ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL . Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación
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Facultad de Ingeniería y Computación ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL Análisis de una técnica de aprovechamiento de residuos de Polietileno de Baja Densidad en el sector agrícola Trabajo de Investigación presentado por las alumnas de la Escuela Profesional de Ingeniería Industrial Nathaly Frankcesca Guadalupe Gomez Rodriguez Adriana Angelica Macedo Marquez Para optar el grado académico de Bachiller en Ingeniería Industrial Asesor: Mg. Xiomara Roselina Salazar Carpio Arequipa, 2020
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ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL
Análisis de una técnica de aprovechamiento de residuos de Polietileno de
Baja Densidad en el sector agrícola
Trabajo de Investigación presentado por las
alumnas de la Escuela Profesional de
Ingeniería Industrial
Nathaly Frankcesca Guadalupe Gomez
Rodriguez
Adriana Angelica Macedo Marquez
Para optar el grado académico de Bachiller en
Ingeniería Industrial
Asesor: Mg. Xiomara Roselina Salazar Carpio
Arequipa, 2020
ii
Análisis de una técnica de aprovechamiento de residuos de Polietileno
de Baja Densidad en el sector agrícola
Analysis of a technique for the use of Low Density Polyethylene residues in the
agricultural sector
iii
Dedicatoria
A nuestros padres, los pilares que han estado cada día apoyándonos en cada una de nuestras
metas y objetivos. Gracias a ustedes somos lo que somos y seremos. Este trabajo no es solo para
ellos sino también de ellos.
iv
Agradecimientos
Agradecemos a Dios, a nuestros padres, a nuestra asesora Xiomara Salazar y al profesor
José Alberto Aguilar que pudieron darnos un poco de su tiempo y resolver nuestras dudas, y por
último pero no menos importante agradecer a nuestra casa de estudios la Universidad Católica San
Pablo por los conocimientos y valores inculcados en nosotras.
v
Resumen
Con el aumento de tecnificación en el sector agrícola, se incrementó el uso de diferentes
tecnologías y accesorios, dentro de ellos están los artículos plásticos como el film, bolsas, cintas
de riego, etc. El 60% de los plásticos agrícolas están hechos de Polietileno de Baja Densidad
(PEBD), este residuo que actualmente termina en vertederos o son desechados de forma incorrecta
representa un problema ambiental y desaprovechamiento de recursos. Por lo cual en la
investigación se revisó las formas de manejo de plástico actual, y se profundizó en cómo aplicar la
técnica de reciclaje mecánico para concretamente los residuos agrícolas de PEBD.
Para ello se analizó que artículos de PEBD se utiliza en el Perú, así como qué características tienen
generalmente estos residuos post-consumo, como el tipo de degradación, y residuos encontrados
en el como la tierra, con el fin de poder caracterizar las entradas al proceso.
Posteriormente se muestra de que trata el proceso de reciclaje mecánico, cada una de sus etapas
como: Separación, Trituración, Lavado, Secado y Moldeado, identificando en qué consisten y que
maquinaria se necesita para llevarla a cabo. Finalmente se muestra que aditivos son necesarios en
el proceso de reciclado mecánico para obtener un producto de características similares al original,
orientándolo a que el producto final será para el mismo sector del que proviene y teniendo así una
técnica de círculo cerrado.
Palabras Clave: Manejo de residuos, Polietileno de baja densidad (PEBD), Reciclaje mecánico,
Residuos Plásticos Agrícolas
vi
vii
Abstract
With the increase of technification in the agricultural sector, the use of different technologies and
accessories increased, among them are plastic items such as film, bags, irrigation tapes, etc. 60%
of agricultural plastics are made of Low Density Polyethylene (LDPE), this waste that currently
ends up in landfill or is disposed of incorrectly represents an environmental problem and waste of
resources. For this reason, the research reviewed the current forms of plastic handling, and studied
in depth how to apply the mechanical recycling technique to specifically the agricultural waste of
LDPE.
For this, it was analyzed which PEBD articles are used in Peru, as well as what characteristics
these post-consumer residues generally have, such as the type of degradation, and residues found
in such as land, in order to characterize the entrances to the process.
Subsequently, it is shown what the mechanical recycling process is about, each of its stages such
as: Separation, Crushing, Washing, Drying and Molding, identifying what they consist of and what
machinery is needed to carry it out. Finally, it is shown that additives are necessary in the
mechanical recycling process to obtain a product with similar characteristics to the original,
orienting it so that the final product will be for the same sector from which it comes and thus having
a closed circle technique.
Key Words: Waste management, Low-density polyethylene (LDPE), Mechanical recycling,
Agricultural Plastic Waste
viii
Tabla de Contenidos
1. CAPÍTULO 1: PLANTEAMIENTO GENERAL .................................................................. 0
1.1. Planteamiento del Problema .............................................................................................0
1.1.1. Descripción del Problema.........................................................................................0
1.1.2. Formulación del Problema........................................................................................1
1.1.3. Sistematización del Problema...................................................................................1
1.2. Objetivos de la investigación ...........................................................................................2
1.2.1. Objetivo General ......................................................................................................2
1.2.2. Objetivos específicos................................................................................................2
1.3. Justificación......................................................................................................................3
1.4. Delimitación .....................................................................................................................3
1.4.1. Delimitación temática ..............................................................................................3
1.4.2. Delimitación Espacial...............................................................................................4
1.4.3. Delimitación temporal ..............................................................................................4
2. CAPÍTULO 2: ASPECTOS METODOLÓGICOS ................................................................ 5
2.1. Tipo de estudio.................................................................................................................5
2.2. Método de investigación ..................................................................................................5
2.3. Fuentes para recolección de información .........................................................................5
2.4. Tratamiento de la información .........................................................................................6
3. CAPÍTULO 3: MARCO DE REFERENCIA......................................................................... 8
3.1. Estado del arte ..................................................................................................................8
3.2. Marco Teórico- Conceptual ...........................................................................................12
ix
3.2.1. Termoplásticos .......................................................................................................12
3.2.1. Polietileno de baja densidad (PEBD) .....................................................................13
3.2.2. Industria Agrícola ..................................................................................................13
3.2.3. Residuos Plásticos de la Agricultura......................................................................15
3.2.4. Métodos de Reciclaje .............................................................................................23
3.2.5. Tratamiento mecánico............................................................................................28
4. CAPÍTULO 4: RESULTADOS Y CONCLUSIONES .........................................................39
4.1. Resultados ......................................................................................................................39
4.2. Conclusiones ..................................................................................................................42
4.2.1. Conclusión general.................................................................................................42
4.2.2. Conclusiones específicas........................................................................................42
5. Referencias.............................................................................................................................44
x
Lista de tablas
Tabla 1: Valor calorífico de materiales ..........................................................................................27
Tabla 2: Técnicas de separación de polímeros ...............................................................................29
Tabla 3: Tipo de aditivo y función .................................................................................................38
Tabla 4. Tabla de propiedades de PEBD .......................................................................................39
xi
Lista de figuras
Ilustración 1 Tratamiento de la información ....................................................................................7
Ilustración 2: Valor Bruto de la Producción Agropecuaria (Millones de soles) ............................14
Ilustración 3 Tubo PEBD Bripol Negro.........................................................................................18
Ilustración 4 Cinta de Riego de PEBD ..........................................................................................19
Ilustración 5: Área bajo diferentes tipos de riego Perú ..................................................................19
Ilustración 6 Film para invernadero de PEBD ...............................................................................21
Ilustración 7 Túnel de Film Plástico PEBD ..................................................................................21
Ilustración 8 Mulch Film de PEBD ...............................................................................................22
Ilustración 9 Bolsas Protek de PEBD ............................................................................................23
Ilustración 10 Jerarquía de manejo de residuos plástico ................................................................24
Ilustración 11 Tratamiento de residuos Plásticos...........................................................................25
Ilustración 12: Secador Centrifugador ...........................................................................................31
Ilustración 13: Secador Rotatorio ..................................................................................................32
Ilustración 14: Maquina Peletizadora ............................................................................................33
Ilustración 15: Máquina Extrusora.................................................................................................35
0
CAPÍTULO 1: PLANTEAMIENTO GENERAL
1.1. Planteamiento del Problema
1.1.1. Descripción del Problema
Como es bien sabido la agricultura es una de las actividades más importantes en el Perú, y lleva
más de 30 años recurriendo al plástico debido a la tecnificación del sector y un control mayor de los
recursos, además ha permitido aprovechar mejor el uso del agua y crear condiciones óptimas para
que el desarrollo del cultivo sea eficiente. En los últimos años el uso de Polietileno de Baja
Densidad (PEBD) se ha incrementado, pues los productos hechos de este material como las cintas
de riego, film, bolsas agrícolas, etc. aumentan la productividad de las cosechas. Actualmente los
residuos de mencionado polímero, acabada su vida útil, tienen una disposición final poco amigable
con el medio ambiente y se desperdicia el valor agregado que posee el residuo, es por ello que el
problema principal de la investigación es el desaprovechamiento de residuos de polietileno de baja
densidad (PEBD) provenientes de actividades agrícolas del Perú.
