Pruebas Químicas a los Materiales Plásticos de los Medidores de Agua (Altair

Este ensayo se realizó en las instalaciones del Laboratorio de Química de la Facultad de Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas.

Para el caso del composite plástico, inicialmente se consultó sobre las reacciones químicas que podría tener las poliamidas (debido que los componente del composite son: poliamida y fibra de vidrio) al reaccionar con diferentes sustancias, de carácter ácido, básico y algunos solventes orgánicos, que puedieran generar cambios significativos enfocados principalmente hacia la transformación de los materiales plásticos, desde una fase sólida a una líquida, para de esta manera facilitar su manejo al momento de someterlos a un proceso de reciclaje. De acuerdo a la información compilada y expuesta en la Tabla N°1: Reacciones químicas de los materiales plásticos, del ANEXO Nº 5 (página 173), se aspiraba a lograr que el composite se volviera líquido pasando por una hidrólisis ácida y una deshidratación, partiendo en ese punto de un anhídrido de ácido, que por decantación permitiría la separación de la fibra de vidrio. Esto favorecía la posibilidad de verter la matriz polimérica transformada y líquida, en moldes sencillos, para posteriormente solidificarse y moldearse, mientras reacciona con amoniaco, el cual la haría retornar a su característica de polímero. De esta forma, se obtendría una pieza plástica sólida del grupo químico de las amidas, sin dificultades para su moldeo; así como también fibra de vidrio, por separado.

En la práctica se sometieron muestras de aproximadamente 1 cm3 de de cada uno de los materiales plásticos principales, que constituyen los medidores de agua (ABS, PS, PP y composite); a la acción de aproximadamente 1 ml de los siguientes diluyentes: Ciclohexano (C6H12) 100%, Ácido Nítrico (HNO3) 65%, Hidróxido de Sodio (NaOH) 10% y Ácido sulfúrico (H2SO4) 98%.

De acuerdo a las observaciones y a la Tabla N° 2: Registro de resultados de Laboratorio de Pruebas Químicas del ANEXO Nº 5 (página 173); el composite solo reaccionó con ácido nítrico y ácido sulfúrico, produciendo una cantidad considerable de gases y vapores blancos e incoloros. La reacción en que más se evidenció este suceso fue al agregar ambos ácidos al mismo tiempo al material compuesto, lo que posiblemente generó distintos gases como: dióxido de nitrógeno (NO2), dióxido de azufre (SO2) y diimina (N2H2), que en grandes cantidades llegan a ser bastante tóxicos (Cerón, 2006). Si esto sucedió solo con una muestra de aproximadamente 1 cm3, ¿qué se puede esperar con carcasas enteras de medidores?. A continuación, en la Figura Nº 46 se observa 1 cm3 de composite, parcialmente diluido, que se aprecia de color negro brillante y la dilución parcial y progresiva de éste en su entorno ácido (ácido nítrico + ácido sulfúrico).

46Figura Nº 46: Dilución del composite después de 20 min de haber agregado ácido nítrico y ácido sulfúrico.

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Por su parte, el ciclohexano no reaccionó con el material compuesto pero si con el ABS, PP y PS en donde se observó una gran absorción de este solvente orgánico por parte de cada uno de los materiales plásticos, principalmente por el PP, que presentó una absorción total. Esto pudo ser ocasionado por el carácter apolar de las moléculas (no tiene cargas negativas ni positivas en sus extremos), lo que por consiguiente permitiría su dilución con solventes solamente apolares. De la misma forma en que los polímeros polares en estado sólido tienden a absorber solventes con su misma polaridad (como ocurre con las poliamidas y el agua); en este caso los polímeros apolares absorbieron el ciclohexano de carácter apolar. De los polímeros que fueron objeto de prueba, el PP y el PS son apolares, explicando de esta manera lo ocurrido, pero el ABS tiene una parte de su estructura que es polar y otra apolar, razón por la que no se dio una absorción total del ciclohexano (Maier, 2009). Adicionalmente el ABS, luego de 10 minutos de exposición al ciclohexano (solvente orgánico), se observó de color amarillo claro, que según fuentes consultadas se debe a un ataque químico continuo, que acelera su desgaste y se evidencia en la alteración de algunas de sus propiedades físicas, tales como el color (Cerón, 2006).

