Análisis de la viabilidad de utilizar residuos diferentes a los de la espuma en la producción de casata para la fabricación de colchones

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(1)UNIVERSIDAD DE LOS ANDES Facultad de Ingeniería Departamento de Ingeniería Industrial. ANÁLISIS DE LA VIABILIDAD DE UTILIZAR RESIDUOS DIFERENTES A LOS DE LA ESPUMA EN LA PRODUCCIÓN DE CASATA PARA LA FABRICACIÓN DE COLCHONES. ANDRÉS FELIPE RAMÍREZ BARRETO. ASESOR: NÉSTOR MONROY. Proyecto de Grado para optar al título de Ingeniero Industrial Universidad de los Andes 2006.

(2) II.05(20)88. CONTENIDO. Página 1. INTRODUCCIÓN 1.1 Justificación ………………………………………………..........…... 5 1.2 Objetivos ………………………………………………….…………. 7 1.3 Alcance ……………………………………………………………... 9 1.4 Antecedentes …………………………………………………….….. 9 1.5 Resultados esperados ……………………………………………...…10. 2. MARCO TEÓRICO 2.1 Espuma de poliuretano ……………………………………..........…... 12 2.1.1 Definición y clasificación ……………………………………… 12 2.1.2 Componentes …………………………………………………... 13 2.1.3 Proceso productivo ……………………………………………. 16 2.1.4 Principales características del producto ………………………. 21. 2.2 Casata ……………………..………………………………..........…. 26 2.2.1 Definición y clasificación …………………………………..… 27 2.2.2 Componentes …………………………………………………. 27 2.2.3 Proceso productivo …………………………………………… 28 2.2.4 Principales características del producto ……………………… 29. 2.3 Colchón ….………………..………………………………..........…. 33 2.3.1 Definición y clasificación ……………………………….……. 34 2.3.2 Componentes …………………………………………….…… 35 2.3.3 Proceso productivo ………………………………………….... 36 2.3.4 Principales características del producto ……………………… 37. 2.

(3) II.05(20)88. 3. ESTADO ACTUAL DE LAS INVESTIGACIONES Y APLICACIONES DE LA CASATA ………………………………………………………............. 40. 4. ESTADO ACTUAL DE LA INDUSTRIA DE COLCHONES EN BOGOTÁ 4.1 Tamaño y segmentación del mercado …………………………...…. 45 4.2 Principales características y tendencias del sector …………………. 51 4.3 Factores de competitividad ……………………………….………... 54 4.4 Poder de negociación de los proveedores ……………………….….. 56 4.5 Poder de negociación de los consumidores ………………………… 58. 5. ANÁLISIS DE RESIDUOS DIFERENTES A LOS DE LA ESPUMA PARA LA PRODUCCIÓN DE CASATA 5.1 Posibles alternativas de acuerdo a la factibilidad técnica ..……...…. 60 5.2 Análisis de disponibilidad …………………………….……………. 62 5.3 Análisis de costos ……………...………………………….………... 64 5.4 Análisis de aspectos legales y ambientales ……………………..….. 65 6. ANÁLISIS TÉCNICO DE CASATA PRODUCIDA A PARTIR DE RESIDUOS ADICIONALES A LOS DE LA ESPUMA DE POLIURETANO 6.1 Icopor – Poliestireno expandible ………………………………...…. 68 6.2 Etil Vinil Acetato (EVA) …..………………………….……………. 72 6.3 Espuma viscoelástica ……...…...………………………….………... 74 6.4 Pruebas de densidad ………………………...…………………......... 76 6.5 Pruebas de resiliencia ………………………...……………………… 78 6.6 Análisis de resultados: ventajas y desventajas de cada material …..... 79. 7. PLAN DE NEGOCIOS PARA LA PRODUCCIÓN DE CASATA A PARTIR DE. RESIDUOS. DE. ESPUMA. CONVENCIONAL. Y. ESPUMA. VISCOELÁSTICA 7.1 Análisis tecnológico ………………...…………………………........ 84. 3.

(4) II.05(20)88. 7.2 Análisis de personal ………..………………………….……………. 87 7.3 Análisis de costos ………....…...………………………….………... 89 7.4 Plan de ventas y de producción ………………………...…………... 94 7.5 Análisis de sensibilidad ……………………………………………… 95. 8. CONCLUSIONES ………………………………………………………… 103. BIBLIOGRAFÍA ………………………………………………………….. 110. 4.

(5) II.05(20)88. 1. INTRODUCCIÓN. La finalidad de esta investigación es analizar la viabilidad de utilizar residuos diferentes a los de la espuma en la producción de casata para fabricar colchones. Su importancia radica en la necesidad creciente de las empresas dedicadas a la producción de este bien, de encontrar sustitutos a una materia prima que cada vez es más costosa en el mercado nacional.. Aunque resulte difícil eliminar por completo los residuos de espuma como materia prima de la casata, se busca proponer formulaciones diferentes para que la proporción de este material disminuya, reemplazándolo por otros insumos más económicos y fáciles de conseguir. Para esto se analizarán diferentes tipos de residuos industriales tales como los de icopor, EVA, espuma viscoelástica y productos afines, con lo que se espera obtener combinaciones alternas en las que el porcentaje de espuma utilizado sea mínimo y el rendimiento del producto terminado sea óptimo.. El enfoque principal será en torno a la casata destinada exclusivamente a la fabricación de colchones, aunque con el transcurso de la investigación se espera encontrar otros usos diferentes que ameriten la recomendación de nuevos estudios en este sentido.. 1.1 Justificación La producción de casata nace como alternativa de las empresas productoras de espuma para la reutilización de los diferentes residuos que se presentan en los procesos de corte de este material. Su factibilidad radica en que la materia prima básica para su elaboración es un producto que se obtiene fácilmente y de forma directa en la misma empresa. No obstante, la casata pasó de ser un producto secundario a material de primera importancia al convertirse en un insumo de múltiples usos en diferentes industrias como las de muebles y colchones.. 5.

(6) II.05(20)88. El principal problema al que se ha enfrentado esta industria es al aumento de los costos de producción a los que ha tenido que incurrir gradualmente por utilizar en su mayoría materias primas derivadas del petróleo, que no solo dependen de la fluctuación de la tasa de cambio, sino también de la variable oferta internacional al tratarse de insumos que no se producen en Colombia. Sin embargo, la mayor dificultad se empezó a presentar en los últimos años debido a la escasez de poliol en el mercado nacional, por lo que la visión sesgada de los empresarios de no tener en cuenta otros componentes diferentes a los residuos de la espuma ha empezado a cambiar, convirtiendo a este tipo de investigaciones en importantes oportunidades de negocio para la industria.. En este sentido, esta investigación pretende convertir el problema que se ha venido presentando, en una oportunidad de cambio para las empresas dedicadas a la fabricación de colchones de casata, con lo cual estarían obteniendo una ventaja competitiva sobre compañías que aún no vislumbran la posibilidad de aprovechar otro tipo de residuos diferentes a los de la espuma para la producción de casata. De igual forma, los resultados de la investigación podrían arrojar información de primera mano en el manejo de nuevos materiales para la industria, abriendo con esto la posibilidad de ofrecer al mercado nuevas líneas de producto, así como mejorar las ya existentes.. Por otra parte, esta investigación contribuye a los diferentes procesos que se están adelantando a nivel mundial para reducir al mínimo los desechos generados en las diferentes acciones industriales. Es por esto que no solo se pretende abrir el camino a las empresas de colchones y casata, sino también dar un ejemplo claro a otro tipo de industrias que estén desaprovechando insumos potenciales por no darle la suficiente importancia a la investigación en este campo. De igual forma, se espera captar la atención de las autoridades interesadas en el tema, para que ayuden a promover este tipo de trabajos en las diferentes industrias que puedan aprovecharlos.. Finalmente, con este trabajo se cierra un ciclo de investigaciones en espuma realizado a lo largo de mis estudios de ingeniería industrial, y a su vez se abre uno nuevo en lo referente a. 6.