Según la bibliografía revisada se identificó que actualmente los residuos de PEBD proveniente
de actividades agrícolas deben ser llevados a centros de acopio según el artículo 15 de la Ley Nº
27314, para después tener una disposición final en botaderos municipales, sin embargo se
evidencio que gran cantidad de estos residuos son almacenados, incinerados o abandonados en
ambientes por los agricultores. Cualquiera de las disposiciones mencionadas anteriormente para
el fin último de los residuos agrícolas provoca un impacto ambiental negativo que varían según la
naturaleza del residuo y que son tanto más fáciles de predecir cuanto más homogéneo sea este.
1
Por otro lado se puede identificar que la situación actual descrita es causada por diferentes factores,
entre los más significativos dentro del sector se identificó la falta de educación ambiental aledaño
a la falta de iniciativas sostenibles y viables que aprovechen estos residuos dándole un valor
agregado.
Según un artículo publicado por el Diario Gestión (2019), actualmente el Perú solo recicla un
4% de 900 000 toneladas de plástico general que desecha, importante cifra para determinar la
magnitud del problema. Como ya se mencionó anteriormente, la incorrecta disposición de residuos
plásticos agrícolas al finalizar su vida útil, genera un impacto negativo en el ambiente, en especial
en los medios de aire y agua, debido al transcendental tiempo que tardan en biodegradarse
(pudiendo perdurar de 100 a 500 años en el ambiente), pueden crear diversos problemas en el
ecosistema como el agotamiento de recursos, además se pueden generar problemas a la salud en
el caso de eliminación por incineración, pues en este proceso no controlado se liberan toxinas.
A raíz de este pronóstico desfavorable se plantea realizar el análisis bibliográfico de la técnica
de reciclaje mecánico y adaptar dicho tratamiento para aprovechar los residuos agrícolas de PEBD
en el Perú. De esta forma se sentara las bases para futuras investigaciones que busquen aplicar esta
técnica además de mitigar el impacto ambiental en el sector y aprovechar de forma integral y
continua la economía circular.
1.1.2. Formulación del Problema
La investigación buscará dar respuesta bibliográficamente a la siguiente pregunta, ¿Cómo
aplicar la técnica de reciclaje mecánico para el aprovechamiento de residuos agrícolas de PEBD?
1.1.3. Sistematización del Problema
2
• ¿Qué propiedades tienen los plásticos de polietileno de baja densidad?
• ¿Cuál es la forma más adecuada de realizar los subprocesos de la técnica de reciclaje
mecánico para procesar los residuos agrícolas de PEBD?
• ¿Qué maquinarias se necesitan para realizar la técnica de reciclaje mecánico de residuos
agrícolas de PEBD?
• ¿Qué insumos se necesitan para realizar la técnica de reciclaje mecánico de residuos
agrícolas de PEBD?
1.2. Objetivos de la investigación
1.2.1. Objetivo General
El objetivo principal de la investigación es determinar las características de la técnica de
reciclaje mecánico aplicada para residuos agrícolas de polietileno de baja densidad (PEBD) en el
Perú a través de un análisis bibliográfico.
1.2.2. Objetivos específicos
• Determinar bibliográficamente las propiedades que tiene el PEBD
• A través de la bibliografía determinar los subprocesos más adecuados para llevar a cabo
la técnica de reciclaje mecánico de residuos agrícolas de PEBD.
• Determinar bibliográficamente la maquinaria necesaria para realizar la técnica de reciclaje
mecánico de residuos agrícolas de PEBD.
• Establecer bibliográficamente los insumos necesarios para realizar la técnica de reciclaje
mecánico de residuos agrícolas de PEBD.
3
1.3. Justificación
El presente proyecto tiene como objetivo analizar una técnica de reciclaje mecánico para
el aprovechamiento de residuos agrícolas de polietileno de baja densidad, además de caracterizar
el PEBD, se analizara cada uno de sus procesos y parámetros de producción a tener en cuenta en
cada una de las etapas para garantizar la calidad del producto final de los materiales agrícolas
alternativos.
La investigación de esta técnica es importante ya que puede generar una reducción
considerable del impacto ambiental negativo de una parte del sector agrícola, abriendo la
posibilidad de eliminar los residuos plásticos en casi el 100% de los botaderos. Su relevancia
metodológica se sustenta en el análisis de la problemática que afronta el sector agrícola con
respecto sus residuos plásticos, de esta forma se pretende aportar al desarrollo tecnológico del
reciclaje de residuos agrícolas en el Perú.
1.4. Delimitación
1.4.1. Delimitación temática
El presente análisis, tiene como finalidad determinar las características de una técnica de
aprovechamiento continuo de polietileno de baja densidad (PEBD) en forma de cintas de riego,
film, bolsas agrícolas etc., para usar este residuo plástico en la elaboración de material reciclados,
4
basándonos en la revisión bibliográfica de fuentes literarias primarias y secundarias de revistas
científicas, investigaciones científicas y artículos.
1.4.2. Delimitación Espacial
El presente análisis, se establece específicamente dentro del ámbito del sector agrícola del
Perú.
1.4.3. Delimitación temporal
El presente análisis se llevará a cabo durante el semestre académico 2020-I del curso de
Taller de Investigación I y culminará en el mismo. La información recolectada datará desde el año
2004 hasta el año 2019, considerando referencias mayores a las de los últimos cinco años debido
a su relevancia.
