Diseño de un sistema de transformación del cartón y el papel reciclados
en materia prima para el desarrollo de productos de uso general
Design of a transformation system for recycled cardboard and paper into
raw material for the development of general-purpose products
DOI:10.34117/bjdv6n5-250
Recebimento dos originais: 10/04/2020 Aceitação para publicação: 13/05/2020
John Fredy Múnera Tabares
Ingeniero Químico, aspirante a Mágister en Gerencia de Proyectos. Docente Facultad Ingenierías Corporación Universitaria Americana, sede Medellín.
jmunera@americana.edu.com C.C. 98645378
Alexander Jiménez Guzmán
Licenciado en Matemáticas y Física, Magister en Educación, Doctorante en Ciencias de la Educación. Docente Corporación Universitaria Americana.
ajimenezg@americana.edu.com C.C. 98641340
Diego Fernando Galviz Cataño
Administrador de Empresas, Especialista en Logística Internacional, Magister en Administración de Organizaciones, Doctorante en Administración Gerencial. Docente Corporación Universitaria
Americana.
dgalviz@coruniamericana.edu.com C.C. 98593698.
Juan Carlos Cardona Acosta
Ingeniero informático, Máster Internacional en Administración y Dirección de Empresas, Doctorando en Gerencia y Políticas Educativas, Docente Corporación Universitaria Americana,
jcardona@americana.edu.com C. C. 98568453
John Jairo Rico Valencia
Administrador de Empresas, Especialista en Gerencia de Mercadeo, Master en Administración Gerencial. Docente Corporación Universitaria Americana – Colombia.
jrico@coruniamericana.edu.com C.C. 71293454
Leidy Yurani Aristizabal Muñoz
Contadora Pública, Especialista en Gerencia Empresarial y Competitividad. Directora de Programa de Contaduría Pública Corporación Universitaria Americana.
laristizabal@coruniamericana.edu.com C.C 1017175927
RESUMEN
Debido a que en Colombia existe una creciente problemática de acumulación de basuras se han buscado mecanismos de disposición de residuos susceptibles de reciclaje como el papel y el cartón. Sin embargo, existe cierta dificultad para encontrar, en algunos casos, una alternativa rentable y sostenible que permita disponer de estos residuos. A partir de este problema nace la intención de encontrar el diseño de un proceso que permita transformar el papel y el cartón reciclados en materias primas para la fabricación de productos artesanales o enseres útiles en la vida del ser humano. Se es consciente de que las acciones encaminadas al aprovechamiento de los residuos sólidos son fundamentales debido a los ingresos y ahorros que aportan. Estudios indican que por cada tonelada de papel recuperado se evita la tala de una hectárea de árboles, ya que el IDEAM estima que cada año Colombia pierde 120,000 hectáreas de cobertura boscosa. Igualmente, la recuperación de material reciclado contribuye a la disminución del consumo energético. Sin embargo, el reciclaje que se realiza actualmente en algunos casos no es el mejor. Los materiales de embalaje de cartón pueden estar contaminados con aceite mineral u otros contaminantes a través de la corriente de reciclaje de fibra. (Diehl, H., & Welle, F., 2015). Se informa sobre la contaminación de los alimentos con trimetildifenilmetanos y se muestra que el origen es la migración de los materiales de empaque de alimentos de los cuales se encontró que la fuente principal es el uso de papel de copia sin carbono reciclado. (Sturaro, A., Rella, R., Parvoli, G., Ferrara, D., & Tisato, F., 2006). Es por esto que se deben buscar alternativas de reciclaje que permitan darle un mejor uso a este material disminuyendo los problemas que se puedan generar.
Palabras claves: Cartón, Crear, Papel, Producir, Reciclaje, Reutilización. ABSTRACT
Due to the fact that in Colombia there is a growing problem of garbage accumulation, mechanisms have been sought for the disposal of waste that can be recycled, such as paper and cardboard. However, there is some difficulty in finding, in some cases, a profitable and sustainable alternative that allows disposing of this waste. From this problem the intention is born to find the design of a process that allows transforming recycled paper and cardboard into raw materials for the manufacture of handicrafts or useful items in human life. It is aware that actions aimed at the use of solid waste are essential due to the income and savings they bring. Studies indicate that for every ton of paper recovered, the felling of one hectare of trees is avoided, since IDEAM estimates that each year Colombia loses 120,000 hectares of forest cover. Likewise, the recovery of recycled material contributes to the reduction of energy consumption. However, the recycling that is currently done in some cases is not the best. Cardboard packaging materials may be contaminated with mineral oil or other contaminants through the fiber recycling stream. (Diehl, H., & Welle, F., 2015). Food contamination with trimethyldiphenylmethanes is reported and the source is shown to be the migration of food packaging materials from which the main source was found to be the use of recycled carbonless copy paper. (Sturaro, A., Rella, R., Parvoli, G., Ferrara, D., & Tisato, F., 2006). For this reason, recycling alternatives should be sought that allow a better use of this material, reducing the problems that may be generated.