(7) II.05(20)88. la aplicación de estas y de nuevas investigaciones enfocadas hacia la producción de casata y la fabricación de colchones, lo cual ha sido una motivación muy importante a lo largo de mi carrera, debido a que crecí profesionalmente en un ambiente empresarial dedicado a la producción de estos tres artículos.. 1.2 Objetivos El objetivo general de esta investigación es analizar la viabilidad de utilizar residuos diferentes a los de la espuma en la producción de casata destinada a la fabricación de colchones, para minimizar los costos y mejorar las características del producto terminado. Para lograr esto se seguirán ciertos pasos de acuerdo a diferentes áreas de trabajo, las cuales tienen determinados objetivos específicos que se muestran a continuación:. 1. Documentación de los procesos productivos de espuma, casata y colchones: a. Definir y clasificar la espuma, la casata y los colchones, así como describir sus componentes principales. b. Documentar detalladamente el proceso productivo de la espuma, la casata y los colchones. c. Analizar las principales características de los productos mencionados y describir sus más importantes aplicaciones.. 2. Analizar el estado actual de la industria de colchones en Bogotá: a. Determinar el número de empresas legalmente inscritas en Bogotá que se dedican a la fabricación de colchones, así como el rango de precios con que comercializan los productos. b. Identificar los factores de competitividad del sector de colchones, así como la evolución histórica del mercado y la segmentación del mismo.. 3. Análisis de otros residuos diferentes a los de la espuma en la producción de casata para la fabricación de colchones:. 7.

(8) II.05(20)88. a. Determinar los tipos de residuos compatibles con los de la espuma al momento de fabricar casata. b. Establecer la cantidad generada mensualmente de dichos residuos y la factibilidad de recuperarlos. c. Evaluar la viabilidad económica, tecnológica, legal, ambiental y de disponibilidad, al utilizar cada uno de los residuos estudiados anteriormente para la producción de casata destinada a la fabricación de colchones. d. Hacer pruebas preliminares de la casata fabricada con los residuos seleccionados, en las que se evalúe el desempeño del producto terminado y se revisen sus propiedades físicas al momento de ser usado.. 4. Selección de nuevas fórmulas y procesos para la producción de casata destinada a la fabricación de colchones: a. Formular las diferentes mezclas de materiales empleados en la producción de casata, que minimicen los costos de este insumo para la fabricación de colchones. b. Elegir las mejores formulaciones desde el punto de vista ambiental, así como las que representen menores riesgos para los trabajadores y vecinos de la empresa, al igual que para los demás integrantes de la comunidad. c. Identificar los diferentes procesos y la tecnología adecuada para producir casata, de acuerdo a las nuevas mezclas establecidas.. 5. Desarrollo de un plan de negocios para la producción de casata a partir de residuos diferentes a los de la espuma: a. Identificar oportunidades de negocio de acuerdo a los nuevos productos planteados y al análisis del merado de colchones en Bogotá. b. Plantear todas las consideraciones a tenerse en cuenta para comercializar de forma rentable casata a partir de residuos diferentes a los de la espuma.. 8.

(9) II.05(20)88. 1.3 Alcance Gracias a su versatilidad y a las ventajas que ofrece sobre otro tipo de productos, la casata es un material que cada vez adquiere más importancia en diferentes industrias, no obstante es necesario enfocar la investigación a uno solo de sus múltiples usos, para poder hacer un análisis detallado que permita obtener información precisa y enriquecedora de las nuevas opciones que se pueden tener en cuenta al momento de producir casata.. En este sentido y de acuerdo a las tendencias del mercado en los últimos años, el eje central de la investigación serán los colchones de casata, debido a que es el producto terminado que más se comercializa actualmente en Colombia.. Así mismo, la investigación se enfocará exclusivamente al mercado bogotano, debido a que representa el 25% de la población nacional y a que en esta ciudad se encuentran dos terceras partes de las empresas productoras de casata, por lo que resulta más provechoso y menos complicado hacer la investigación únicamente en Bogotá.. 1.4 Antecedentes Los colchones han existido desde épocas inmemorables, en las que productos como paja, hoja o fique eran utilizados para rellenar una funda de tela que servía para descansar. No obstante, los avances en los materiales y la necesidad creciente de encontrar productos más cómodos, asépticos y compactos hizo que se formularan nuevas alternativas y que se empezara a experimentar con nuevos insumos. Los colchones de lana fueron populares en Europa hasta bien entrado el siglo XX. En algunos países, existía la figura del colchonero que era un profesional que viajaba de pueblo en pueblo aireando, rellenando y ahuecando los colchones de lana. En el siglo XVI se lanzó en Francia el colchón de aire que gozó de un limitado periodo de éxito al igual que. 9.

(10) II.05(20)88. en el siglo XVII en Londres. A principios del siglo XVII se lanzaron en el Reino Unido los primeros colchones de muelles.1 Uno de los avances más importantes en la historia de los colchones se dio en 1938 cuando Otto Bayer desarrolló los primeros poliuretanos y formuló la idea original de la espuma, de la cual se desarrollaría toda una serie de investigaciones en pro de un material flexible, con alta resiliencia y baja densidad.2 Desde ese momento se empezaron a buscar diferentes aplicaciones, de las cuales el colchón fue una de las más importantes por la necesidad creciente del mercado y por la versatilidad del nuevo producto en este uso específico.. El desarrollo de la casata data aproximadamente de los años 60 cuando se descubrió la oportunidad de reaprovechar los residuos correspondientes a los procesos de corte de la espuma para fabricar un producto económico que fuera más denso. Las aplicaciones desde ese momento empezaron a crecer debido a la facilidad de obtenerlo y a los múltiples usos que se le podía dar en diferentes tipos de industrias.. Actualmente se prueban otras alternativas para la fabricación de casata, utilizando desechos de productos como EVA e icopor. No obstante, hay una amplia variedad de residuos con los que aún no se ha experimentado y que potencialmente pueden servir para obtener casata a menores costos y mejores rendimientos.. 1.5 Resultados esperados El primer resultado de esta investigación es la documentación de los procesos productivos de la espuma, la casata y los colchones, lo cual resulta muy importante, debido a que para el segundo no se tiene hasta el momento una documentación detallada. Así mismo, se busca adaptar esta documentación a las condiciones de nuestro entorno para que pueda ser utilizada en otras investigaciones que complementen este tipo de trabajos.. 1. Encontrado en http://es.wikipedia.org/wiki/Colch%C3%B3n, Mayo 3 de 2005 Encontrado en http://www.plastunivers.com/Tecnica/Hemeroteca/ArticuloCompleto.asp?ID=6188, Mayo 3 de 2005. 2. 10.

(11) II.05(20)88. Además de la documentación, la principal finalidad de esta investigación es obtener formulaciones para la producción de casata en las que se tengan en cuenta, además de la espuma, otro tipo de residuos que reduzcan la cantidad de este insumo y minimicen así los costos asociados a este proceso. Además de analizar adecuadamente cada material seleccionado, se espera identificar la tecnología necesaria, así como las diferentes consideraciones específicas que se deben tener en cuenta para poder emplearlo en el proceso productivo de la casata.. Finalmente, se espera obtener la información necesaria para desarrollar un plan de negocios en el que se tenga en cuenta la tecnología y el personal adecuado, al igual que consideraciones comerciales como el segmento del mercado al que se debe enfocar y los volúmenes y precios a los que se debe vender el producto terminado para que la inversión sea rentable y se recupere en el menor tiempo posible.. 11.