5
CAPÍTULO 2: ASPECTOS METODOLÓGICOS
2.1. Tipo de estudio
Esta tesina se realizara mediante un estudio bibliográfico ya que se recolectará, seleccionará
y analizará información del reciclaje mecánico de residuos agrícolas de PEBD, todo esto a partir
de fuentes documentales, tales como libros, revistas, investigaciones previas, entre otros. Además
la profundidad de la investigación será semejante al estudio descriptivo ya que se identificarán las
características del reciclaje mecánico de plástico y se establecerá comportamientos concretos para
el aprovechamiento de residuos agrícolas PEBD.
2.2. Método de investigación
En esta investigación el procedimiento de adquisición de conocimiento se hará a través del
método deductivo, ya que se realizará una detallada observación de los fenómenos y se hará
partiendo de aspectos generales como es el reciclaje mecánico de residuos plásticos para poder
determinar una técnica específica para los residuos agrícolas de PEBD.
2.3. Fuentes para recolección de información
La presente investigación está basada en fuentes de tipo secundarias debido a que se realiza
un análisis bibliográfico donde se revisa literatura basada en criterios fundamentalmente
metodológicos y experimentales previamente abordados desde la investigación primaria.
Generalmente las fuentes analizadas son documentos actuales, de menos de 5 años de antigüedad,
6
sin embargo también pudimos encontrar fuentes más antiguas que fueron consideradas por su
relevancia.
2.4. Tratamiento de la información.
La presente información se da inicialmente con fichas de resumen de referencia bibliográficas,
que nos permitieron la síntesis y compresión de la información encontrada. Luego se presenta a
través de una representación escrita, un marco teórico-conceptual donde se desarrolla el orden y la
exposición de cuadros, gráficas y tablas de la técnica de reciclaje mecánico de residuos agrícolas de
PEBD.
7
Ilustración 1 Tratamiento de la información
8
CAPÍTULO 3: MARCO DE REFERENCIA
3.1. Estado del arte
El consumo de plásticos va en aumento cada año, particularmente en el sector agrícola se
desechan grandes cantidades de cintas de riego, mulch para acolchamiento, película de plástico,
rafia, silo bolsas entre otros. El manejo incorrecto de estos residuos tiene un impacto en la salud,
ambiente y economía a nivel local; y un impacto global por el agotamiento de recursos, es por ello
que algunos investigadores han estudiado este tema.
Una de las investigaciones más relevantes que busca solucionar la problemática de los
residuos plásticos es la que hizo Westerlund y Sidharthan en el año 2019 en “Challenges to
Sustainable Plastic Recycling”, esta investigación no está enfocada a plásticos agrícolas, sin
embargo es una propuesta nueva que busca incorporar el reciclaje químico como complemento del
reciclaje mecánico. Actualmente el reciclado químico es una alternativa investigada por sus
óptimos resultados de materia prima secundaria de mejor calidad, pero no es implementado debido
a que es un proceso costoso y necesita ser desarrollado a gran escala. Es por ello que en este estudio
se busca integrar en una parte de la cadena de reciclado mecánico el reciclaje químico, para ello
estudia e identifica las barreras que surgen para la transición a ese nuevo modelo de negocio.
Dentro de los desafíos encontrados se menciona a la clasificación, donde se debe separar los
desechos para que vayan a cada tipo de tratamiento, los plásticos que sean difícil de reciclar
mecánicamente pasan al tratamiento químico, para ser económicamente sostenible, la industria del
reciclaje de productos químicos debe tener volúmenes de alto rendimiento, la empresa de
clasificación debe satisfacer esta demanda, lo que podría ser un problema, además hoy en día no
9
hay regulaciones que aborden el reciclaje químico como una opción para el reciclaje de materiales.
Con las regulaciones de hoy, el material reciclado químicamente podría no estar permitido en
ciertos productos, juguetes o envases de alimentos, incluso si la calidad es la misma que la del
plástico primario a base de aceite.
Por otro lado, Cadena, y otros en el año 2012, presenta la investigación “Reciclaje
mecánico de residuos plásticos de invernaderos” como una opción de reaprovechamiento de los
residuos agrícolas, en esta ocasión los invernaderos. Dentro de esta investigación se describen
todas aquellas propiedades mecánicas de un producto que se obtiene a través de la extrusión y a la
vez la comparación con productos a partir de resinas vírgenes, ya que pueden presentar algunas
limitaciones debido a su degradación y contaminación producto de su uso. “Si bien el reciclado
mecánico de cubiertas de invernadero es posible, la presencia de agroquímicos en las mismas
puede hacer inviable este método de reciclado por la contaminación que imparten dichos
productos.” (Cadena, y otros, 2012, p. 2). En el mismo se describirán y detallarán todas las etapas
necesarias para este tipo de reciclaje, así como las propiedades mecánicas de un producto que
puede obtenerse a través de la extrusión y su comparación con las de un material de referencia.
Además se presenta las etapas previas al reciclado, junto a las especificaciones del
procedimiento y la descripción de los equipos. Según Cadena, y otros. (2012, p. 1) las etapas
previas al reciclado consisten en la reducción del plástico a unos 3mm de longitud, con ayuda del
molino de cuchillas como equipo, seguidamente por el lavado de los mismos a partir de agua y
agentes de limpieza, finalmente el secado de los mismos, realizado a través de dos etapas (una
mediante un lecho fluidizado y otra mecánico), donde se puede logra una humedad promedio
inferior al 5%.
10
Concluyéndose tras 24 meses de exposición, su vida útil en aproximado, el material
plástico presentó síntomas de haberse oxidado y de haber sufrido migración de cargas minerales
hacia la superficie del mismo.
Además a través del reciclaje mecánico, específicamente, la extrusión, se realiza con un
perfil de temperaturas de 100 ºC en la zona de alimentación, 135 ºC en la de compresión, 150 ºC
en la dosificación y 160 ºC en la boquilla con la velocidad de los husillos a 30 rpm.
Se consideró a La Mantia en el 2010 quién realizo la investigación “Closed-loop recycling.
A case study of films for greenhouses”, en la cual busca reducir el costo e impacto ambiental de
las películas de plástico de invernaderos, a través de un ciclo cerrado en el cual se procesaba los
residuos de películas plásticas para formar nuevas con características parecidas a través del
reciclaje mecánico. El autor nos señala que si es posible lograr un circuito cerrado de películas
post consumo para cubrir invernaderos y en mezclas de mono polímeros o recomienda
especialmente la estructura multicapa. Además concluye que el uso de este material secundario da
lugar a películas con propiedades ópticas, mecánicas y fotorresistencia. Similar al de las películas
vírgenes. (La Mantia, 2010, p.288)
Además de los mencionados anteriormente, según Rivera (2004, p. 12) a través de su
investigación “Propuesta de reciclaje mecánico de plásticos en la ciudad de Piura”, describe el
proceso de los residuos plásticos y su recuperación donde se analiza tres opciones de reciclaje
mecánico, considerando los procesos de molienda, lavado y secado, con equipos importados y
nacionales.
11
Es sabido que, el desarrollo tecnológico e industrial ha traído consigo el mayor uso de recursos
naturales junto con la mayor generación de residuos. También es sabido que estos residuos al no
ser tratados como debe de ser afectan al ambiente, es por ello que consideramos importante la
presente investigación sobre la gestión de estos residuos de tal manera que contribuya al desarrollo
sostenible.