Keywords: Cardboard, Create, Paper, Produce, Recycling, Reuse. 1 INTRODUCCIÓN
Este artículo se constituye en un informe del trabajo realizado como proyecto integrador en la Corporación Universitaria Americana por parte de las estudiantes de Ingeniería Industrial Ana Maria Morales, Rudy Janet Gonzalez Zapata y Yuleima Andrea Barrios Rodriguez. Este proyecto es el fruto de más de 2 años de labores dedicados por parte de las estudiantes bajo la asesoría en investigación
y ejecución de proyectos de los autores de este artículo. Inicialmente, se buscó mediante una minuciosa investigación de las técnicas que se implementan en el tratamiento de los residuos sólidos, aportar a la cultura del reciclaje y a la sostenibilidad del medio ambiente a través de la transformación de los desechos sólidos en productos que pueden ser usados en la cotidianidad.
Se pueden salvar grandes cantidades de recursos naturales no renovables, como los árboles, cuando en los procesos de producción se utilizan materiales reciclables. La idea principal del proyecto es recuperar los materiales reciclables, especialmente del cartón y del papel y convertirlos en recursos más valiosos, obteniendo abundantes beneficios: Reduce las emisiones de gases de efecto invernadero que pueden contribuir al cambio climático al evitar las emisiones de metano necesaria para una serie de productos de papel y cartón, extiende el suministro de fibra y contribuye a la retención de carbono, ahorro considerable de espacio en los vertederos, reduce el consumo de energía y agua, reduce la necesidad de la eliminación (es decir, el vertedero o la incineración, que disminuye la cantidad de CO2 que se produce. (elreciclaje.org, 2010).
Con la implementación de este proyecto se trabaja por la integración del medio ambiente en la gestión empresarial, lo cual se considera un factor de ventajas competitivas, relacionadas principalmente con el aprovechamiento de los residuos sólidos que se generan. El objetivo inmediato se centra en la conversión de residuos principalmente de papel y cartón, en productos fabricados manualmente para su posterior comercialización.
2 JUSTIFICACIÓN
En Colombia, según datos del ministerio del medio ambiente solo se recicla un 20% del total de total de los residuos que se producen, que son alrededor de 81.000 toneladas al mes, el 80% restante va directo a los rellenos sanitarios.
Según el Ministerio de Ambiente, Colombia genera alrededor de 27.000 toneladas de residuos diarios (810.000 al mes), de los cuales el 85 % se generan en los hogares, y el 15% restante es producido conjuntamente por el comercio, la industria, las instituciones, las plazas de mercado y las vías públicas. Pero, lo que se recicla en Colombia no es suficiente para satisfacer las necesidades de la industria. Según la ANDI, en el año 2014 el país demandó cerca de 750.000 toneladas de residuos reciclables, de las cuales solo se recuperaron 645.200, lo que indica que 104.800 se quedaron literalmente en la basura. En el caso del papel, para solucionar el déficit, Colombia tuvo que importar 100.000 toneladas de material reciclado de Estados Unidos y de Centro América, asumiendo unos costos de flete que, según la ANDI, son desfavorables para la industria. En Colombia, se estima que hay 300.000 personas que derivan sus ingresos del reciclaje, de las cuales solo el 30% están formalmente organizadas. Según la directora de la asociación de recicladores de Bogotá, cada
reciclador se gana en promedio $8.000 diarios por recolectar 300 kilos de material, que es la capacidad máxima que se recupera al día. El otro canal de recolección es a través de las empresas de aseo, que hacen parte de los programas de reciclaje de las diferentes alcaldías locales del país. (SEMANA, 2017).