(12) II.05(20)88. 2. MARCO TEÓRICO. Para el estudio de nuevas alternativas en la producción de casata, es necesario entender diferentes conceptos relacionados con este producto, que sirvan. para enfocar la. investigación sobre los principales temas que va a tratar. Para esto se presentará la definición, clasificación, componentes, proceso productivo y principales características de la espuma de poliuretano, la casata y los colchones.3. 2.1 Espuma de Poliuretano La espuma de poliuretano es un material muy versátil debido a que sus propiedades físicas principales como dureza, densidad y resiliencia pueden presentar un alto grado de variación de acuerdo a la composición química que se formule. Esto hace que el material se pueda usar en diferentes aplicaciones industriales y que su uso haya crecido considerablemente en la segunda mitad del siglo XX. En la actualidad se usa en diferentes industrias para diversas aplicaciones, aunque debido a problemas con el suministro de las materias primas ha empezado a escasear y a aumentar su precio, por lo que se han buscado otras alternativas para reemplazar el material en la mayoría de los casos.. 2.1.1 Definición y Clasificación La espuma de poliuretano es un material plástico poroso formado por una agregación de burbujas, que resultan básicamente de la reacción química entre un isocianato y un poliol, dicha reacción libera unos gases de expansión (dióxido de carbono y/o cloruro de metileno) que son los que van formando las burbujas. Según el proceso productivo se pueden dividir en espumas en caliente, que liberan calor durante su reacción y son fabricadas en piezas de. 3. Algunas partes del marco teórico fueron extractadas de trabajos hechos a lo largo de la carrera sobre este tipo de productos.. 12.

(13) II.05(20)88. gran tamaño, y espumas en frío, que son aquellas que apenas liberan calor en la reacción y se utilizan para crear piezas a partir de moldes.4. De acuerdo a los objetivos de la investigación se analizarán únicamente las espumas en caliente, debido a que a partir de sus residuos es que se fabrica la casata. En este sentido se resaltarán las propiedades que hacen que este tipo de espuma sea ideal para productos de descanso y se explicará porque sus residuos son apropiados para desarrollar un nuevo material.. 2.1.2 Componentes Según la definición que se dio anteriormente la reacción entre el isocianato y el poliol es suficiente para formar la espuma, no obstante el proceso productivo ha evolucionado significativamente hasta incluir una amplia gama de componentes que se utilizan en la actualidad para obtener un producto que se pueda adaptar a las exigencias del mercado por precio, disponibilidad, propiedades físicas y demás características que lo hacen tan versátil. A continuación se presentará una descripción de los componentes que se usan con mayor frecuencia y se mostrará la evolución que han tenido en el mercado colombiano en los últimos años.. La obtención de los poliuretanos se basa en la gran reactividad del enlace doble del grupo isocianato que adiciona fácilmente compuestos con hidrógenos activos en reacciones de condensación.5 Para la producción de espuma se utiliza el T.D.I. 80 que se produce principalmente en Estados Unidos, Alemania, Venezuela y México, entre otros países. En Colombia hay dos empresas que lo importan en grandes cantidades y lo comercializan al detal a empresas de espuma. Por ser un producto derivado del petróleo y comercializarse en dólares su disponibilidad y precio varían constantemente. La siguiente gráfica muestra la evolución de los precios desde el primer trimestre de 2003:. 4. Definición encontrada en: http://es.wikipedia.org/wiki/Espuma_de_poliuretano Trabajo titulado: Poliuretano Espumoso, encontrado en http://html.rincondelvago.com/poliuretanoespumoso.html 5. 13.

(14) II.05(20)88. 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0. 20 03. 20 01 03 20 04 03 20 - 07 03 20 10 04 20 01 04 20 04 04 20 07 04 20 - 10 05 20 01 05 20 04 05 20 07 05 -1 0. Precio en U$ por kilogramo. Evolución de Precios - T.D.I. 80. Otro de los componentes necesarios para la formación de poliuretanos es el poliol, el cuál, dado el gran tamaño que tiene su molécula, da la estructura a los productos terminados y contribuye por ende a determinar sus características finales. El desarrollo que han tenido este tipo de polímeros se debe a la experimentación que se ha hecho con diferentes clases de poliol en décadas pasadas. Al igual que para el isocianato en Colombia existen las mismas dos empresas que lo importan de Estados Unidos, México y Venezuela a precios que fluctúan igual que los del primer componente, debido a que también es un producto derivado del petróleo. A continuación se muestra la gráfica de la variación de los precios del poliol en los últimos tres años:. 3 2,5 2 1,5 1 0,5. 0. 7. -1. 20. 05. -0. 05 20. 20. 05. -0. 4. 1. 0 05. -0. 7 04. -1 20. 20. 14. 20. 04. -0. 04 20. -0. 4. 1. 0. -0 04. 20. 20. 03. -1. 7. 4. -0. -0. 03 20. 03 20. 03. -0. 1. 0. 20. Precio en U$ por kilogramo. Evolución de Precios - Poliol.

(15) II.05(20)88. En las dos gráficas anteriores se puede apreciar un trimestre en el que los precios aumentaron considerablemente en contraste con los demás periodos, los cuales enmarcan los lugares donde se presentó la crisis de alguno de los dos materiales. A mediados del año 2004 se presentó la crisis del poliol y en la actualidad la industria está enfrentando la crisis del T.D.I., derivada de la escasez de las materias primas con que se fabrica este insumo y de la variabilidad de la demanda a nivel mundial. Así mismo se presentan otros factores como la debilidad financiera de las empresas colombianas para comprar el producto en grandes cantidades y de contado, al igual que imprevistos como los huracanes que azotaron el año anterior a la costa oeste de los Estados Unidos. Debido a este ambiente de inestabilidad en la adquisición de los suministros de las materias primas y de las frecuentes alzas en los precios de las mismas como consecuencia de este problema, resulta imposible para los productores de espuma mantener precios competitivos frente a otros materiales, por lo que dichos empresarios han tenido que empezar a buscar nuevos productos para poder seguir trabajando a pesar de la crisis.. De la misma forma que el isocianato y el poliol, las diaminas y poliaminas juegan un papel importante para la formación de poliuretanos, pues son las encargadas de dar inicio a la labor del poliol, además de ser cadenas dilatadoras. La reactividad de las aminas depende mucho de su estructura, por lo cuál es necesario seleccionar un tipo de amina óptimo para cada reacción específica. En Colombia hay 3 empresas que producen la que es utilizada en la producción de espuma. La evolución de los precios desde 2003 muestra que se ha mantenido estable en 14 U$ el kilo.. Al igual que los materiales anteriores, para la fabricación de la espuma de poliuretano es necesario utilizar agua, debido a que esta sirve como agente expansivo en las reacciones presentes en el proceso de fabricación de este producto. Sin el agua la espuma no alcanzaría las dimensiones, ni las propiedades generales requeridas por el productor. El agua que se utiliza en la producción de espuma se obtiene del acueducto, por lo que es el componente que actualmente presenta menos problemas por variaciones de precio o disponibilidad.. 15.

(16) II.05(20)88. Finalmente, entre los materiales necesarios para producir espuma está el estaño como agente catalizador que acelera el proceso y que en los últimos 3 años se mantenido en un precio estable de 9 U$ por kilo. Así mismo la silicona juega un papel importante en el proceso aumentando la tensión superficial de las burbujas y evitando que la espuma se caiga luego de finalizar su producción. El precio de este componente se ha mantenido igual que el del estaño en los últimos años.. Además de la materia prima usada en la fabricación de poliuretanos se pueden utilizar un gran número de aditivos para el óptimo desarrollo de los mismos. Estos aditivos contribuyen a dar al producto terminado las características finales deseadas, como color menor densidad y retardante a la llama entre otras. En el caso concreto de la espuma se deben tener en cuenta algunos aditivos especiales que hacen posible la correcta fabricación del producto, procurando que este tenga las propiedades exigidas para sus diferentes usos y que se pierda la menor cantidad de dinero y materiales debido a errores en la formulación de los mismos.. 2.1.3 Proceso Productivo Teniendo clara la composición de la espuma, es necesario entender el proceso que se lleva a cabo para fabricarla. En primer lugar, cabe decir que actualmente en Colombia hay dos tipos de producción: la continua, empleada en 2 fábricas, y la de cajón, utilizada en aproximadamente 25 empresas. Para la primera de estas se necesita una planta de producción bastante grande para poder utilizar una máquina de aproximadamente 60 metros de longitud en la que los químicos se introducen en el primer sector de la misma y van formando la espuma a lo largo de la planta como se ve en la figura6:. 6. Las gráficas del proceso productivo de la espuma fueron encontradas en: “Polyurethane Handbook”, Günter Oertel. Segunda edición, Hanser Publishers, 1993.. 16.

