorrido. Según se detalla a continuación:
Capacidad instalada; en este proceso
el factor que determina la capacidad instalada es la ubicación
de los cuellos de botella: molido y lavado (capacidad 1.000 kg/h), puesto que los otros
procesos como el transporte, tornillos sin fin, las tinas horizontales de
enjuague y microseparación tiene una capacidad de producción superior a 1.500
kg/h.
Para el transporte de las big
bags al almacén de productos terminados y para el
transporte de la materia prima preseleccionada a la transportadora de
banda, se requieren dos
(2) montacargas con capacidad de 550 kg, pero considerando la tecnología
disponible se usarán montacargas de una (1) tonelada (capacidad mínima de estos
vehículos). La máquina es de
producción local, tiene una capacidad
de carga de 1.800 kg, 500 mm de centro de carga, peso de servicio 2.890 kg, ángulo de inclinación 6/12 mm, altura de elevación 3.000 kg, 2.070 mm de altura de protección superior, longitud 2.274 mm, ancho 1.080
mm y 1.982 de radio de giro.
Las
características de la afiladora requerida son: máxima longitud de afilado 800
mm; motor de la cabeza de afilado: 2 Hp,
trifásico, 220/440 V, 3,400 rpm;
motor del carro
de afilado 0,25 Hp; motor de la bomba de
enfriamiento 0,125 Hp; tamaño de la rueda de afilado Ø15 x 10 x 9 cm; mesa cambiable de 0
- 900, con abrazaderas (clamps)
para sujeción de cuchilla;
dimensiones de la máquina 115 x 75 x 135 cm; peso total 290 kg.
Según lo antes
expuesto, la línea de
reciclaje elegida cuenta con
las siguientes
características: 1.000 kg/h de capacidad, 125,2 kW de potencia, 750 l/h de requerimiento de
agua, 200 m2 de espacio requerido, instalación
en el lugar, capacitación para
el uso, apta
para lavado químico,
provee hojuelas de grado de
botella.
Distribución de la planta; se propone la
distribución óptima de la planta, considerando que para el posicionamiento de
la maquinaria se requieren 200 m2 aproximadamente. Para analizar las alternativas de distribución se utilizó como base el método SLP (Sistematic
Lay Out Planning). La distribución de la planta
es lineal y por producto debido a que este
tipo de distribución encaja mejor con el proceso
continuo. El estudio fue realizado por secciones, esto implica el análisis de almacén
de materia prima, línea de reciclaje, sistema de secado y llenado en big bags,
oficinas, comedor, baños y garaje. El sistema de secado y
llenado en big bags fueron
considerados por separado puesto que no es
indispensable su disposición lineal.
Diagrama del recorrido; se parte considerando la capacidad instalada (1000 kg/h), para así dimensionar las distancias y el orden
que se deben seguir en el proceso
(ver Tabla 1).
Tabla 1. Rutas consideradas en el estudio de velocidades.
|
CÓDIGO
|
DESCRIPCIÓN
|
DISTANCIA
(m.)
|
|
1
|
Transporte de envases PET al molino y macroseparación
|
4
|
|
2
|
Molido de los envases PET
|
-
|
|
3
|
Transporte de las hojuelas al proceso
de lavado
|
4
|
|
4
|
Lavado químico en caliente con soda caústica
|
-
|
|
5
|
Transporte al proceso de lavado
|
4,5
|
|
6
|
Lavado horizontal de las hojuelas PET
|
4,5
|
|
7
|
Microseparación y transporte al
proceso de secado
|
9
|
|
8
|
Secado de hojuelas PET
|
-
|
|
9
|
Transporte al proceso de llenado en
Big Bags
|
3
|
|
10
|
Llenado de hojuelas PET en Big Bags
|
-
|
|
11
|
Transporte al almacenamiento de
producto terminado
|
5
|
|
12
|
Almacenamiento de producto terminado
|
-
|
|
|
TOTAL
|
34
|
Los datos registrados en la Tabla 1
fueron obtenidos con ayuda del cursograma analítico, donde describe las
distancias del movimiento de materiales, a partir del transporte de las botellas PET del almacén al molino y
culminando en el transporte al almacén
de productos terminados. Siguiendo con
la metodología del SLP se presenta el estudio
de relación de actividades y recorrido representado en un diagrama de relación de proximidades para poder determinar la zona de
los servicios requeridos y quienes deben estar
juntos. En la Figura 5 se presenta el diagrama propuesto por Muther.
Figura 5. Diagrama
de proximidad de actividades.
La Figura
5 asume la siguiente simbología de proximidad deseable: [A] absolutamente necesaria, [I] importante,
[O] ordinaria, [U] no importante,
[X] no deseable. La interpretación
es la siguiente.
