¡Descarga Clases de Plásticos: Propiedades, Aplicaciones y Excepciones - Prof. Xolo Garcia y más Guías, Proyectos, Investigaciones en PDF de Ecología solo en Docsity!
PLANTA DE RECICLAJE DE
PLÁSTICO
Juan Pablo Garzón Caballero
Oscar González Peña
Jorge Enrique Galeano
William Flechas
Liliana Montenegro
1. GENERACIÓN DE RESIDUOS PLÁSTICOS
1.1. CARACTERÍSTICAS GENERALES
Tabla No. 1. Fuentes de residuos plásticos en la comunidad FUENTE Instalaciones, actividades o localización donde se generan
Doméstica Viviendas aisladas y bloques de baja, mediana y elevada altura, etc., unifamiliares y multifamiliares. Comercial Tiendas, restaurantes, mercados, edificios de oficinas, hoteles, moteles, imprentas, gasolineras, talleres mecánicos, etc.
Institucional Escuelas, hospitales, cárceles, centros gubernamentales. Servicios municipales (excluyendo plantas de tratamiento)
Limpieza de calles, parques y playas, otras zonas de recreo. Residuos Sólidos Urbanos Todos los citados.
Industrial Construcción, fabricación ligera y pesada, refinerías, plantas químicas, centrales térmicas, demolición. Agrícolas Cosecha de campo, árboles frutales, viñedos, ganadería intensiva, granjas, invernaderos, etc.
Tabla No. 2 Cantidad de Plástico que se bota en Bogotá y que se recupera.
Plástico Porcentaje Ton/ Año Ton/Mes Sin recuperar 75 30.000 2500 Recuperado 25 10.000 834 Total 100 40.000 3334
Doméstico y comercial
Los residuos sólidos domésticos, consisten en residuos sólidos orgánicos (combustibles) e inorgánicos (incombustibles) de zonas residenciales y de establecimientos comerciales. Típicamente la fracción orgánica de los residuos sólidos domésticos y comerciales está formada por materiales como residuos de comida, papel de todo tipo, cartón, plásticos de todos los tipos, textiles, goma, cuero, madera y residuos de jardín. La fracción inorgánica está formada por artículos como vidrio, cerámica, latas, aluminio, metales férreos, suciedad. Si los componentes de los residuos no se separan cuando se desechan, entonces la mezcla de estos residuos se conoce como residuos sólidos urbanos (RSU) domésticos y comerciales no seleccionados.
Los residuos que se descomponen rápidamente, especialmente en un clima templado, también se conocen como residuos putrefactibles. La fuente principal de residuos putrefactibles es la manipulación, la preparación, la cocción y la ingestión de comida. Frecuentemente, la descomposición conducirá al desarrollo de olores molestos y a la reproducción de moscas.
Los materiales plásticos encontrados en los residuos sólidos urbanos se sitúan dentro de las 7 categorías siguientes:
- Polietileno tereftalato (PET/1).
- Polietileno alta densidad (PE-HD/2).
- Policloruro de vinilo (PVC/3).
- Polietileno baja densidad (PE-LD/4).
- Polipropileno (PP/5). Poliestireno (PS/6).
- Otros materiales plásticos laminados (7).
El tipo de recipiente plástico puede identificarse por el numero de código (de 1 a 7, ambos incluidos) moldeado al fondo del recipiente. Plástico mezclado es el término utilizado para la mezcla de tipos individuales de plásticos encontrados en los residuos sólidos urbanos.