(17) II.05(20)88. Mientras que para la producción en cajón, el proceso se divide en varias máquinas que por su menor precio y tamaño son en algunos casos más útiles según la disponibilidad de espacio y recursos que se tenga. En este tipo de producción el almacenamiento de los materiales, la mezcla de los mismos y el panel de control ocupan sectores diferentes a diferencia de la producción continua que abarca todos estos procesos en una sola máquina que ofrece un mayor control en la calidad del articulo, pero también unos mayores costos para el productor. También se debe tener en cuenta que el tamaño de los bloques obtenidos en la producción por cajón es mucho menor comparado al de la producción continua como se puede ver en la siguiente figura:. 17.

(18) II.05(20)88. Para entender mejor el proceso productivo de la espuma de poliuretano se explicará la producción de cajón, cuya única diferencia con la de la producción continua está en que la segunda ensambla en una sola línea de producción la mayoría de los procesos de la primera. El proceso de producción de espuma en cajón empieza en el laboratorio, en donde se formulan las cantidades de cada uno de los materiales y con esto se deciden las propiedades finales del producto cómo tamaño, color, densidad, dureza y resiliencia. De la correcta formulación de la materia prima depende la calidad de la espuma obtenida, pues de ahí en adelante el proceso se vuelve rutinario y sólo sufre pequeños cambios que no alteran en mayor medida las características finales del producto.. Después de formuladas las cantidades para fabricar la espuma, la materia prima se vierte en el agitador con el fin de mezclarla de forma tal que al vaciarla en el cajón se distribuya uniformemente y le de al producto la consistencia deseada. Este instrumento es indispensable al producir espuma debido a que la mezcla no puede hacerse manualmente, pues se corre el riesgo de que los componentes no queden bien revueltos y el producto terminado no tenga las características deseadas. Los agitadores utilizados por las empresas cajoneras en Colombia son muy similares al que muestra la siguiente gráfica y alcanzan aproximadamente 800 revoluciones por minuto:. Luego de que la mezcla se vierte en el cajón, esta empieza a sufrir algunos cambios conforme pasan los segundos, pasando por tres fases en las que pasa de ser una sustancia. 18.

(19) II.05(20)88. líquida a una masa sólida en cuestión de minutos. Esto se puede apreciar en la siguiente figura:. En la fase líquida los componentes de la espuma todavía no empiezan a reaccionar debido a que apenas acaban de ser depositados en el cajón. En esta fase el aire interviene en la formación de pequeñas burbujas que a la postre determinarán el tamaño de las celdas de la espuma, aunque todavía no empiece a crecer la mezcla, esta etapa es muy importante, pues el producto empieza a tener las características deseadas. Finalmente, en la etapa de crecimiento, se siguen creando celdas en la espuma pero con la nueva condición de que esta empieza a crecer hasta una altura previamente determinada (teniendo en cuenta la cantidad de materia prima y las dimensiones del cajón) y termina su proceso convirtiéndose así en un producto sólido que posteriormente podrá ser utilizado en la fabricación de miles de artículos para el uso cotidiano.. Después que la espuma alcanza las dimensiones deseadas, esta entra en un proceso de curado, en la que se quitan algunas caras del cajón para poderse extraer, y se aísla en lugar con condiciones de temperatura estables en el que el bloque no se puede manipular por un periodo de 18 horas en promedio, para que conserven las propiedades requeridas y pueda ser convertido a la forma en que se necesite.. Luego de esto todos los bloques son refilados con una cortadora que le quita los “cueros” (cómo se domina a la corteza que envuelve el bloque) para que la espuma resultante sea de la mejor calidad y pueda pasar a la etapa de corte. Los cueros resultantes pueden ser. 19.

(20) II.05(20)88. reciclados para la formación de casata o para otro tipo de usos que no requieran de una espuma de alta calidad.. Cuando la espuma ya no tiene cueros puede pasar a diferentes máquinas de corte según vaya a ser utilizada, las siguientes gráficas ilustran algunos ejemplos de utilizados en la transformación de la espuma.. Línea de corte:. Troqueladora:. Perfiladora:. 20. artefactos.

(21) II.05(20)88. El último paso que debe realizar la fábrica de espuma es empacarla adecuadamente y transportarla a su destino final, con esto se termina el proceso productivo.. 2.1.4 Principales Características del Producto Debido a que la espuma de poliuretano es un material flexible y versátil con propiedades mecánicas particulares, se puede utilizar en la industria en una extensa gama de aplicaciones como las siguientes: •. Colchonería. •. Casata. •. Tapicería. •. Acolchados de textiles. •. Aislamiento acústico. •. Aislamiento térmico. •. Bondeado de telas para uso automotriz. •. Cilindros para limpiar tuberías. •. Acojinamiento. •. Calzado. •. Corsetería. •. Elaboración de filtros. 21.

(22) II.05(20)88. •. Base para tapetes. La clasificación de este insumo se basa en la Norma Técnica ICONTEC 2019, la cual señala que las espumas se dividen según la cantidad de materia presente en un volumen determinado, es decir, que se dividen según su densidad. Partiendo de esta norma, existen unos colores que permiten diferenciar las diversas densidades de una espuma, como se puede ver en la siguiente tabla7:. 7. Tabla tomada de http://www.revista-mm.com/rev41/art9.htm. 22.

(23) II.05(20)88. Norma Técnica Colombiana NTC - 2019 - ICONTEC DENSIDAD RANGO. COLOR. APLICACIONES. 15. 14,1 a 16,0. Amarilla. Espumas flexibles de poliuretano de baja y media densidad, de baja y. 18. 16,1 a 18,5. Azul. media resiliencia es apropiada para trabajo liviano. Diseñada para ser. 20. 18,6 a 21,0. Blanca. 23. 21,1 a 24,0. Verde. 26. 24,1 a 27,0. Rosada. utilizada en tapicería, colchonería, colchoneta, acolchados de textiles y colchonetas en general. Aislamiento acústico y térmico. Espumas flexibles de poliuretano de densidad media y alta, buena resiliencia. Por su grado de dureza es apta para la fabricación de colchones, muebles y sofacamas.. Bondeado de telas para uso. automotriz, fabricación de cilindros para limpiar tuberías entre otras 30. 27,1 a 32,0. Naranja. aplicaciones. Acoginamiento para silletería. Aislamiento acústico y térmico.. 40. 38,5 a 42,0. Blanco. Espumas flexibles de poliuretano de alta densidad, excelente resiliencia al desgarre y buena elongación. Hace parte de las espumas de gama industrial (calzado, corsetería, bondeado de textiles, elaboración de. 60. 55,1 a 62,0. Blanco. filtros), utilizada para fabricar colchones de alto desempeño y elegancia. La casata es un aglomerado de espuma de alta densidad (120K/m3),. 80. 80 +/- 10. Aglomerado de espuma. que tiene como principal característica un alto factor de dureza, haciéndola un material ideal en la fabricación de productos que demanden buena resistencia a la carga para ofrecer durabilidad, comodidad y confort. Se recomienda para asientos de muebles donde se requiere excelente resistencia. También se puede combinar con una. 120. 120 +/- 10. Aglomerado de espuma. densidad Penta 26 o densidad 26 normal para mejorar la resistencia sin perder confort.. Se utiliza en la fabricación de colchones. ortopédicos, colchonetas, bajo alfombras, cojinería para buses y busetas. 23. 21,1 a 24,0. Blanco. 26. 24,1 a 27,0. Gris. Espuma de poliuretano de alta densidad, excelente resiliencia, baja dureza. Producto especialmente diseñado para utilizar en muebles de. 30. 27,1 a 32,0. Blanco Gris. alto confort, especialmente en brazos, espaldares y cojines ya que su característica de elasticidad le proporciona al mueble, gran sensación de comodidad, cumpliendo con un desempeño igual al de la espuma normal.. 23.