La aplicación de los demás solventes químicos a los materiales plásticos: ABS, PP, y PS no presentaron reacciones ni cambios observables, por lo que tampoco es factible la vía química para su tratamiento. Para ver con detalle los resultados obtenidos, remítase a la Tabla N° 2: Registro de resultados de Laboratorio de Pruebas Químicas del ANEXO Nº 5 (página 173),

7.1.2.3. Pruebas experimentales de mezcla del composite con otros materiales plásticos presentes en los medidores.

Previamente a la práctica, se consultó diversas fuentes acerca de otros polímeros plásticos, que actuaran como fundentes, pero ninguno de ellos tiene un punto de fusión por encima de los 260 ºC. A continuación, en la Tabla N° 7, se detallan cada uno de los puntos de fusión de los materiales que se mezclaron con el composite para esta práctica de tipo exploratorio.

7Tabla N° 7: Puntos de Fusión de los plásticos a ensayar. Plásticos a ensayar Punto de Fusión

(°C)

Poliamida 6-6 260

Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) 105 (*)

Polipropileno (PP) 175

Poliestireno (PS) 240

Tereftalato de polietileno (PET) 260 (*) Ausencia de punto de fusión. Dato de transición vítrea.

Compilado de: (Mederos L. A., 2015).

Adicionalmente a los materiales plásticos presentes en los medidores, se combinó el composite con el PET (Tereftalato de polietileno), debido a que el punto de fusión de este se encuentra a los 260 °C, coincidiendo con la temperatura de fusión más elevada de las poliamidas (poliamida 66 – PA66), que es uno de los componentes del composite.

En esta práctica se utilizaron muestras de cinco (5) gramos, dispuestas sobre una bandeja pequeña de aluminio (como la usada en pruebas térmicas del ítem: 7.1.2.1. Pruebas de Comportamiento Térmico realizadas al Composite Plástico (página 49), a partir de las cuales se realizaron diferentes proporciones de mezcla. A continuación, en la Tabla Nº 8, se observa la composición de cada una de ellas.

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8Tabla N° 8: Proporciones de mezcla en cada muestra. PESO DEL

COMPOSITE (g) MATERIAL N° 2 PESO (g)

PESO TOTAL DE LA MUESTRA (g) 2,5 ABS (Acrilonitrilo butadieno estireno) 2,5 5 2,5 PP (Polipropileno) 2,5 4 PS (Poliestireno) 1 3 2 2,5 2,5 2 3 1 4 4 PET (Tereftalato de polietileno) 1 3 2 2,5 2,5 Fuente: Autora (2015).

Para ver detalladamente los resultados, remítase a la Tabla N° 1: Registro de resultados del comportamiento de proporciones de mezcla del composite con otros materiales plásticos, del ANEXO Nº 6 (página 177).

Finalmente, ningún material actuó como fundente del composite. Desafortunadamente en la mezcla con el PET, de la que se esperaba los mejores resultados, se observó una textura muy viscosa y "chiclosa" por parte del PET, que no se homogenizó con el composite. La mezcla que mejores resultados tuvo fue la constituida por cuatro (4) gramos de poliestireno y un (1) gramo de composite sobre los 240 ºC, esta también se mantuvo en dos fases, actuando el composite como material de carga. Se intentó realizar estas mezclas a temperaturas más elevadas (por encima de los 260 ºC), pero el PS y PET se comenzaban a carbonizar.6

A continuación en las Figuras Nº 47 y Nº 48, se puede observar el aspecto de la muestra resultante de la mezcla de 4 gramos de poliestireno (PS) y 1 gramo de composite.

47 Figura N° 47: Cara posterior de la muestra de PS 4 g y Composite 1 g.

48Figura N° 48: Cara frontal de muestra de PS 4 g y Composite 1 g.

Fuente: Autora (2015). Fuente: Autora (2015).

Esta práctica se realizó en las instalaciones del Laboratorio de Biotecnología del Tecnoparque SENA – Nodo Bogotá D.C.

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