Clases de plásticos:
- Clasificación por composición química:
Buscando este efecto, se han alterado los grupos CH2 que unen las cadenas de los polímeros, por ejemplo sustituyendo pares de átomos de hidrogeno por otros átomos se obtienen diferentes :
- Los átomos de cloro dan el PVC
- Los radicales benceno den el PS
PLASTICO
(Termoestables
Propiedades Generales
Apariencia
Combustibili
dad
Propiedadesfisiológicas
Aplicaciones mas comunes
Tereftalato
de
polietileno(PET): 1
•^
Alta resistencia mecánica
-^
Alta rigidez
-^
Superficie dura, apta para dar brillo •^
Buena
estabilidad
dimensional •^
Magnificas
propiedades
tribologicas
(fricción
y
desgaste) •^
Buenas
propiedades
eléctricas
y^
regulares
propiedades dieléctricas •^
Alta resistencia química
-^
Mas denso que el agua
•^
Transparen te,
verde
o
ámbar •^
Presenta buen
brillo
superficial •^
Las laminas
son
transportes •^
Productos sin costuras
•^
Arde
con
hollín y llamaamarillo-naranja, goteay produce oloraromáticodulce. •^
Irritable
al
olfato
Se
considera
fisiológicamente inertes.
•^
Envases
.^
Envases
transparentes,
para
bebidas
gaseosas,
aceite,
agua
mineral,
medicamentos,
agroquímicos
y^
detergentes
líquidos. •^
Electrodomésticos:
Carcazas
de
planchas
Laminas de PET : Cintas de vídeo y de audio,diskettes,
laminas
grabadas,
laminas
de
aislamiento. •^
Maquinaria
:^
Piñones.
Bujes,
embragues,
accesorios para la industria textil. Diversos : Bisagras, herrajes, palancas, asas,bandejas de restaurante autoservicio
Polietileno
de
alta
densidad
(PEAD)
ó
HDPE: 2
•^
Alta resistencia química
-^
No absorbe humedad
-^
Buenas
propiedades
eléctricas especialmente ensu resistencia dieléctrica •^
Alta resistencia la impacto
-^
No se rompe al doblado
-^
Alta resistencia mecánica, rigidez y dureza
•^
Su coloraciónnatural
es
blancalechosa,opaca. •^
Muy
bajo
brillo •^
Se
puede
teñir
en
cualquier tonoopaco.
•^
Arde
con
llama azulada,funde y goteaal arder •^
Genera olor a parafina
Inodoro,insípido
e
indiferentefisiológicamente.Estaautorizado
su
uso
para
alimentos
•^
Envases
y^
empaques:
recipientes
de
uso
domestico, bolsas plástica de gran resistencia,garrafas, tubos cosméticos. •^
Electrotecnia:
Aislamientos
para
cables
de
telecomunicaciones
y^
alta
tensión,
cajas
de
distribución. •^
Construcción
:^
Tubería
para
agua
potable,
riego,
desagüe,
conducción
de
gas
y
calefacción. •^
Transporte : Contenedores, cajas, estibas.
-^
Diversos
:^
Juguetes,
tanques
de
gasolina,
filamentos y bandas tejidos, poncheras.
Cloruro
de
polivinilo(P.V.C)
Rígido
ó V: 3
•^
Quebradizo
a^
bajas
temperaturas •^
Transparente
-^
Buenas
propiedades
eléctricas para aplicación devoltaje y frecuencia bajas
•^
Puede fabricarsetransparentes.Tiene color entransparente yen opaco
•^
Olor típico a ácidoclorhídrico
El
contenido
de monómeroesta
limitado
< 1 ppm paraenvasado
de
alimentos
•^
Envases y empaques: botellas para aceite y agua mineral, copas para yogur y similares,blisters y envases tipo laminado. •^
Construcción : Tubería de presión, uniones, codos, canales, tuberías para desagüe, aguapluvial,
gas
y^
drenaje,
perfiles
huecos,
•^
Autoextinguibles
al
retirarles la llama •^
Mas denso que el agu
•^
Las botellas tienen costuray las señal delmolde
por
sopladotienensemejanza
a
una sonrisa.
persianas, claraboyas, elementos de fachadaspisos.
Válvulas,
bombas
depósitos
para
la
industria química. •^
Electrotecnia
:^
Tubos
aislantes,
bandejas
portacables, discos de música. •^
Diversos : tarjetas de crédito.