(24) II.05(20)88. Según la tabla anterior cada densidad tiene su rango específico, el cual señala los usos recomendados para ser utilizados. Es por esto que el uso de un tipo de espuma incorrecto puede afectar directamente la calidad y la vida útil del mueble o producto fabricado con este material.. Vale la pena resaltar que lo más importante de una espuma flexible, es precisamente su capacidad de recuperarse, que a pesar del uso, esta siempre debe regresar a su estado original. Para lograr esto hay que tener en cuenta los usos que se le van a dar a la espuma, pues es diferente si se va a fabricar un colchón, una silla de oficina, un cojín, etc. Según el uso determinado se debe escoger el tipo de espuma apropiado según la tabla de la norma NTC 2019. En ciertas ocasiones se pueden combinar dos tipos de espuma en un mismo artículo, por ejemplo se puede utilizar una espuma de media densidad, la cual se caracteriza por ser muy cómoda, con una espuma de alta densidad, para lograr la doble sensación, entre comodidad y soporte.. Es muy común confundir entre la elasticidad de una espuma y su densidad, pero estas dos propiedades no son necesariamente proporcionales entre si, es decir que entre mayor flexibilidad, no necesariamente se tiene mayor densidad. Como ocurre en el caso de la espuma gris y rosada, que tienen una densidad de 26 kg/m3, pero no poseen la misma flexibilidad, puesto que la dureza de la espuma gris es mucho menor, debido a su elasticidad.. Lastimosamente en muchos casos, algunos fabricantes que obran de mala fe, le cambian de color a la espuma con el fin de hacerla ver de mayor calidad, aunque en realidad su producción no haya requerido de la misma cantidad de materia prima que se hubiese necesitado en el procedimiento típico de una de alta calidad. Para evitar esto, muchos consumidores y fabricantes de espuma, optaron por solicitar el peso del módulo, bloque o lámina, para asegurarse que corresponda con el color de la misma. Esta práctica ha sido muy efectiva, aunque últimamente también se ha visto saboteada por medio de la inyección de sustancias que se cargan a la espuma para modificar su peso. Una de estas sustancias es. 24.

(25) II.05(20)88. el carbonato, el cual es utilizado con frecuencia en espumas diseñadas para el aislamiento, pero que en espumas flexibles hace perder su capacidad de resiliencia. Para identificar la presencia de esta sustancia se puede frotar la espuma para ver si sale un polvo amarillo, el cual es signo de que dicha espuma fue inyectada con carbonato.. Sin embargo, no solo los productores de espuma son los culpables de que se varíe el uso de estas, pues algunos fabricantes de colchones, muebles, cojinería, etc., utilizan espumas irregulares y más económicas para aumentar las ganancias sobre sus productos. En este caso es importante que estos fabricantes se concientizen de que la espuma se ha convertido en un insumo que con el tiempo ha reemplazado a otros materiales como los resortes y el algodón, entre otros, brindando así mayor comodidad y eficiencia en su trabajo de fabricación, y que si se da un mal uso a este elemento, gran parte de sus productos se verán afectados y por consiguiente se perderán futuras ventas.. Como conclusión, un tipo de espuma está definido por la densidad, que es la cantidad de materia en un volumen determinado, por la dureza, que es la resistencia que opone la espuma a una presión o fuerza aplicada sobre esta, por la elongación, que es la capacidad que tiene la espuma para estirarse sin sufrir daño alguno, y por la resiliencia que es la capacidad que tiene la espuma para regresar a su forma original.8. Finalmente, es necesario hacer énfasis en los problemas que han tenido en los últimos años los productores de espuma al utilizar insumos derivados del petróleo como el T.D.I. y el poliol, puesto que las fluctuaciones de la tasa de cambio han hecho que se presenten variaciones constantes en los precios de venta del material. No obstante, el principal problema es el de la falta de abastecimiento de dichos materiales, que imposibilita a las pequeñas plantas productoras el cumplimiento puntual de sus pedidos, lo que trae consigo la pérdida de sus clientes y pone en peligro su estabilidad económica. De acuerdo a algunas entrevistas con fabricantes de muebles y colchones, la única solución que han encontrado a 8. Artículo tomado de http://www.revista-mm.com/rev41/art9.htm. 25.

(26) II.05(20)88. la denominada “crisis de la espuma” es buscar otros insumos, que aunque disminuyen la calidad de sus productos, sirven para reducir en lo posible los costos ante las continuas alzas del material.. Esta crisis se presenta actualmente en la mayoría de países productores de espuma, debido a que no hay suficiente abastecimiento de T.D.I. y a que se han presentado otros problemas inesperados como el paso del huracán Rita por la costa oeste de los Estados Unidos. Esta catástrofe natural fue la causante del cierre temporal de la planta de Bayer ubicada en Baytown Texas, la cual provee T.D.I. 80 a nivel mundial y es una de las más importantes para el suministro nacional. Este es tan solo uno de los ejemplos que se presentan actualmente y que afectan seriamente el abastecimiento de este insumo en Colombia, lo cual se suma a la falta de capacidad económica de nuestras empresas para poder comprar grandes volúmenes de este químico y competir así con compañías de otros países por la adquisición del mismo.. Es por esto que los productores de espuma que utilizan los desechos para producir casata, no solo deben de buscar soluciones a la falta de abastecimiento de dichos químicos, sino que también deben buscar otros residuos para producir el material secundario, puesto que se trata de un producto que viene creciendo en ventas desde hace algunos años y para el cual también se está agotando su principal insumo, como es el retal de espuma.. 2.2 Casata La casata es un material secundario que solucionó el problema de las empresas fabricantes de espuma ante el creciente aumento de los residuos generados en su proceso productivo. Por tratarse de un derivado de los desechos de otro producto, su costo es mucho menor y sus propiedades son en algunos casos mejores, debido a que se pueden obtener bloques de densidad mucho mayor que los de la espuma convencional, por lo que sus aplicaciones han crecido ampliamente en las últimas décadas.. 26.

(27) II.05(20)88. En la actualidad existe un gran problema en lo referente al uso de residuos de espuma, debido a la escasez que se presenta de este material, como se vio anteriormente, por lo que los productores de casata han tenido que empezar a buscar nuevas alternativas para reemplazar la espuma por un insumo cuya disponibilidad sea mucho más estable y sus precios no fluctúen de forma inesperada.. 2.2.1 Definición y Clasificación La casata es un aglomerado de residuos de espuma de poliuretano triturados que conservan sus características físicas y químicas iniciales. Se forma por la mezcla de los residuos con químicos aglutinantes presentes en la producción de espuma (isocianato, poliol y estaño) y su posterior compactación en una máquina denominada casatera. Gracias a la forma en que se produce la relación entre densidad y precio del producto terminado es mucho mejor que la de cualquier poliuretano puro, por lo que su producción se ha extendido en los últimos años principalmente en las empresas productoras de espuma.. La forma de clasificar la casata es de acuerdo a su densidad que puede variar entre 70 y 125 kg/m3, aunque por lo general solo se produce de 120 kg/m3. A continuación se presentarán los componentes que se usan para producir casata y más adelante se mostrará en detalle el proceso productivo.. 2.2.2 Componentes Debido a su naturaleza de material secundario, en la producción de casata se utilizan únicamente dos componentes que le dan las características físicas y químicas adecuadas para que pueda ser utilizada en los diferentes usos que se le den. Por una parte se deben seleccionar los residuos de espuma que no hayan perdido ninguna de las características físicas y químicas del material puro y que tampoco hayan sido contaminados de alguna manera durante el proceso productivo. Así mismo se debe hacer una mezcla entre T.D.I 80, poliol y estaño que sirve como aglutinante de los residuos y le da al producto la consistencia adecuada para que pueda ser transformado y haga parte de otros procesos productivos como el de los colchones.. 27.