Si aprendemos a reutilizar los desechos que generamos a diario dándoles una vida útil, podemos disminuir los niveles de contaminación que actualmente se viene generando a nivel personal, familiar y social.
Se puede aportar creando un proyecto educativo que nos ayude a través de las diferentes instituciones educativas a diseñar nuevos productos que tengan impacto en cada una de las familias y promueva el cuidado del ámbito.
Al dar otro uso a los residuos nos ayuda a crecer y a mejorar ya que podemos ser más creativos e innovadores y lo mejor de todo es que vamos a ayudar con la conservación del entorno porque se trata de que las personas que participen en los proyectos educativos se diviertan e imaginen como niños para que todos los productos que diseñemos creen en los consumidores conciencia de cuidado y conservación.
Los elementos decorativos son muy comercializables, lo cual permite la motivación para crear hermosos productos que utilizamos en nuestra vida cotidiana y amigable con el medio ambiente.
2.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar e implementar una transformación del cartón y del papel reciclados, para convertirlos en materia prima de productos comercializables de uso general.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Analizar diferentes sistemas de reciclaje, realizando pruebas que ayuden a orientar el proyecto hacia el logro de la implementación a un proceso productivo.
• Plantear una propuesta de un sistema de reciclaje que permita facilitar la implementación industrial de la transformación del cartón y del papel en materia prima de productos comercializables.
2.3 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
Este proyecto nace a partir de la evidencia de la contaminación ambiental que se presenta a nivel Domiciliario, Comercial, Industrial, de Servicios, Agrícola, Municipal.
El desinterés por reciclar ha afectado seriamente el cuidado del medio ambiente debido al grado de contaminación que como consecuencia ha aportado al debilitamiento de la capa de ozono por ende
provocando el calentamiento global, afecta a la conservación de la vida humana y poca fertilidad de la tierra. Si no se recicla, la materia prima para generar nuevos objetos se pierde y termina acumulada por cientos de años en el medio ambiente, incluso también se pierde la energía utilizada para la fabricación de los objetos. (vamos, 2016)
Seguiríamos talando más árboles de los que de por sí ya se talan para obtener papel, se explotarían hasta el punto de la extinción las minas de dónde sacan el aluminio. En los procesos para elaborar todos los productos que consumimos se utiliza muchísima energía y agua, así que acabaríamos o contaminaríamos el agua más de lo que ya está y contaminaríamos el medio ambiente, habría un mayor aumento de la utilización de recursos naturales intactos, provocando un aumento de la basura en forma proporcional al consumo diario. También habría como consecuencia el aumento de basurales a cielo abierto, aumento de la deforestación
3 DESARROLLO
3.1 DESCRIPCIÓN PROCESO DE TRANSFORMACIÓN
En un principio se decidió utilizar una mezcla de cartón y papel periódico, los cuales fueron sumergidos en agua por un periodo de 24 horas, con la finalidad de lograr que se ablandaran y de esta manera fueran más manejables para sus molduras. Posteriormente, se da inicio a un proceso de picado, etapa en la cual se observó la primera dificultad en el proceso de compactación, debido a que el picado de papel y cartón se encontraba saturado de agua y a la hora de mezclar con el pegamento (pegaste de madera) se desperdiciaba pegamento, se obtenía poca compactación y no se lograba una adecuada consistencia para poder fabricar el prototipo.
Terminada la silla fue puesta a secado bajo el sol, la cual tuvo un periodo de 8 días para secar por su alto contenido de humedad. De aquí surgió la inquietud de indagar más en procesos de reciclaje y transformación y en el mejoramiento de la técnica implementada a la hora de moldear la silla.
En la realización del segundo prototipo y después de lo aprendido en el primero, se decidió en vez de humedecer el material (papel y cartón) llevarlo a partículas mucho más pequeñas, pulverizándolo antes de agregarle agua, de tal forma que el periodo de secado no fuera tan prolongado. Para ello utilizaron ralladores de queso obteniendo un material totalmente en polvo, el cual es mucho más manejable y da una mejor consistencia que la del primer prototipo.
Obtenido el material pulverizado se procede a mezclar con el pegamento y como resultado se obtiene una pasta similar a la plastilina, la cual es más moldeable para lograr las figuras deseadas.
Con este proceso se obtuvo un secado de tan sólo 3 días, lo cual indica que el proceso de elaboración del prototipo se había optimizado no sólo en la etapa de secado sino también en la consistencia obtenida a la hora del ensamblaje de la silla ya que está se realiza por partes.