Cloruro
de
polivinilo(P.V.C) flexible: 3
•^
Flexible
ajustable
en
un
amplio margen •^
Tenacidad
muy
dependiente
de
la
temperatura. •^
Translucido
a
transparente. •^
Buenas
propiedades
eléctricas para aplicación devoltajes y frecuencia bajas •^
Resistente
a^
químicos
dependiendo
de
la
formulación y la temperatura
•^
Transparen tes. •^
Coloreado en translucidou opaco.
•^
Llama verde
en
presencia
de
cobre
Solo
algunos
plastificantesestánautorizadospara
contacto
con alimentos,juguetería
y
vestuario.
•^
Construcción : Juntas de ventanas y puertas, suelo
sintético,
recubrimiento
para
pisos,
mangueras de jardín, laminas para tejado. •^
Electrotecnia
:^
Aislamientos
para
baja
frecuencia, encamisado de cables, enchufes,cinta aislante. •^
Agricultura
:^
Mangueras,
laminas
para
los
silos. •^
Diversos
:^
Tapas
de
libros,
artículos
para
oficina,
balones,
manteles,
bandas
transportadoras.,
cortinas,
hules,
laminas
autoadhesivas, trajes de protección,, guantesde protección laboral.
Polietileno
De
Baja
Densidad
(PEBD)
ó
LDPE: 4
•^
Alta tenacidad
-^
Alta resistencia al impacto
-^
Alta flexibilidad.
-^
Facilidad de proceso.
-^
Buena transparencia.
-^
Gran resistencia química.
-^
Baja
permeabilidad
al
agua. •^
Buenas
propiedades
eléctricas. •^
Flota en el agua
•^
Solo
en
láminasdelgadas llegaa^
ser
casi
transparente. •^
Coloreado en translúcidou opa-
•^
Arde
con
llama azulada. •^
Funde, gotea
y
genera olor aparafina
ni
ardor.
Indiferente.En la mayoríade
casos se
ha
autorizado su
contacto
con alimentos
•^
Envases
y^
empaques:
Bolsas
para
depositar
los
residuos,
bolsas
de
leche,
grandes sacos industriales, película destinadaal
envasamiento
automático,
película
extensible, recipientes
flexibles, cubetas para
el hielo. •^
Electrotecnia:
Aislamiento
para
cables
de
telecomunicaciones. •^
Construcción: Recubrimientos
-^
Agricultura
:^
Películas
para
Invernadero
y
otros cultivos •^
Diversos:
Tapas
flexibles, coextruidos con
papel y aluminio, juguetería.
Polipropileno
•^
Buena
resistencia
•^
Su
•^
Arde
con
•^
Inodoro,
•^
Envases
y empaques:
Sacos de empaque,
permanente. •^
Alta resistencia al calor.
-^
Flota en el agua
de
artículos
de
paredes
muy
gruesas
y bajo peso.
desechables. •^
Diversos:
Artículos
para
la
decoración,
material
didáctico,
embalajes
de
electrodomésticos.
Otros (7): ACRILONITRILO-BUTADIENO –ESTIRENOABS
- Alta resistencia y rigidez mecánica• Dureza y resistencia al rayado• Alta estabilidad de forma al calor•^
Alta
resistencia
a^
cambios
bruscos
de
temperatura.• Alta resistencia química• Alta resistencia al impacto• Poca absorción de agua• Debilidad a los efectos do la intemperie
POLICARBONATO PC
•^
Alta transparencia
-^
Buenas
propiedades
como
aislante
eléctrico. •^
Resistente a la intemperie
-^
Resistencia química limitada
-^
Requiere un procesamiento cuidadoso
-^
No flota en el agua
POLIAMINA
NYLON
No flota en el agua• Alta resistencia y rigidez• Muy buena estabilidad de forma• Resistencia al desgaste y a la fatiga•^
Buena
resistencia
química
contra
solventes,
combustibles y
lubricantes.
ESTIRENO-ACRILONITRILO SAN
- Mayor rigidez y dureza• Mejor resistencia a cambios de
temperatura
-^
Mejor resistencia química contra aceites, grasas y aromáticos.•^
Mayor
resistencia
al
agrietamiento
por
tensiones.•^
Menores
propiedades
eléctricas
como
aislante,• Mayor absorción dé agua• No flota en el agua
Tabla No. 3 Características Generales de los Plásticos.