La industria plástica en crecimiento y los plásticos son actores importantes en el presente
desarrollo, ya que desde hace un tiempo atrás han reemplazado a otros materiales como los metales
y el papel en muchas aplicaciones ingenieriles y también en la vida diaria. En el Perú existen
variados y distintos trabajos de investigación acerca de la industria del reciclaje de plásticos, donde
se han realizado referentes a la caracterización del mismo, sin embargo Rivera pretende presentar
un estudio proponiendo el reciclaje a nivel empresarial.
Asimismo, la presente investigación tiene como objeticos diagnosticar la situación actual del
reciclaje de plásticos, brindar información sobre las diferentes técnicas y etapas de este proceso,
además de dar a conocer las alternativas de productos que se puedan elaborar a de partir del plástico
reciclado y a la vez realizar una propuesta económica y técnica para el proceso de reciclaje mecánico
llegando a la elaboración de scraps, producto inicial para el comienzo de la elaboración de otros
artículos plásticos para muchas aplicaciones.
El trabajo se ha dividido en cuatro capítulos, los cuales presentan la clasificación, características
y aplicaciones de los termoplásticos, seguidamente por la visión del marco legal del reciclaje a
nivel mundial, nacional y local. Luego se presenta un diagnóstico de la situación del reciclaje de
12
plásticos en la ciudad de Piura y finalmente se presentan los datos técnicos económicos de tres
opciones para el reciclaje mecánico de plásticos a nivel de empresa.
3.2. Marco Teórico- Conceptual
3.2.1. Termoplásticos
Un compuesto de resina o plástico que, como material terminado, es capaz de ablandarse
repetidamente por calentamiento y endurecerse por enfriamiento. (Gooch JW, 2011), una gran
gama de plásticos es conformada por polipropileno (PE), policloruro de vinilo (PVC),
politereftalato de etileno (PET), polietileno de baja densidad (PEBD) entre otros.
Como afirma el autor, Reyes Escalera (2010), Los termoplásticos prácticamente no sufren
cambios en su estructura química cuando se calientan y a determinadas temperaturas se convierten
en fluidos, permitiendo su maleabilidad en la forma deseada la que quedará preservada al enfriarse.
Los termoplásticos constituyen más del 80% de la producción de los plásticos, y son
considerados como los típicos plásticos dentro de la vida diaria de las personas. Este tipo de
polímero puede fundirse a altas temperaturas permitiendo obtener nuevas formas. Dicha propiedad
permite que el reciclaje de plásticos sea posible ya que pueden volver a pasar por el mismo proceso
de presión y temperatura con el fin de obtener nuevos productos. En este grupo podemos encontrar
entre los más importantes el polipropileno (PP), policloruro de vinilo (PVC), polietileno (PE),
poliestireno (PS).
13
3.2.1. Polietileno de baja densidad (PEBD)
El polietileno de baja densidad (PEBD) es un polímero sintético derivado del petróleo;
entre sus propiedades se destacan la densidad (0.92-0.93 g/cm3), resistencia a la tensión (6.2-17.12
MPa), alargamiento (550– 600%) y cristalinidad (65 – 66%). (Ararat & Murillo, 2016)
El polietileno de baja densidad probablemente es el plástico más utilizado en la vida diaria
de los agricultores, por ser un material tan versátil, además de contar con una simple estructura
comparado con todos los polímeros. Podríamos describir a la molécula del polietileno de baja
densidad como una larga cadena de átomos de carbono asociadas con hidrogeno y a la vez largas
cadenas muy ramificadas.
El PEBD es un tipo de plástico utilizado en múltiples productos tal es el caso de bolsas de un solo
uso, tapas, películas de invernadero, etc. está compuesto a partir del petróleo, y es químicamente
el polímero termoplástico más sencillo, conformado por unidades repetitivas de etileno, de baja
densidad en comparación con otros materiales como metales; las razones por la que se eligen este
material son por su costo bajo de transporte, peso y maleabilidad. (Cahuana Sanchez, 2019)
3.2.2. Industria Agrícola
La agricultura es un sector de gran importancia en el Perú teniendo una influencia
económica y social importante. Ha llegado a tener un crecimiento de 3,3% en promedio anual entre
los años 2000 y 2015, además las actividades primarias de producción del sector aportan un 7,3%
al PBI. Las agropecuarias que trabajan de diez hasta cien hectáreas son consideradas
14
medianas, en Perú existen 225 000 a 250 000 unidades que se centran principalmente en
actividades comerciales (Grupo Banco Mundial, 2017).
Ilustración 2: Valor Bruto de la Producción Agropecuaria (Millones de soles)
Fuente: (Libélula, 2011)
Las exportaciones y la producción agrícola tuvieron un crecimiento significativo debido al
dinamismo del agricultura, las exportaciones FOB aumentaron en US$ 1849 millones entre los
años 2000 y 2009, las importaciones CIF alcanzaron US$ 2,558 millones y las importaciones de
bienes de capital alcanzaron los US$ 76 millones, este último refleja que la tecnificación del agro
está aún en proceso pues es menor en comparación con las hectáreas sembradas en nuestro país,
lo que indica que se invierte US$ 30 por hectárea en promedio para tecnificar. (Libélula, 2011)
15
La agricultura es heterogénea pues coexiste la agricultura moderna, altamente tecnificada,
orientada la a exportación y la agricultura familiar orientada a mercados locales o para el
autoconsumo.
3.2.3. Residuos Plásticos de la Agricultura
En el sector agrícola se hace uso de diferentes productos de material plástico que son
utilizados como herramientas en varias etapas del proceso productivo de los diferentes tipos de
cultivos con el fin de tener un mejor rendimiento y productividad, estos acabada su vida útil
presentan degradación debido a la exposición al ambiente y al uso, además tambien tienen restos
de materia que contaminan el material para el reciclaje
3.2.3.1. Contaminantes
Los residuos de PEBD al igual que otros residuos tienen contaminantes que pueden afectar
el proceso de reciclaje y las propiedades del producto final, para los plásticos agrícolas se
estableció que la tierra es el contaminante que se encuentra en mayor cantidad estimándose un
aproximado de 30 – 40 %, seguido de esta están los restos vegetales los cuales no son fáciles de
ser eliminados con un lavado simple, este puede ser un problema a tomar en cuenta el diseño del
proceso, finalmente otros contaminantes que se pueden encontrar son los pesticidas que son
comúnmente usado en el sector agrícola, tambien se pueden encontrar fracciones fotooxidadas del
PEBD (Lazzari & Lopez Quintela, 2005)
16
3.2.3.2. Degradación
Los principales problemas que encontramos al momento de reciclar los materiales plásticos
son: dispersión de la recogida, transporte inadecuado (poco peso y mucho volúmen), necesidad de
mayores estudios sobre la degradación revalorización y recuperación reciclado.(Bonafont, 2005)
Dada la importancia que tienen los plásticos en el sector agrícola se pretende mostrar las
limitaciones que tienen, de acuerdo con su uso y los mecanismos distintos que presentan de
deterioro.
A pesar de que lo polímeros muestren una gran cantidad de propiedades, tambien cuentan
con gran cantidad de limitaciones. La degracion de los polímeros hace referencia al cambio que
pueden tener en las propiedades físicas, De acuerdo con el modo de iniciación puede ser
degradacion térmica, mecánica, química, fotoquímica, química radiante y biológica.