A continuación, se realiza una serie de experimentos en la busca de optimizar el secado de la silla, para lo cual se elaboran 3 barras con las mismas características y materiales, las cuales fueron sometidas a secado en diferentes condiciones.
Barra A: puesta a la sombra. Duración: 5 días. Barra B: puesta al sol. Duración: 3 días.
Barra C: puesta al calor (fuego indirecto). Duración: 40min
De la anterior experimentación se observa una mejora en el proceso de elaboración del prototipo, ya que se pudo determinar no sólo que la barra sometida a secado en calor del fuego seca supremamente rápido, sino que ofrece una dureza que las demás barras no presentan.
Con la recopilación de estos datos se decidió realizar el próximo prototipo, el cual contará con todas las mejoras obtenidas gracias al anterior periodo experimental el cual está documentado en el presente apartado, al igual que toda su evolución, culminando así este tercer periodo investigativo donde se observa un apreciable avance de este proyecto integrador.
ETAPAS DE LA SILLA PROCEDIMIENTO RESPONSABLE
ETAPA 1
Selección de materia prima
1.Papel colón y agua Integrantes del proyecto
ETAPA 2 Diseño
1. Implementar un diseño de la silla que se requiere obtener, con diferentes medidas y dibujos a elaborar.
2.En láminas de aluminio ya diseñadas con medidas estandarizadas en las diferentes partes (respaldo, el asiento, las patas y los soportes horizontales) se vaciara la mezcla de papel
Integrantes del proyecto
ETAPA 3 Ensamble
1.Luego de secada las partes, se realizará la unión de las piezas con Pattex
2.Despues se deja reposar para que haga efecto la Pattex
Integrantes del proyecto
ETAPA 4 Acabado
1.Se realizaran acabados estéticos para que el producto sea más llamativo
Imágenes del proceso de elaboracion de los prototipos en la prueba 1:
figura 1 figura 2
Figura 3 figura 4
Imágenes del proceso de elaboracion de los prototipos en la prueba 2:
figura 6
COLBON 1/2 KILO
AGUA 1/2 LITRO
PAPEL PERIODICO 6 HOJAS DOBLES
SILICONA 1/2 BARRA
PESO 15 GRAMOS
TIEMPO DE SECADO: DOS SEMANAS
ANCHO Y ALTO: 11 PATAS 5X3 BRAZOS: 8X2 FICHA TECNICA PROTOTIPO #1 MATERIALES
DESCRIPCION: Silla elaborada en papel periodico,papel de revista con cajas de huevo, mezclado con agua y colbon dando una forma abstrata y firme
diseñada a mano. Secado a temperatura ambiente 25°C. SILLA ABSTRACTA
COLBON 1/2 KILO
AGUA 1/2POCILLO
PAPEL PERIODICO HOJAS SENCILLAS
SILICONA 1/4 BARRA
PESO 6 GRAMOS
TIEMPO DE SECADO DOS SEMANAS
MEDIDAS: 6X6
DESCRIPCION: Muestra de otro producto que tambien se puedan realizar por medio de reciclaje inteligente dando una forma inicial abstrata Secado a temperatura ambiente 25°C
FICHA TECNICA PROTOTIPO #2
MATERIALES
4 CONCLUSIONES
Queda claro que los mejores resultados se obtuvieron con un papel muy fino, casi polvo, molido en seco. Se inició contactos con empresas que están disponibles, no solo a suministrar el desperdicio de papel y cartón sino a prestar el servicio de pulverizar el papel y el cartón.
El mejor resultado en el acabado y dureza de las piezas finales se obtuvo con un proceso de secado con fuego indirecto. Se realizó contacto con laboratorios de otras universidades para utilizar un horno para ensayos de secado más controlado.
COLBON 1 TARRO PEQUEÑO
AGUA 1/2 LITRO
PAPEL PERIODICO 6 HOJAS DOBLES
SILICONA 1/4 BARRA
PESO 3 GRAMOS
TIEMPO DE SECADO 45 min MEDIDAS:
ESPALDAR: 9X4
CIENTO: 6.30X5
PATAS 8.30X1
DESCRIPCION: silla
realizaron pruebas de secado a calor en un fogon a gas FICHA TECNICA
PROTOTIPO #3 SILLA MODERNA MATERIALES
REFERENCIAS
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