2. COMPOSICIÓN DEL PLÁSTICO EN LOS RESIDUOS SÓLIDOS
Tabla No. 4 Datos típicos sobre la distribución de los residuos sólidos generados por las mayores industrias, excluyendo materiales reciclados.
Industrias Plásticos en sus operaciones Rango (% peso) Comida y productos asociados Productos de fábricas de tejidos Ropa y otros productos elaborados Madera y productos de madera Muebles, madera Muebles metal Papel y productos asociados Impresión y edición Productos químicos y productos relacionados Refinería de petróleo e industrias relacionadas Goma y diversos productos plásticos Cuero y productos de cuero Productos de piedra, arcilla y vidrio Industrias primarias de metal Productos fabricados de metal Maquinaria (no eléctrica) Eléctrica Equipamiento de transporte Instrumentos de utilización profesional y científica Fabricación miscelánea
2.1 MATERIALES HABITUALMENTE SEPARADOS DE LOS PLÁSTICOS
Los plásticos pueden ser clasificados en dos categorías generales: fragmentos limpios de calidad comercial y desechos usados. Los tipos de plásticos usados que mas frecuente son reciclados son el polietileno tereftalato (PET / 1), que se usa para la fabricación de botellas de bebidas no alcohólicas y el polietileno de alta densidad (PE - HD / 2), utilizado para recipientes de leche y agua y para botellas de detergentes.
Las características generales y usos de los plásticos pueden ver en la Tabla No. 4
Tabla No. 5 Propiedades de los Plásticos
Tabla No. 5 – 1 Ventajas y desventajas Favorables Desfavorables
- Ligereza
- Mejore resistencia química y a la humedad
- Mayor resistencia al impacto y la vibración
- Transparencia a la translucidez
- Tendencia a la absorción de la vibración y del sonido
- Mayor resistencia a la abrasión y el desgaste
- Auto lubricación
- Mayor facilidad de fabricación
- Capacidad de llevar integrado el calor
- Tendencia a la reducción de los costos
- Consolidación de piezas
- Menor costo por pieza acabada
- Menor resistencia
- Expansión térmica mucho mas alta
- Mayor susceptibilidad de fluencia, Flujo en frío y deformación bajo carga
- Menor resistencia química
- Mayor susceptibilidad a baja temperatura
- Mayor blandura
- Menor ductibilidad
- Tendencia la cambio de dimensiones con absorción de humedad y disolventes
- Inflamabilidad
- A veces degradación por la radiación ultravioleta
- Mayor costo por centímetro cúbico
Propiedades favorables y desfavorables:
- Son flexibles
- No son conductores eléctricos
- Son aislantes térmicos
- Se conforman por la aplicación de calor y presión
Tabla No. 5 –2 Excepciones
PROPIEDAD PLÁSTICO
- Rigidez y mayor estabilidad de dimensiones
- Mayor relación resistencia masa
- Precio
- Tenacidad a temperatura bajas
- Combinaciones plástico metal, mayor aplicaciones
- Conductor eléctrico, térmico o magnético
- Combinaciones plástico metal, equilibrio deseado de propiedades
- Epoxidos, reforzados con vidrio, poliesteres y fenoicos, iguales que los aceros.
- Poliesteres orientados > que acero laminado en frío.
- Nylon menor que latón, acetal menor que el zinc, acrílico menor que el acero inoxidable.
- Acrílico
- Estratificado de metal vinilo, vinilo plomo, poliesteres metalizados, TFE cargado con cobre.
- Plástico con cargas metálicas
- Engranajes con punzón de hierro colado y dientes de Nylon, tren de engranaje con parte de acero y fenólico, soporte giratorios con ejes de metal y carcaza de Nylon o foro de TFE
Además de todo lo expuesto anteriormente existe consideraciones básicas como lo son:
- Consideraciones sobre le material a. Medio ambiente
- Resistencia a la corrosión: es la habilidad de un material para resistir el medio ambiente que lo rodea.