Entre los muchos agentes que pueden causar degradación de los polímeros. Se encuentran
aquellos con naturaleza física, como el calor, la luz y las cargas, y ademas existen aquellos que se
caracterizan por sus efectos químicos como la hidrólisis y la oxidación.” (Posada Bustamante,
2012)
• Degradación Térmica
La estabilidad térmica de un material plástico depende de dos mecanismos. El
primero es un proceso reversible y representa el ablandamiento del material al aumentar la
temperatura, el segundo refiere al mecanismo de descomposicion irreversible de la
saturacion debido al calor. (Posada Bustamante, 2012)
17
Al enfriar o calentar un plástico se observaran dos tipos de transiciones, la primera consta
de primer orden y se da cuando la temperatura hace que las propiedades del material
cambien abruptmannte, un ejemplo podria ser la extrusion de los plasticos, que es
basicamente el ablandamiento del plastico a altas temperaturas y presion. Por otro lado
tenemos la transicion de segundo orden, que se da de manera mas gradual y usualmente se
relacionan con los segmentos amorfos del polímero.
La degradación térmica ocurre cuando el polímero, a temperaturas elevadas, empieza a
experimentar cambios químicos sin el concurso de otras sustancias químicas” (Posada
Bustamante, 2012)
• Degradación Mecánica
La degradación inducida mecánicamente tiene que ver con los efectos
macroscópicos que llevan a la fractura y la deformacion producidos por el influjo de
fuerzas, asi como los cambios químicicos inducidos por los esfuerzos mecánicos.
En los polímeros, la fabricación (molido, laminación, mezclado, procesamiento en
extrusoras, etc) y los procesos de modificación (corte, peletizado, limado, etc.) imponen
deformaciones y tensiones. La deformacion tambien se impone a los polímeros cuando se
someten a cizalladura o fuerzas de tracción. (Posada Bustamante, 2012)
• Degradación por radiaciones
“La radiación absorbida por el polimero crece a mayor cantidad de radiación incidente,
tanto para la radiación global como para la radiacion fotosintéticamente activa”
(Degradación de la transparencia del plástico en cubiertas de invernadero , 1999)
18
“La sustancias orgánicas son alteradas por las radiaciones de distintas maneras. En los
polímeros los que mas afectan comunmente con las radiaciones de alta energia la luz
visible y ultravioleta.” (Posada Bustamante, 2012, p. 75)
3.2.3.3. Productos de PEBD utilizados en el sector agrícola
• Mangueras de riego
El riego por goteo es un “Método de irrigación que utiliza la aplicación lenta de
agua bajo baja presión a través de aperturas o dispositivos sujetados justo encima, a ras o
debajo de la superficie del suelo.” (Ozores-Hampton, Morales-Garcia, Simonne, &
Mediana, 2014). Para llevar a cabo este método de irrigación es necesario diversos
accesorios plásticos entre ellos se encuentra las mangueras de PEBD y también las cintas
de riego de PEBD.
Ilustración 3 Tubo PEBD Bripol Negro
Fuente: Bricomed
19
Ilustración 4 Cinta de Riego de PEBD
Fuente: Alibaba
En Perú cerca de 130 000 hectáreas cultivadas utilizan el riego por goteo, en una hectárea
se puede utilizar 2000 a 5000 m de cintas o “laterales de riego”, esto puede variar de
acuerdo al periodo de tiempo en que se riega, al tipo de cultivo, entre otras variables. Por
ejemplo se hizo un estudio de riego tecnificado para palta HASS en Áncash, en este se
estimó usar aproximada mente 2000 metros de laterales. (Salcedo Torres, 2014)
Ilustración 5: Área bajo diferentes tipos de riego Perú
Fuente: (Grupo Banco Mundial, 2017)
20
• Film plástico
En el sector agrícola se utiliza el film plástico o película plástica en invernaderos,
túneles, micro túneles, etc. Se utiliza como cubierta para proteger los cultivos en las etapas
de desarrollo, permitiendo cultivar en climas y áreas geográficas no naturales, además
pueden convertir tierras aparentemente improductivas en modernas explotaciones
agrícolas.
Las películas son una fuente significativa de plástico, la composición polimérica que
presentan después del uso es similar entre todas las películas, estas son fáciles de acopiar
y sus propiedades mecánicas no son bajas debido a la presencia de estabilizadores, las
características mencionadas indican que las películas son un material interesante para
reciclar. (La Mantia, 2010, pág. 285)
El film plástico busca solucionar diferentes problemas, dependiendo de las variables que
se presenten, el film debe ser transparente a la radiación fotosintética activa e impermeable
a la radiación infrarroja. Las cubiertas tienen capas, estas tienen diferentes aditivos,
generalmente la capa exterior debe ser resistente y antiadherente y posee aditivos anti
radiación UV, la capa del centro, debe contener EVA (Co-polímero acetato de vinilo) en
gran proporción, para conseguir propiedades térmicas ideales y disminuir dureza y rigidez
finalmente la capa interior debe aportar luz y brindar estabilizadores ante pesticidas.
(Barquero V., 2010)
21
Ilustración 6 Film para invernadero de PEBD
Fuente: AgriExpo
Los túneles de film son estructuras que protegen ciertas clases de cultivos, evita
que los cultivos sean afectados por los cambios bruscos de temperatura durante la noche
(inversión térmica) y además entrega resistencia a agentes externos como lluvia, viento,
etc. (Maruplast, 2019)
Ilustración 7 Túnel de Film Plástico PEBD
Fuente: (Maruplast, 2019)
22
El acolchado plástico o “mulch film” es usado con el objetivo de proteger el cultivo
de las malas hierbas que evitan el crecimiento normal de las plantas, el film protege el
cultivo además de las cambios meteorológicos. (GCR Group, s.f.). Por consecuencia se
logra promover cosechas precoces, mejorar rendimientos y calidad de los productos. Por
otro lado el polietileno es el material más usado para acolchamiento, debido a su bajo costo
relativo y fácil instalación. (Berardocco, 2004)
Los factores que se alteran con el uso de acolchado son: fertilidad del suelo, temperatura,
humedad, malezas y presencia de insectos. Estos serán alterados dependiendo del tipo,
color, composición o fecha de colocación del acolchado. (Berardocco, 2004)
Ilustración 8 Mulch Film de PEBD
Fuentes: (GCR Group, s.f.)
23
• Bolsas Agrícolas
Las bolsas agrícolas suelen ser utilizadas en la trasplantación o para la propagación de
plantones frutícolas y forestales. Además son útiles para dar estabilidad a las planta en viveros
y/o invernadero. (Maruplast, 2019)
Ilustración 9 Bolsas Protek de PEBD
Fuente: (Maruplast, 2019)
3.2.4. Métodos de Reciclaje
Para el tratamiento de residuos plásticos existen diferentes opciones, es posible reciclar
todos los tipos de polímeros gracias a los avances tecnológicos que dispone la industria. La ONU
propuso una jerarquía del manejo de desechos que establece un orden de prioridades para la
selección de la opción más favorable de manejo de desechos. Las opciones preferidas son aquellas
que tienen un impacto mínimamente negativo sobre el medioambiente.