(28) II.05(20)88. Como se vio en la descripción de los componentes de la espuma, el isocianato, poliol y estaño son químicos derivados del petróleo que dependen de la oferta mundial y de la fluctuación de la tasa de cambio. Así mismo, el precio del retal de espuma ha presentado un aumento considerable derivado de la variación en el precio y la disponibilidad del producto puro, al igual que del aumento de las empresas que han decidido emplear estos residuos en la fabricación de casata. A continuación se muestra la evolución de los precios de un kilo de residuos de espuma en contraste con la cantidad de empresas que han decido empezar a producir casata en Colombia.. Precio de un kilo. Cantidad de empresas. de casata ($). de casata. Enero de 2003. 800. 3. Julio de 2003. 1000. 4. Enero de 2004. 1300. 6. Julio de 2004. 1950. 7. Enero de 2005. 2600. 8. Julio de 2005. 3050. 10. Enero de 2006. 3500. 12. Fecha. 2.2.3 Proceso Productivo El proceso productivo de la casata es mucho más sencillo que el de la espuma, debido a que no necesita la misma cantidad de materiales, sino que simplemente utiliza una mezcla de químicos como aglutinante y los residuos de los diferentes procesos de corte de la espuma como estructura. La maquinaria utilizada consiste en una tolva con un eje de aletas que revuelve la espuma con el pegante y de una presa que comprime la mezcla en un cajón similar al de la espuma.. El proceso comienza con la desintegración del retal de espuma en una trituradora para homogeneizar su tamaño y detectar si hay alguna impureza que impida reutilizarlo. Luego. 28.

(29) II.05(20)88. de triturados, los residuos son vaciados en una tolva en la que también se adicionan los químicos aglutinantes que se distribuyen de la siguiente forma: Para 250 kilos de casata (densidad = 120 kg/m3) Cantidad de retal de espuma. 255 kilos. Cantidad de T.D.I. 80. 15 kilos. Cantidad de Poliol. 15 kilos. Cantidad de Estaño. 0,05 kilos. En la tolva se revuelven los residuos con el químico aglutinante por aproximadamente 10 minutos, alcanzando hasta 300 revoluciones por minuto. Luego de esto se vierte la mezcla en un molde de entre 100 y 140 centímetros de ancho por 190 centímetros de largo y una altura variable entre 50 y 80 centímetros en el que se comprime con una presa por 30 minutos y se asegura con una tapa para poder quitar la presa. Finalmente empieza el proceso de prensado en el que se debe dejar el bloque completamente quieto con la tapa por 12 horas hasta que la casata quede compacta y mantenga de forma estable todas sus propiedades físicas para que pueda ser cortada sin que el material se deforme.. Con esto termina el proceso productivo de la casata, en el que se aprovechan los residuos de la espuma para desarrollar un nuevo material que para ciertas aplicaciones tiene algunas características mejores que las de la espuma pura y que en los últimos años ha empezado a tener una gran variedad de usos.. 2.2.4 Principales Características del Producto Como se mencionaba anteriormente, actualmente la casata tiene un extenso uso en la industria, puesto que el valor de producción es menor y se presta para muchas utilidades como: •. Tapicería general. •. Para amortiguar la dureza de asientos de todas clases (automóviles, camiones, trenes, etc.). 29.

(30) II.05(20)88. •. Colchones. •. Sofás. •. Cojines. •. Almohadas. •. Sillas. •. Cunas de niños. •. Colchonetas deportivas (pista de saltos, salas de judo, de gimnasia, etc.,). El uso de la casata se puede dividir en los siguientes cuatro sectores: amortiguamiento, superficie de descanso, aislante térmico y aislante acústico. En la siguiente tabla se puede ver la clase de producto que pertenece a cada uso y el país en que se fabrica:. Uso. Producto. Amortiguamiento. País. España. Alfombrilla de entrenamiento para artes marciales (www.decathlon.es). Brasil. Colchoneta para gimnasia. 30.

(31) II.05(20)88. (www.spandex.com.br). España. Tatami (www.emd.es). Brasil. Colchón (www.americanflex.com.br) Superficie de descanso. Colombia. Módulos para muebles y colchones (Espumflex Ltda.). Argentina. Aislante térmico. 31.

(32) II.05(20)88. Bajoalfombra compactado (www.jazminalfombras.com.ar). Aislante acústico. España. Placas para aislamiento acústico (www.icoa.es). España. Panel tricapa para aislamiento acústico (www.composan.com). 32.

(33) II.05(20)88. España. Aglomerado para suelos y falsos techos (www.knaufinsulation.net). En muchas ocasiones la casata se mezcla en un mismo producto con la espuma flexible, con el fin de dar mayor resistencia, pero a la vez también mucha comodidad. Tal es el caso de los colchones, colchonetas, muebles, y la cojinería en general de los vehículos de servicio público como buses y busetas.. Finalmente, cabe resaltar la crisis del sector ocasionada por la falta de abastecimiento de los químicos para la producción de espuma, como se vio anteriormente, por lo que al momento de montar una planta productora de casata se debe tener en cuenta la disposición de insumos a fin de poder cumplir adecuadamente los pedidos que se tengan. Es por tal razón que esta investigación cobra importancia, puesto que se busca la forma de aprovechar los desechos de otros procesos industriales para darle solución al principal problema de una industria que crece a un ritmo cada vez más acelerado, pero que se puede empezar a estancar por falta de suministros.. 2.3 Colchón Los colchones son productos que llegan directamente al consumidor final, por lo que deben tener características más específicas que la espuma y la casata. En este sentido, se trata de un bien que resulta del ensamble de diferentes insumos con propiedades específicas, cuyo fin principal es el proporcionar una superficie cómoda para que las personas puedan descansar adecuadamente.. 33.

(34) II.05(20)88. El mercado actual presenta múltiples variaciones en cuanto a la presentación, materiales, tamaños y demás características que le dan valor agregado a los colchones. Por esta razón, la investigación se centrará en los productos fabricados a base de casata, por ser un componente con múltiples opciones de estudio y diferentes alternativas para su formulación y producción.. Los colchones que se van a estudiar tienen un corazón de casata de aproximadamente 10 centímetros de ancho y dos superficies de espuma que lo envuelven de por lo menos 3 centímetros cada una. El forro de tela recubre todas las caras de esta figura y pueden llevar broches cocidos o con cremallera, de acuerdo a las preferencias del consumidor final.. 2.3.1 Definición y Clasificación El colchón es una pieza flexible que se coloca sobre la cama y sirve para brindar comodidad al dormir.9 Se pueden clasificar de acuerdo al material del que este hecho su “corazón”, que es el termino con el que se denomina la estructura central del producto. En la mayoría de países existen los mismos tipos de colchones, aunque de acuerdo a la disponibilidad de recursos de la región se prefieren unos materiales a otros.. En Colombia los principales materiales para fabricar el corazón de los colchones son los resortes, la casata, el algodón industrial y la espuma, aunque este último puede clasificarse como colchoneta. También se encuentran en el mercado colchones de icopor, agua, fibra de coco y colchones inflables, aunque no son muy comunes debido a sus altos costos o a que no son muy conocidos a nivel comercial.. Como la investigación hace referencia a los colchones cuyo corazón es de casata, el proceso productivo solo tendrá en cuenta este tipo de producto y presentará la forma en que se fabrican en la mayoría de empresas colombianas.. 9. Definición encontrada en http://es.wikipedia.org/wiki/ColchÃ³n. 34.