- Resistencia a la temperatura: Resistencia a la oxidación, expansión térmica, conductividad térmica, creep (deformación lenta y progresiva bajo esfuerzo y bajo temperatura constante.) b. Características eléctricas:
- Resistencia electromagnética: Protección de interferencia electromagnéticas.
- Capacidad aislante c. Características químicas:
- Resistencia química: habilidad de ser permeable, semipermeable o no permeable a sustancias químicas dependiendo de la composición molecular. d. Factores mecánicos:
- Resistencia mecánica: habilidad de un material para resistir esfuerzos sin deteriorarse o romperse.
- Resistencia ala fluencia: separa el comportamiento elástico del plástico de un materia
- Resistencia a la tensión: índice de la calidad del materia
- Modulo de elasticidad: Índice de la resistencia de materiales a la deflexión
- Dureza : Índice de resistencia la desgaste del material a la abrasión.
- Resistencia al impacto: tendencia hacia la fractura.
- Tenacidad a la fractura: Habilidad del material para resistir y una fractura e. Economía:
- Esta es la ultima fase para la selección de un material ya que muchas propiedades de los plásticos superan el inconveniente del precio.
- Consideraciones sobre le diseño: a. aspecto
- Consumidor: Este es el que califica el diseño, color, propiedades ópticas y acabado superficial.
- Moldeo: Antes de moldear la pieza, hay que meditar sobre su diseño para garantizar la mayor combinación de propiedades mecánicas. Eléctricas y teorices. Se busca un determinado grosor de la pared y del plástico. b. Limitaciones de diseño: Se refiere alas herramientas y tratamiento de la producción del plástico, las cuales influyen bastante en las propiedades y la calidad de todos lo productos de plástico.
- Consideraciones de producción a. Procesos de fabricación b. Contracción del material
- Causada por la perdida de disolventes, plastificantes y humedad durante el moldeo, junto con la reacción química de polimerización. c. Tolerancias d. Diseño del molde
- Íntimamente relacionado con la producción, esta el moldeo del producto y finalmente con el diseño del molde para producirlo.
- Pruebas de comportamiento
Tabla No. 8 Análisis próximo y datos energéticos típicos para algunos plásticos encontrados en los Residuos Sólidos domésticos, comerciales e industriales.
Análisis próximo, porcentaje en peso Contenido energético, Kcal/kg Plásticos Humeda d
Material volátil
Carbón Fijo
No combusti ble
Como recogido s
Seco Seco y libre de cenizas Plásticos (mezclados)
b. Punto de fusión de la ceniza: es la temperatura en la que la ceniza resultante de la incineración de residuos se transforma en sólido (escoria) por la fusión y la aglomeración. La temperatura típica de fusión para la formación de escoria de residuos de plásticos oscila entre 1100 ° C y 1200° C.
c. Análisis elemental de los componente del plástico.
El análisis normalmente implica la determinación del porcentaje de C (carbono), H (hidrogeno), O (oxígeno), N (nitrógeno), S (azufre) y cenizas.
Tabla No. 9 Datos típicos sobre el análisis elemental de los componentes combustibles en los plásticos.
Porcentaje en peso (base seca) Plásticos Carbono Hidrógen o
Oxígeno Nitrógen o
Azufre Cenizas Cloro
Plásticos (mezclados)
PET 68 17 14 0.2 0,1 0.7 -
PEAD 75.1 12.4 - 1.4 1.6 9.5 -
PEBD 85.2 14.2 - 0.1 0.1 0.4 -
P.V.C Rígido 45.2 5.6 1.6 0.1 0.1 2 45. P.V.C Flexible
P.P 70.3 21.7 6.6 0.1 0.2 1.1 -
P.S 87.1 8.4 4.0 0.2 - 0.
d. Contenido energético de los componentes de los residuos sólidos.