Proximidad absoluta: Almacén de materia prima (1) con línea de
reciclaje (2); línea de reciclaje (2) con sistema de secado y llenado de big
bags (3); sistema de secado y llenado de big bags (3) con almacén de producto
terminado (4).
Proximidad importante: Almacén de materia prima (1) con sistema de secado y
llenado en big bags (3); almacén de materia prima (1) con almacén de producto terminados (4); almacén de
materia prima (1) con oficinas (5); almacén de materia prima (1) con garaje
(7); línea de reciclaje (2) con
almacén de productos terminados (4); almacén de producto terminado (4) con
oficinas (5); almacén de producto
terminado (4) con garaje (7).
Proximidad ordinaria: Almacén de materia prima (1) con baño (6); línea de reciclaje (2) con oficinas (5); sistema de secado y llenado de big bags (3) con
oficinas (5); oficinas (5) con baño (6).
Proximidad sin importancia: Línea de reciclaje (2) con baño (6); sistema
de secado y llenado
de big bags (3) con baño (6); almacén de productos terminados (4) con
baño (6); baño (6) con garaje (7); oficinas (5) con garaje
(7).
Proximidad no deseable: Línea de reciclaje
(2) con garaje
(7); sistema de secado y llenado de big bags (3) con garaje
(7).
En la Figura 6 se
presenta el diagrama de hilos
basado en la información obtenida en la Figura 5.
Figura 6. Diagrama
de hilos.
En la Figura 6 se
observa cuáles son las proximidades indispensables que debe tener la distribución (línea roja) entre
los cuales se encuentran los sectores de almacén de materia
prima, línea de reciclaje, sistema de secado y
llenado en big bags y el almacén
de productos terminados,
estos deben estar conectados entre sí
en una proximidad absolutamente necesaria. Las proximidades no deseables son la
línea de reciclaje, el sistema de secado y
el llenado en Big Bags con el
garaje. Con base en el análisis
previo se presenta la alternativa
óptima de disposición de planta
(ver Figura 7).
Figura 7. Plano
alternativa óptima de disposición de la planta.
Se propuso que la
línea de reciclaje y el sistema
de secado y llenado en big bags tengan forma de L incrementando así un equipo de control calidad entre el
secador y el sistema de secado
(Figura 8).
Figura 8. Tubería
de control de calidad.
Esta tubería
permite recoger los metales que podrían
continuar después del proceso de lavado
mediante un imán, dicha tubería tiene una
parte descubierta para que el encargado de control de calidad pueda observar y retirar alguna impureza, esta verificación se realizará
mediante un vidrio tipo lupa para maximizar la
vista.a
Esta es la mejor alternativa desde el punto de
accesibilidades, proximidades y estética, cumple con: respeto a las proximidades absolutamente necesarias
permitiendo comunicación eficiente; la portería no está aislada de las instalaciones lo que permite un mejor control de éstas fuera de horarios de trabajo; la entrada
es mucho más amplia
permitiendo una doble circulación de movilidades
y así prescindir de otra puerta innecesaria;
la altura de la planta es de 5 m (la
maquinara más alta de 3 m); combina una distribución
óptima con una mejora en el control
de calidad del proceso, abarcando el total
de metros cuadrados del terreno elegido (780 m2); las oficinas están cerca de los almacenes y lejos de la planta para
evitar el ruido que ésta realizará,
también están cerca del
estacionamiento y tienen a disposición el baño junto a su sector; posee puertas amplias
en la planta que dan al aire libre, que sirven para la instalación de las maquinarias y los futuros reemplazos de maquinaria.
CONCLUSIONES
El proceso
productivo óptimo para la transformación
de hojuelas PET fue descrito. La maquinaria más adecuada para la planta incluye un lavado químico con soda
caustica, que cumple con las normas nacionales (limpieza extrema) y fue
aprobado por la FDA USA (Food and Drugs Administration). La efectividad del proceso se encuentra en la alta temperatura
(90 ºC) que debe tener el tanque de
lavado para eliminar impureza orgánica, tierra, etc. Este lavado se
complementa con el lavado horizontal (enjuague) y la microseparación para eliminar
rastros de soda caustica
y otras impurezas como papeles, etiquetas, tapas, y otros.
Se optimizó
la distribución del espacio
físico de la planta mediante
la aplicación del
método de Muther, incluyendo además un equipo pequeño
para el control de calidad final que incluye un imán
para extraer metales inmersos aún en la
hojuela. La necesidad de este equipo fue detectada
tras la etapa experimental, el objetivo es elevar la
eficiencia del proceso.
La automatización
del proceso reduce la cantidad de
operarios, sin embargo, se requiere
de un supervisor que controle su correcto funcionamiento. Asimismo, se requieren gestiones enfocadas en
garantizar que la materia prima llegue a tiempo. El trabajo de separación manual es importante para mantener la
calidad del producto final.