(35) II.05(20)88. 2.3.2 Componentes El colchón es un producto que ensambla diferentes materiales terminados para formar una superficie cómoda para descansar, por lo que su costo puede variar significativamente de un productor a otro. Los colchones de casata, además del corazón, tienen dos láminas de espuma a ambos lados, conocidas como suavizantes, que sirven para disminuir la dureza y aumentar la sensación de comodidad. La densidad de estas láminas depende de que tan duro quiera el colchón el usuario y que tanto cambie el precio al variarla. Para pegar la espuma con la casata se utiliza un pegante industrial que no debe dejar malos olores al producto terminado.. En este punto es muy importante diferenciar las características que deben tener el corazón y los suavizantes, debido a que cumplen una función diferente en el producto terminado. Por una parte, el corazón debe tener una densidad superior a los 70 kg/m3 para poder resistir adecuadamente el peso de las personas durante el tiempo de uso del colchón y no debe superar los 140 kg/m3 para que no resulte un producto tan pesado y difícil de transportar. A diferencia del corazón, la densidad de los suavizantes no debe superar los 50 kg/m3 para poderle brindar al usuario una agradable sensación de confort. Así mismo, ambos componentes deben tener una capacidad para recuperar su forma acorde con el peso de cada persona, es decir que la resiliencia no puede ser igual para todos los usuarios, sino que debería ser determinada de acuerdo a las características físicas y a otras consideraciones médicas para cada caso. No obstante, esto generalmente no se tiene en cuenta en Colombia, debido a los costos en que se tendría que incurrir para hacer este tipo de estudio, por lo que la mayoría de estructuras de los colchones en el país son muy similares entre sí.. La siguiente gráfica muestra la estructura de un colchón cuyo corazón es de casata y sus superficies suavizantes de espuma:. 35.

(36) II.05(20)88. Suavizante superior: espuma blanca de densidad 23 kg/m3. Corazón: casata de densidad 120 kg/m3. Suavizante inferior: espuma blanca de densidad 23 kg/m3. De acuerdo al precio del colchón el forro puede variar significativamente ofreciéndole al usuario diferentes colores, texturas y calidad de las telas. Generalmente se utiliza tela acolchada con espuma continua de dos milímetros para aumentar la resiliencia del colchón. El cierre del forro puede ser con cremallera, broche o costura de acuerdo a las especificaciones del fabricante y las exigencias del cliente.. Al igual que todos los productos destinados al descanso, los colchones pueden tener diferentes complementos para aumentar su valor agregado. Actualmente hay dos muy comunes que son los respiradores (pequeñas celdas de plástico que se ponen a los costados del colchón, por las que circula el aire) y el pillowtop (lamina de espuma que se pone encima del colchón a modo de colchoneta), aunque cada productor busca ofrecer una característica nueva para diferenciarse de la competencia.. 2.3.3 Proceso Productivo El proceso productivo del colchón empieza por el corte de los diferentes materiales al tamaño que se desea obtener el producto terminado. Por un lado se corta la espuma y la casata con el largo y ancho indicado de acuerdo a la siguiente tabla:. 36.

(37) II.05(20)88. Tipo de colchón. Dimensiones (cms). Sencillo. 90 x 190. Semidoble. 120x 190. Doble. 140 x 190. El grosor de la casata varía entre 10 y 15 centímetros y el de las láminas de espuma entre 3 y 5 centímetros. Luego se pegan los dos materiales y mientras seca el pegante se confecciona el forro con las medidas indicadas. Para poder ensamblar el colchón se deja la cara superior del forro sin sellar, por la que se introducirá la estructura del mismo (casata con espuma por ambos lados). Luego de colocar la estructura dentro del forro se termina de sellar el colchón con una máquina cerradora de colchones industrial que une la cara superior con el resto del forro.. El proceso puede variar de acuerdo a las características adicionales que tenga el colchón y que se van ensamblando en las diferentes etapas de la fabricación.. 2.3.4 Principales Características del Producto La función primordial de un colchón es prestar apoyo a toda la columna, sin importar la posición en que esté acostada la persona. Para lograr esta función, el colchón no debe ser ni muy duro, ni muy blando, dado que si es duro hace que la espalda este tensionada, y si es blando hará que la espalda cuelgue y los músculos se tensen para reponer la posición natural, y como consecuencia el cuerpo no descanse durante el sueño.. Existen varios tipos de colchones, que se pueden acoplar mejor a las necesidades de la persona, dentro de los cuales se encuentran los de muelles, de látex, viscoelásticos y viscolátex.. 37.

(38) II.05(20)88. Los colchones de muelles ofrecen distintos grados de firmeza según las capas que tengan entre la carcasa de muelles y la tela exterior. Dependiendo el tipo de muelle que lleven se pueden categorizar en biónico; calidad media-baja, ensacados; calidad media, o de hilo continuo; calidad alta.. El colchón de látex se caracteriza por ser indeformable, lo que garantiza un buen descanso en cualquier posición en la que se duerma. Por lo general estos colchones son antialérgicos y como carecen de cargas eléctricas, son resistentes al polvo y a la suciedad. Otra gran ventaja es que son atérmicos, es decir que se adaptan a la temperatura del cuerpo. Son muy recomendados para las personas que sudan mucho mientras duermen o para aquellas que tienen que pasar mucho tiempo en la cama. Estos colchones se pueden lavar, puesto que su núcleo soporta la hidrólisis, esto permite que se pueda utilizar el jabón o el vapor en su limpieza.. Los colchones viscoelásticos son muy parecidos en propiedades a los de látex, la diferencia se centra en que estos en su núcleo están formados por dos partes; en la parte superior se encuentra la parte viscoelástica, la cual se adapta mejor al cuerpo de una forma muy agradable que da a la persona sensación de ingravidez. Y la parte inferior actúa solo como soporte, y en consecuencia es más dura. Este colchón se podría definir como el de la comodidad perfecta entre los colchones de muelles y los de látex.. También existen los colchones de viscolátex, los cuales tienen la misma calidad de los viscoelásticos, pero con la diferencia que estos se pueden utilizar por sus dos caras, puesto que su centro de soporte está hecho en látex.10. Hoy en día los colchones están hechos para una duración de entre 8 y 10 años, pasado este tiempo los acolchados, muelles, bloque de latex, etc., ya no tendrán el mismo comportamiento y no ofrecerán el mismo soporte por el cual se les compró. Es posible que muchos de estos sigan con el mismo aspecto en términos generales, pero el interior ya no es 10. Articulo tomado de http://www.latiendahome.com/reportajes/03-eleccion-descanso.html. 38.

(39) II.05(20)88. igual, puesto que los acolchados ceden, los muelles bajan y las espumas se deshacen con el pasar de los años.11. Aunque hoy en día la mayoría de colchones se fabrican para evitar la acumulación de bacterias, es muy común ver un pequeño animal microscópico en muchos de los colchones que ya tienen un tiempo de uso. Dichos animales se conocen como ácaros y son artrópodos microscópicos con un tamaño entre 0,25 y 0,35 micras. Estos microbios se demoran 25 días en crecer desde su nacimiento, hasta llegar a su etapa adulta al contar con una temperatura óptima entre los 20 y los 30 ºC, y una humedad entre el 70% y el 80%, la cual es el factor más importante para determinar el grado de infestación acarina. Gracias a estas condiciones es que los colchones se convierten en el hábitat ideal de los ácaros, pues en estos sitios encuentran los 3 elementos que les permiten vivir: humedad y calor generados por el sudor de las personas, y alimento, que en este caso son las escamas de la piel humana.. El verdadero riesgo de convivir con estos animales se centra en la alergia que ellos pueden causarle a las personas, debido a que las partículas fecales que producen son su principal fuente de alergenos. Cada ácaro produce unas 20 partículas fecales diarias, y aunque muera, estas partículas continúan ocasionado síntomas alérgicos, como por ejemplo el asma. Existen varias formas de prevenir la proliferación de ácaros, dentro de ellas están: •. Lavar semanalmente las fundas de de almohadas y colchones.. •. Limpiar, sin levantar polvo, con un trapo húmedo o bien con bayetas especiales.. •. Limpiar cuidadosamente con aspiradoras con filtros HEPA (filtros de alta captación), por lo menos una vez por semana.. •. 11. No dormir en habitaciones que tengan alfombra.. Tomado de http://www.maceinweb.com/ayudacolchon.htm. 39.