24
Ilustración 10 Jerarquía de manejo de residuos plástico
Fuente: (Organización De Las Naciones Unidas Para La Agricultura Y La Alimentación, 2008)
Los diferentes tipos recuperación o tratamiento de residuos plásticos generalmente se dividen en
cuatro clasificaciones, denominados: Primario, secundario, terciario y cuaternario.
25
Ilustración 11 Tratamiento de residuos Plásticos
Fuente: (Singh, Hui, Singh, Ahuja, & Feo, 2017)
3.2.4.1. Tratamiento primario
Este tratamiento es usado en plantas donde se procesa nuevamente el plástico “Consiste en
operaciones mecánicas para obtener un producto de similares características que el producto
original.” (Arandes, Bilbao, & Lopez Valerio, 2004, pág. 31)
Este tratamiento también conocido como re-extrusión o como proceso de circuido cerrado, se basa
en que el polímero no tiene contaminación por ello tiene propiedades muy cercanas a la resina
virgen, con el fin de conseguir mejores propiedades se puede agregar chatarra limpia. Es
considerada una técnica fácil de usar y popular por la conversión de desechos plásticos en
26
productos de calidad original (Singh, Hui, Singh, Ahuja, & Feo, 2017) , además es aplicado en las
áreas de producción donde se aprovecha los recortes o mermas de un proceso.
3.2.4.2. Tratamiento secundario
Este tratamiento es también llamado mecánico y es el más utilizado actualmente, consiste
en recuperar plásticos procedentes del post consumo que posteriormente son convertidos en
artículos con propiedades inferiores al polímero original. El proceso de la técnica incluye el corte
o triturado, separación de contaminantes, centrifugada, secada, y extrusión para obtener granzas
también conocidas como hojuelas, normalmente con pigmentos y aditivos. Estas hojuelas pueden
ser comercializadas para ser procesadas por diferentes técnicas de transformación como inyección,
drawing, shredding, etc., usualmente se utiliza material virgen con las hojuelas tratadas en las
proporciones que se necesite para el producto final. (Nones Faria, 2019)
3.2.4.3. Tratamiento terciario
El tratamiento terciario hace referencia a la recuperación de monómeros de los residuos
plásticos a través de la despolimerización, estos son “procesos de tecnología avanzada que
convierten los materiales plásticos en moléculas más pequeñas, generalmente líquidos o gases,
que son adecuados para su uso como materia prima para la producción de nuevos productos
petroquímicos y plásticos (Mastellone, 1999)” (Al-Salem, Lettieri , & Baeyens, 2009)
Este tipo de recuperación ha levantado interés por parte de investigadores y recicladores ya que al
degradar a compuestos químicos básicos y a combustibles los polímeros, ha probado su
27
⁄ −𝟏
contribución hacia el principio de sostenibilidad energética, debido a la búsqueda de generar
material crudo del cual originalmente están hechos los plásticos. (Nones Faria, 2019).
El tratamiento terciario se divide en el tratamiento químico y la termólisis, el primer tratamiento
mencionado puede ser para la recuperación de energía o para la recuperación química hecha a
través del cracking, gasificación o quimiolisis; por otro lado la termólisis puede ser realizada a
través de la pirolisis, la gasificación o la hidrogenación. (Nones Faria, 2019)
.
3.2.4.4. Tratamiento cuaternario
Después de un número de ciclos de reciclaje el material pierde propiedades para ello se
puede optar por el reciclaje cuaternario, este tipo de tratamiento consiste en la incineración de los
residuos plásticos para la recuperación de energía aprovechando su valor calorífico, liberando la
energía térmica que posee. Esta es una técnica que se emplea cada vez más debido a la eficiencia de
las nuevas tecnologías en incineradoras. (Nones Faria, 2019). “Actualmente es muy contestado
socialmente por los problemas medioambientales.” (Arandes, Bilbao, & Lopez Valerio, 2004)
Tabla 1: Valor calorífico de materiales
Material Valor Calorífico (
𝑴𝒋 )
𝒌𝒈
28
Polietileno
Polipropileno
Poliestireno
Diésel
Petróleo
43.3- 46.5
46.50
41.90
45.20
42.3
Fuente: (Nones Faria, 2019)
3.2.5. Tratamiento mecánico
El tratamiento consiste en la transformación de residuos a través de la extrusión, donde el
plástico se funde y se vuelve a granular, la estructura polimérica del producto no sufre cambios y
es comúnmente aplicada debido a su viabilidad técnica y económica. En el caso de circuitos
abiertos el residuo de entrada es un tipo único de material polimérico o una mezcla de plásticos
compatibles, como el de los residuos sólidos agrícolas de PEBD, además se debe incluir varios
procesos mecánicos, (corte, triturado, lavado, secado y re granulación) a parte del peletizado,
debido a que este tipo de residuo tiene contaminantes, además es necesario usar aditivos como
colorantes y resina virgen. (Horodytska, Valdés, & Fullana, 2018)
3.2.5.1. Clasificación de plásticos
Debido a que el acopio no garantiza el tipo de plástico que entrara en el proceso se debe
realizar la separación de plásticos, dicha actividad es importante debido a que de ella depende en
gran parte la eficiencia de los procesos de reciclado y también la calidad del producto final, esta
separación puede ser realizada en instalaciones de recuperación de materiales y la tecnología a
29
usar dependerá del flujo de residuos de entrada. Se debe considerar que en cada planta este proceso
es singular ya que depende de variables como políticas de recolección. (Nones Faria, 2019)
La separación puede ser hecha en función de la forma, densidad, tamaño, color o composición
química. (Ragaert, Delva, & Van, 2017). Dentro de las diferentes formas disponibles la más
importantes son la separación manual, por densidad, por medios ópticos y la separación
electroestática (Vázquez, Espinosa, Beltrán, & Velasco, 2014).
Tabla 2: Técnicas de separación de polímeros
Técnica Principio
Separación manual
Espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS)
Separación triboelectrica
Fluorescencia de rayos X
FT-IR (técnica infrarroja transformada de Fourier)
Método de flotación por espuma
Separación de densidad magnética
Imágenes híper espectrales (HSI)
Identificación visual por parte del operario
Identificación por análisis espectral
Identificación por fenómenos de transferencia de carga superficial
Identificación por rayos X
Comparación de espectros
Separación por densidad del material
Basado en las diferencias de densidad de los materiales.
Al analizar los espectros de una imagen
Fuente: (Singh, Hui, Singh, Ahuja, & Feo, 2017)
30
3.2.5.2. Corte y triturado
Para acondicionar los residuos previamente se puede reducir el tamaño de estos a través de
la operación de cortado, esta puede ser de forma manual o mecánica, así de esta forma se podrá
manejar el material con mayor facilidad.