Las etapas cuello
de botellas del proceso de producción que garantizarán la calidad del producto son: separación,
trituración y lavado. Cada etapa
requiere tecnología china que puede
ser adquirida por importadoras vecinas a Bolivia, las
especificaciones fueron establecidas de acuerdo con criterios de costo-eficiencia, es la línea de
reciclaje. Para tener una línea de
reciclaje completa se requiere una
afiladora de cuchillas puesto que el
desgaste generaría polvillo u hojuelas dañadas
arruinando así la calidad del producto,
por ello se dispuso una maquinaria exclusiva para cuchillas de molino PET. Con
base en la identificaron de cuellos de botellas que limitan la producción en condiciones óptimas, se determinó
que la capacidad instalada de la planta es 1.000 kg/h.
REFERENCIAS
Ackerman, F. (1997). Why Do We
Recycle? Markets, Values, and Public Policy. United States of American: Island Press
Arnaiz A., N. (2016). Reciclaje de
polímeros mediante la producción de materiales de alto valor añadido. Tesis
para optar al grado de Doctor en
Ingeniería Química. Obtenido de https://dialnet.unirioja.es/
servlet/tesis?codigo=62604
Bazán S., C. A., y Serrano
Alemán, C. M. (2021). Metodología para desarrollar
producto textil a partir del PET reciclado en Lima:
revisión sistemática del 2010-2020
Bracamonte, R. (2010). Diagnóstico
del funcionamiento de la actividad de segregación y plan de agrupación
estratégica residuos sólidos reciclables en la ciudad de El Alto. La Paz
Buitrago B, S., Onofre
C, N., y Sierra R, E. (2017). Viabilidad técnica de obtención de un diseño de mezcla asfáltica adicionada con 1.6% de fibra de pet, con porcentajes de asfalto entre el 4.5% y el 6% que cumplan con la normatividad del invias.
monografía para optar al título de ingeniero
civil
Cayllahua I., B. F. (2014). Láminas
de Tereftalato de Polietileno Pet Reciclado
Decreto Supremo Nº 29272 (2007).
Estado Plurinacional de Bolivia
EMAS. (2014). Servicio y seguridad.
Entidad municipal de aseo urbano Sucre
Forero, L., y Guzmán, F. (2017).
Proceso de recuperación de PET de
baja densidad: un estudio financiero aplicado al
municipio de Tenjo
Krebs, F. C., Alstrup, J.,
Spanggaard, H., Larsen, K., y Kold,
E. (2004). Production of large-area polymer solar cells by industrial silk screen printing, lifetime considerations and
lamination with polyethyleneterephthalate.
Solar energy materials and solar
cells, 83(2-3), 293-300
Macero, Y. (2011). Lavadora de
botellas de vidrio retornable de una planta productora de refresco. Universidad
de Oriente
Mansilla-Pérez, L., y Ruiz-Ruiz, M.
(2009). Reciclaje de botellas de PET para obtener fibra de poliéster.
Ingenieria industrial, (027), 123-137
MezaM,S.S.,yPérez,B.Y.(2015).Caracterización
de la cadena de abastecimiento de botellas
de tereftalato de polietileno como estrategia
de optimización del reciclaje en la ciudad de barranquilla (Doctoral
dissertation, Universidad de la Costa)
Morales P., J. (2010).
Proceso de recuperación
del ácido tereftálico y el etilenglicol del PET reciclado
Navarro, R., Ferrandiz, S., Lopez, J.,
y Seguí, V. J.
(2008). The influence of
polyethylene in the mechanical
recycling of polyethylene terephtalate.
Journal of Materials Processing Technology, 195(1-3), 110-116.
Rodríguez, J. y Zeballos, M. (2007). Evaluación
de proyectos de desarrollo local.
Enfoques, métodos y procedimientos. Lima: Desco
Sánchez
H., C. E., Peña R., G. J., y Rico L., L.
F. (2018). Identificación de los usos actuales del tereftalato de polietileno
(PET) reciclado en la Ingeniería Civil. Ingeniería Civil. Villavicencio:
Universidad Cooperativa de Colombia
Suasnavas F., D. F. (2017).
Degradación de materiales plásticos
PET (polyethylene terephtalate), como
alternativa para su gestión
(Bachelor’s thesis, PUCE)
TeránC.,L.A. (2021).Co-Procesodecombustibles alternos en la industria del cemento: una alternativa para la eliminación de desechos sólidosUniversidad Andina
Simón Bolívar, Sucre -Bolivia.
Vol. 3 Núm. 1 (2021): ENE – JUN. https://doi.org/10.33996/mayav3i1.6
Torres, R., Flores, P., Flores, M.,
Flores, V., y Mairon, K. (2014). Mezclas asfálticas con materiales reciclados de construcción y demolición para la reparación de pavimentos. Ciencias Tecnológicas y Agrárias; © ECORFAN: Sucre,
Bolivia