(40) II.05(20)88. 3. ESTADO ACTUAL DE LAS INVESTIGACIONES Y APLICACIONES DE LA CASATA. La historia de los poliuretanos destinados a la fabricación de accesorios para el descanso del hombre se ha basado en la búsqueda de nuevos materiales que se adapten a las necesidades del mercado por productos que brinden a los usuarios mayor comodidad y confort. Es así como se han desarrollado diferentes líneas de colchones en las que se buscan satisfacer necesidades específicas en cuanto a comodidad, salud, tamaño, higiene y precio se refiere. En ese sentido se han realizado investigaciones que buscan la producción de materiales que cumplan los requisitos exigidos y que además se puedan fabricar a menores costos, teniendo a la casata como uno de los resultados más importantes, debido a que logra ofrecer gran densidad de forma más económica que la espuma, además de solucionar uno de los grandes problemas de este tipo de empresas en lo referente al manejo de los desperdicios de los diferentes procesos productivos. No obstante, la documentación que existe al respecto generalmente es hecha por cada empresa y no se divulga de forma científica o comercial, puesto que en muchos casos es una de las ventajas competitivas que se tiene, por lo que es muy difícil establecer con exactitud el estado en que se encuentran las investigaciones de este material. Sin embargo, el análisis de los diferentes productos que utilizan casata es una muy buena aproximación para determinar que innovaciones se han hecho al respecto y hacia donde va el mercado de acuerdo a las tendencias que se están presentando actualmente.. Para analizar las diferentes innovaciones que se han hecho, así como las tendencias que presenta el mercado actual, se clasificaran los productos de acuerdo a la función que cumpla la casata, para poder determinar que ha cambiado respecto a la producción tradicional que se tenía y a los insumos que se utilizaban originalmente. De esta forma se podrá identificar la relación existente entre las aplicaciones que tiene el material y las nuevas alternativas que se hayan desarrollado para disminuir costos, mejorar su rendimiento o utilizarlo en nuevos productos.. 40.

(41) II.05(20)88. De acuerdo a lo que se ha visto hasta el momento uno de los principales usos que tiene la casata es servir como superficie para diferentes productos destinados al descanso de las personas como sillas, sofás y diferentes tipos de muebles. Se busca que el material tenga la densidad adecuada para proteger la salud de las personas y brindarle al mismo tiempo una sensación de comodidad y confort agradables para poder descansar. Para este primer grupo de productos que usan la casata con el mismo fin no ha habido hasta el momento grandes desarrollos tecnológicos, debido a que los residuos de la espuma se adaptan perfectamente al proceso productivo y se obtienen muy buenos resultados.. En el caso específico de los colchones se debe tener en cuenta la idea que se ha generalizado en el mercado colombiano respecto al peso que deben tener los que son de tipo ortopédico, pues se cree que para que cumplan las características necesarias deben ser muy pesados.12 Esto limita las investigaciones que se puedan hacer con la casata, debido a que se debe obtener un material que siga con la misma línea de peso del actual y que a su vez ofrezca una densidad y una sensación de comodidad adecuadas para el descanso de las personas. Por esta razón es que se han prefiriendo hasta el momento los residuos de la espuma, aunque desde hace algunos años los productores de casata han empezado a investigar con otros componentes para disminuir el precio del producto terminado, buscando así un factor de competitividad que les permita hacer frente a la incertidumbre en los precios de los insumos derivada de la fluctuación del dólar y la escasez de los químicos aglutinantes. Así mismo se han empezado a investigar sobre diferentes alternativas para reemplazar dichos químicos sin obtener hasta el momento algún resultado exitoso.. Uno de los desarrollos sobre el cual se ha investigado en diferentes empresas es el caso de los desechos de E.V.A. (Etil Vinil Acetato), con los cuales se logra reemplazar un porcentaje de los residuos de espuma y aminorar así los costos de producción. En este caso el material sustituto sirve únicamente para reemplazar el tradicional, pero no ofrece. 12. Entrevista con el gerente general de Espumflex Ltda.. 41.

(42) II.05(20)88. ninguna ventaja en cuanto a las características físicas del producto terminado, por lo que no se le ha encontrado otro uso diferente.. De acuerdo a las entrevistas con algunos productores de casata, también se intentó probar alguna vez con residuos de icopor, con los que se obtuvieron resultados relativamente exitosos. Sin embargo, no se pudo seguir utilizando, debido a que el pegante con que este se adhería a la espuma para formar los colchones, reducía el tamaño de los pedazos de icopor e imposibilitaba utilizarlo en este tipo de productos. En capítulos posteriores se profundizará en estos temas, debido a que uno de los principales objetivos de la investigación es precisamente analizar otro tipo de residuos para la casata destinada a la fabricación de colchones.. A diferencia de otros países, la mayoría de casata que se produce en Colombia se utiliza en la fabricación de colchones y muebles, debido a que por lo general las empresas que disponen de la tecnología necesaria son las mismas que producen espuma y a su vez la utilizan para productos destinados al descanso, por lo que el mercado se ha restringido en su gran mayoría en torno a estos productos y no se han explorado otras alternativas que podrían ser igual de rentables. No obstante, como el objetivo de este capítulo es presentar las diferentes investigaciones y aplicaciones que se han hecho con la casata, se analizarán otros usos que se le han dado en diferentes países para estudiar el estado de dichas investigaciones y la forma en que el material se ha transformado a lo largo de los años.13. Uno de los usos más extendidos en países como España es el de recubrimiento a diferentes objetos deportivos y didácticos como protección para las personas que utilizan dichos productos. La ventaja de utilizar casata radica en la dureza que se puede obtener a costos mucho menores que los de otros materiales puros como caucho, plástico o espuma. También es de gran utilidad que tenga una gran dureza al tiempo que tenga alta resiliencia para poder amortiguar los golpes o manipulaciones que se le hagan al producto. En este sentido sería preferible utilizar un material liviano, debido a que se trata de productos como 13. Para este estudio se analizó la publicidad de diferentes empresas en Internet.. 42.

(43) II.05(20)88. caballetes, colchonetas y juguetes para niños que por lo general son transportados a diferentes lugares, a diferencia de los colchones y sillones que por lo general ocupan el mismo lugar casi todo el tiempo. De esta forma la limitante estaría en no perder la resistencia ni la dureza al disminuir el peso y aumentar la resiliencia hasta niveles que sean adecuados para el uso que se les vaya dar a los productos terminados.. Otra de las aplicaciones que se tiene y que aún no se ha desarrollado de forma extensiva en Colombia es en el sector de la construcción como aislante sonoro para separar diferentes lugares de un mismo recinto, para lo que se instala con otros componentes entre las paredes que dividen las habitaciones o salas de una edificación. La ventaja de la casata en este caso esta en su composición físico-química especial para este tipo de uso, por lo que se podría variar la cantidad de residuos de espuma siempre y cuando se mantuvieran los mismos resultados. Las investigaciones en este tipo de productos están encaminadas hacia la reducción de costos, el estudio de nuevos materiales que puedan servir como complemento a la casata y el rediseño de los paneles para que cumplan una mejor función.. El último grupo de productos que utilizan casata es el de los tapetes, para los que este material se convierte en un aislante térmico muy efectivo. A pesar de que en Colombia este mercado no tenga un desarrollo lo suficientemente grande, en países como Argentina los tapetes con casata se ofrecen a un mayor precio que los convencionales debido a que son ideales para evitar el frío en habitaciones, salas y diferentes lugares de las construcciones. En este caso los residuos de la espuma brindan los mejores resultados debido a que la densidad y dureza del producto terminado son adecuadas para el uso que se le va a dar, por lo que no hay ninguna empresa que ofrezca tapetes con casata fabricada con otro tipo de residuos. Al igual que los anteriores grupos de productos, la tendencia en este sector está en la disminución de los costos de producción, por lo que se podrían aprovechar investigaciones como esta para obtener una nueva ventaja competitiva que le permita a las empresas entrar a nuevos mercados o desarrollar nuevos productos.. 43.