Posteriormente se realiza la molienda o triturado del residuo, este proceso consiste en reducir el
tamaño del plástico de acuerdo a las especificaciones que necesite la peletizadora. Dicha actividad
requiere la trituradora, dicho equipo posee un sistema de corte que está conformado por cuchillas
giratorias unidas a los porta cuchillas del eje rotatorio, una criba que filtra las hojuelas de plástico
con dimensiones de 2” o ¾”, y un motor eléctrico que alimenta el sistema, sin embargo para
determinar el material y el tamaño de las cuchillas se debe tener en cuenta las características del
material a procesar. Se debe considerar que hoy en día se desarrollan equipos que buscan alcanzar
mayor capacidad y eficacia. (Medina, Saldaña, Hernandez, & Becerra, 2011)
3.2.5.3. Lavado
En esta etapa se pretende eliminar los contaminantes orgánicos e inorgánicos de los
residuos plásticos (Ragaert, Delva, & Van, 2017), en la presente actividad se suele realizar un pre-
lavado si el material posee un alto grado de suciedad. La máquina de lavado está conformada por
un tambor giratorio con ranuras que retiran la suciedad del plástico. Este proceso es importante
debido a que se considera que la suciedad encarece el proceso de extrusión. (Mendoza, 2017)
Para este proceso se utiliza agua, se recomienda que esta se trate y reutilice, además se
suele agregar detergente o soda caustica para limpiar y desinfectar los residuos, más actualmente
existe tecnología de fricción en las máquinas de lavado lo cual ha aplazado el uso de esos insumos.
31
3.2.5.4. Secado
Después de haber culminado el proceso de lavado prosigue el secado, el cual es pertinente
para eliminar el remanente de humedad del material, esto con el fin que realmente tenga un buen
proceso y no influya en la calidad. Para este proceso pueden ser usados diferntes equipos
centrifugados, quiere decir diseñados especialmente para extraer la humedad por las externas
paredes del equipo o tambien pueden ser utilizados secadores de aire, ya sean frios o calientes,
donde a traves de la circulacion del material cortado y molido, sea capaz de eliminar la humedad
hasta permisibles límites.
Existen ademas otros sistemas como el que combina los dos mencionados anteriormente,
que se dan de forma simultánea. Quiere decir que al mismo tiempo pueden operar como
centrífugas con aire en contracorriente. (Cobos Maldonado, 2011)
Ilustración 12: Secador Centrifugador
Fuente: Direct Industry
32
Ilustración 13: Secador Rotatorio
Fuente: EMISON
3.2.5.5. Peletizado
Es un proceso donde el material plástico molido debe introducirse en la maquina
peletizadora para ser fundida a traves de un cabezal, de esta manera el plastico podra tomar la
forma de un espaguti. A traves de este proceo continuo se puede obtener un producto homogéneo
y constante. El material pastoso extraido a traves de la boquilla pasa por un proceso de
enfriamiento para darle consistencia y luego sea cortado según especificaciones por una cuchilla
giratoria. Los pellets pueden ser trasladados a un secador centrífugo alcanzando una humedad
33
aproximada del 0.5 por 100 y almacenados para su posterior procesamiento. (Cobos Maldonado,
2011)
Fuente: JORBIN MACHINERY
3.2.5.6. Extrusión
Es un proceso que realiza una acción de moldeado de plástico, que, por flujo continuo con
empuje y presión, se pasa por un molde encargado de darle la forma deseada. El proceso de
extrusión consiste básicamente en someter a presión el plástico donde se funde con una potencia
de 350 kW y una capacidad de producción de hasta 43.500 kg/hora a través de un tornillo de
husillo sin fin, que se encuentra instalado dentro de un cilindro con calefacción, que a través de
temperatura elevada proveniente generalmente de resistencias eléctricas es capaz de fundirlo.
Luego el plástico pasa por una matriz llamada dado para que de esta manera el objeto pueda tomar
la forma deseada según con los parámetros establecidos (diámetro, espesor, longitud, etc.). En este
Ilustración 14: Maquina Peletizadora
34
proceso será crítico definir el uso o no uso de un aditivo o aglomerante que confiera al producto
final las propiedades buscadas. (Cobos Maldonado, 2011)
3.2.5.6.1.1 Alimentación o entrada
El primer paso a seguir para el proceso de extrusión se realiza a través de la zona de
alimentación, que es por donde se introduce el PEBD, donde si es necesario se mezcla con resina
virgen para su mayo homogenización. (Cobos Maldonado, 2011)
3.2.5.6.1.2 Zona de sometimiento a presión
Es en esta etapa en la que se produce la fusión del termoplástico, depende mucho de que
plástico se introduce para determinar el tipo de fusión, que puede ser lenta, rápida, constante, etc.
(Cobos Maldonado, 2011)
3.2.5.6.1.3 Zona de dosificación u homogenización
En esta sección es importante determinar el uso de un aditivo o aglomerante, ya que es un
proceso de homogenización del material y es importante que se realice de una forma constante.
(Cobos Maldonado, 2011)
35
3.2.5.6.1.4 Dado:
Esta parte es la final de la extrusora y se encarga de los defectos, donde se elimina la
tendencia que pueda tener el material al torcerse o selecciona y separa el plástico que no se ha
fundido, o encuentre polvo, etc. (Cobos Maldonado, 2011)
Ilustración 15: Máquina Extrusora
Fuente: VicMachinery
3.2.5.7. Inyección
El moldeo por inyección de termoplásticos, es un proceso cíclico, básicamente consiste en
introducir el plástico a una presión determinada dentro de una maquina inyectora, que funde el
material a temperaturas por debajo del intervalo de reblandamiento del mismo. Después para por
el proceso de enfriamiento y una vez solidificado el material, puede ser extraída la pieza del molde
a través de un sistema de expulsión. Cada máquina cuenta con dos partes que pueden ser
claramente diferenciadas. (Ochoa Mendoza, 2005)
36
3.2.5.7.1. Cilindro de plastificación o cámara
En esta sección el material plástico es transportado desde una tolva de alimentación a
través de un husillo sinfín de perfil variable a la parte extrema del cilindro.
En la etapa donde se plastifica, el giro del husillo transporta la granza. Las características del
polietileno de baja densidad, hace que el diámetro del husillo sea relativamente bajo y además
presente unos profundos filetes.