El contenido energético de los componentes orgánicos en los plásticos se puede determinar
- utilizando una caldera a escala real como calorímetro, 2) utilizando una bomba calorimétrica de laboratorio, y 3) por cálculo, si se conoce la composición elemental.
Tabla No. 10 Valores típicos de rechazos inertes y contenidos energético de los plásticos.
Rechazos Inertes (%) Energía, Kcal/Kg Rango Típico Rango Típico 6 – 20 10 6667 – 8889 7778
Para base seca (ver anexo 3)
Energía, Kcal/ kg = 7014,
- Después que la el material es fundido, esta masa pasa a través de una boquilla que tienen diferentes moldes con la especificación en cuanto a la forma del producto que se desea obtener y se enfría por el baño de agua.
- El agua utilizada para el enfriamiento del producto, es llevada a una torre de enfriamiento, y allí es nuevamente recirculada al proceso para utilizarla como agua de enfriamiento para el producto que ha salido de la extrusora y posterior moldeado.
- Ya obtenido los diferente piezas, se realizan los variados productos que tienen una gran variedad de usos y aplicaciones al nivel de la industria, el hogar y comercio. Entre los productos que se pueden obtener a partir de plástico reciclado están las mesas, camas, bolardos, sillas, casas, y todos los productos que puedan sustituir de una u otra forma la madera.
5.2 DIAGRAMA DE FLUJO5.2.
BLOQUES
UNIDAD DE BALANCE PROCESO DE RECICLAJE
DE PLÁSTICO
PET 117.6 Kg/hPEAD 117.6 Kg/hPEBD 58.8 Kg/hP.V.C Rígido 29.4 Kg/hP.V.C flexible 29.4 Kg/hP.P 117.6 Kg/hP.S 117.6 Kg/h
Moliendade plástico
Acopiodelmaterial
Extrusióndel material
Moldeo de plásticoreciclado
Almacenamiento
Planta
Plásticoreciclado576 Kg/h
Materialrecolectada600 Kg/ h
Selección ylimpieza delmaterial
Residuos (piedra,polvo, etiquetas)
Vapor
Almacenamientode los materiales
Enfriamiento delproducto
PET 120 Kg/hPEAD 120 Kg/hPEBD 60 Kg/hP.V.C Rígido 30 Kg/hP.V.C flexible 30 Kg/hP.P 120 Kg/hP.S 120 Kg/h
Residuos 11.779 Kg/h
PET 117.365 Kg/hPEAD 117.365 Kg/hPEBD 58.682 Kg/hP.V.C Rígido 29.341 Kg/hP.V.C flexible 29.341 Kg/hP.P 117.365 Kg/hP.S 117.365 Kg/h
Para cada extrusor (2):C 211.768 Kg/hH 40.694 Kg/h0 14.860 Kg/hN 1.151 Kg/hS 1.152 Kg/hCenizas 7.516 Kg/hCl 10.854 Kg/h
DIAGRAMA DE FLUJO DE PROCESO -
CONVENCIONES Flujo (Kg/h)TemperaturaBalance de masa e energíaCalor – Resistencia eléctricaT : Transportadora de BandaE : Torre de enfriamientoS: ExtrusorB: Bomba
Residuos(piedras,mugre, etc )
M - 101
T - 101
Recepciónde PlásticoReciclado
1
2
Vapor
Almacenamiento
3
Aire
Agua deenfriamiento
Aire
Agua
600
576
588
12 Kg/h
100
100 18
3
200
18
180
180
E - 101 B - 101
B - 102
S - 101
S - 102
5.3 BALANCE DE MASA
Balance de Masa
ENTRADA
SALIDA
Residuo Plástico
Kg/h
Kg/h
Material no deseado
PET
PEAD
PEBD
P.V.C Rígido
P.V.C Flexible
P.P
P.S
TOTAL
BALANCE DE MASA
Este balance se realiza por cada componente, ya que en el molino se introduce el material por cada clase de plástico. Balance para el PET
ENTRADA + AGUA
SALIDA – SECO
AGUA
Kg/h
Kg/h
Kg/h
C
H
O
N
S
Cenizas
Total