Las zonas del husillo se pueden dividir empezando con la zona de alimentación que es donde se
transporta el material. Además de ser compactado también se funde ya que existe un aporte de
calor externo, que es transmitido por las paredes de la cámara de plastificación, generalmente por
externas resistencias, además se suma la fricción que genera la cizalla del husillo. A medida que
el material se va fundiendo la densidad del mismo empieza a aumentar, es por esto que
paralelamente el diámetro del husillo crece gradualmente, por lo que cada vez el material se va
comprimiendo, en esta zona de compresión comienza a darse la plastificación, que es el
reblandamiento del termoplástico debido a los altos esfuerzos de cizalla. El proceso de compresión
y homogenización se da finalmente en la zona de dosificación. Cuando el material fundido se
acumule lo suficiente forzara al husillo a llega una posición ya fijada anteriormente en el control
de la máquina, por consecuente el giro se detendrá y la maquina estará preparada para la fase de
inyección. Para este proceso el husillo será empujado hacia delante lo que forzara a que el material
fluya hacia las cavidades del molde mediante un golpe de presión. Esta será la primera etapa de
inyección. (Ochoa Mendoza, 2005)
37
3.2.5.7.2. Unidad de cierre:
En esta última etapa el material pasa por dos moldes, uno fijo y otro móvil donde la apertura
de ambos se realiza un sistema hidráulico. Finalmente tienen lugar las etapas de expulsión y
desmolde que se da cuando el husillo retrocede hasta llegar a la posición inicial y se prepara para un
nuevo ciclo. (Ochoa Mendoza, 2005)
3.2.5.8. Estirado
Es un proceso mecánico de estirado de filmes, hojas, barras, filamentos, etc. El cual sirve
para reducir el área de su sección transversal y usualmente se utiliza a la salida de la hilera de la
máquina extrusora o de la calandra. Además a través del estirado se produce una orientación de
las moléculas la cual permite mejorar las propiedades físicas del material obtenido. (Centro
español de plásticos, 2013)
3.2.5.9. Aditivos
“Los aditivos son aquellos materiales que van dispersos físicamente en una matriz
polimérica, sin afectar a su estructura molecular.” (Beltran & Marcilla, 2012, pág. 48). Según sea
el tipo de estabilizante que sea agregado se cambiaran diferentes características del material, los
aditivos son clasificados según su función y su concentración en el material puede ser media por
peso, es decir partes por 100 de resina (phr) (Beltran & Marcilla, 2012)
38
Tabla 3: Tipo de aditivo y función
Tipo de aditivo Función
Estabilizantes
Lubricantes
Aditivos que facilitan
procesado
Plastificantes
Cargas reforzantes
Modificadores de impacto
Cargas
Diluyentes y extendedores
Aditivos que modifican las
propiedades mecánicas
Aditivos que disminuyen
costes de las formulaciones
Agentes antiestáticos
Aditivos antideslizamiento
Aditivos anti desgaste
Promotores de adhesión
Estabilizantes contra luz UV
Fungicidas
Modificadores de propiedades
superficiales
Aditivos contra el
envejecimiento
Fuente: (Beltran & Marcilla, 2012)
39
CAPÍTULO 4: RESULTADOS Y CONCLUSIONES
4.1. Resultados
A través de la revisión bibliográfica del reciclaje mecánico de plásticos, se determinó
características específicas tales como la materia prima, proceso, maquinaria e insumos para la
técnica de aprovechamiento de residuos agrícolas de PEBD, frente a esto se obtuvieron los
siguientes resultados:
• El uso del plástico en la agricultura es cada vez mayor debido a que diariamente ayuda
a incrementar la productividad y a la vez mejora la calidad de los alimentos, sin
embargo para cada actividad se utiliza plástico en diferentes aplicaciones, es por esto
que se estableció las propiedades de la materia prima como uno de los principales
parámetros para llevar a cabo la técnica de reciclaje mecánico, por un lado además de
considerarse únicamente PEBD para el proceso, se identificó las propiedades del
plástico tales como la densidad, resistencia a la tracción, alargamiento y cristalinidad.
Por medio de dicha caracterización se podrá obtener la cantidad de materia virgen
adicional correspondiente y los aditivos para obtener un producto de calidad. A
continuación se presenta un cuadro con las características y sus rangos permitidos para
la obtención del mismo.
Tabla 4. Tabla de propiedades de PEBD
Propiedades Polietileno de baja densidad (PEBD)
Densidad (g/cm3) 0.92 - 0.93
40
Resistencia a la tensión (MPa) 6.2 – 17.2
Alargamiento (%) 550 – 600
Cristalinidad (%) 65 – 66
Fuente: Elaboración propia
• Al analizar proyectos ya realizados anteriormente se pudo determinar que los
subprocesos para llevar acabo correctamente la técnica de reciclaje son: la selección de
residuos de PEBD, la reducción de los residuos al ser triturados convirtiéndolos a
hojuelas de plástico; posteriormente se lavan los restos de tierra (principal
contaminante del PEBD); para luego secar las hojuelas, considerando que se debe
alcanzar un nivel de humedad máximo del 0.5%; seguidamente las hojuelas serán
peletizadas y finalmente los pellets deberán ser moldeados a través de la extrusión para
formar nuevamente cintas de riego, bolsas para trasplante, films para acolchado e
invernadero, entre otros. A partir del proceso descrito se identificó que los subprocesos
más importantes para llevar a cabo la técnica de reciclaje mecánico son la selección y
la extrusión. La primera se estableció debido a la importancia de obtener un nuevo
producto de calidad a partir de un solo tipo de materia prima y no tener restricciones
con los aditivos. Por otro lado se considera relevante el subproceso de extrusión ya que
esta etapa contendrá la mayor parte de transformación y determinará a través de un
dado o también llamado cabezal la nueva forma de los productos.
• El uso de máquinas para el reciclaje de PEBD es trascendente para el aprovechamiento
de residuos plásticos y no solo surge como medida para mitigar el impacto ambiental
41
sino también como una alternativa de aprovechar de forma integral y continua la
economía circular. Entre tanto, según las especificaciones del proceso, se pudo
determinar que las maquinas necesarias para su correcto funcionamiento son la
trituradora de plásticos; la lavadora rotatoria para la limpieza de las hojuelas; un
secador centrifugador o rotatorio para la eliminación efectiva de la humedad; una
peletizadora y finalmente una extrusora, esta última es considerada como una de las
principales máquinas para llevar a cabo el correcto funcionamiento de la técnica de
reciclaje, debido a que se encarga del proceso más importante de transformación del
producto, donde se funde el plástico con una potencia de 350 kW y una capacidad de
producción de hasta 43.500 kg/hora y se obtiene nuevamente cintas de riego, bolsas
para trasplante, films para acolchado e invernadero, entre otros.
• Debido a que las propiedades de los residuos agrícolas se ven afectadas por el uso y la
exposición solar, se determinó insumos indispensables para que el producto final tenga
propiedades similares al material virgen, dentro de los más significativos podemos
encontrar anti-envejecimientos, como estabilizantes contra la luz UV y fungicidas,
además se incluirá aditivos que diferencien las propiedades mecánicas, como cargas
reforzantes y modificadores de impacto. Sin embargo se debe tener presente que
cualquiera de estas aditivos puede presentar inconvenientes, como aumento del tiempo
de enfriamiento, un incremento de los precios, variación de las propiedades mecánicas
del producto, entre otras.
42
4.2. Conclusiones
4.2.1. Conclusión general
A través del análisis bibliográfico realizado se pudo determinar las características de la
técnica de reciclaje mecánico aplicada para los residuos de PEBD del sector agrícola en el Perú,
teniendo cuenta el proceso, materiales e insumos necesarios para su realización.
4.2.2. Conclusiones específicas
• El PEBD tiene propiedades mecánicas que se deben tener en cuenta en las entradas para la
determinación de insumos y aditivos, por lo cual se debe hacer una caracterización inicial
de los residuos de PEBD del sector agrícola del que se recibirá residuos, además las
propiedades son tomadas en cuenta en las salidas como parámetro de calidad de los
productos finales.
• Los subprocesos incluidos para el proceso siguen la misma base del típico reciclaje
mecánico que incluye separación, molienda, lavado, secado y moldeado, la principal
diferencia para una técnica específica para aprovechar residuos PEBD del sector agrícola
sera dada en las maquinas e insumos.
• Para la realización de la técnica es necesario tener en cuenta maquinas que sean adecuadas
para el PEBD, para ello se debe identificar las propiedades mecánicas (dureza, flexibilidad,
densidad) y características que tienen los residuos (tamaño, contaminantes), con esta
información se podrá determinar las maquinas idóneas
43
• Para escoger que y cuantos insumos agregar al proceso se deberá revisar las propiedades
mecánicas (dureza, flexibilidad, cristalinidad), características (tipo de degradación) de los
residuos de PEBD, y las funciones del producto final (exposición al sol o a insecticidas),
pues de estos factores dependerá la respuesta según los casos particulares.
44
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