Universidad Católica ‹‹Nuestra Señora de la Asunción››
Facultad de Ciencias y Tecnología
Año 2017
TESIS DE GRADO
INGENIERÍA INDUSTRIAL
TEMA:
“
Estudio de Viabilidad de una
Industria Productora de Polvo de
Caucho a partir de Neumáticos Usados”
RESÚMEN EJECUTIVO
Asesor:
Prof. Ing. Sergio Oddone
Alumnos: Lizza María Cabral Ferraro
Jhenifer Thays Da Silva
ESTUDIO DE VIABILIDAD DE UNA INDUSTRIA PRODUCTORA DE POLVO DE CAUCHO A PARTIR DE NEUMÁTICOS USADOS
Lizza María Cabral Ferraro; Jhenifer Thays Da Silva Meürer
Facultad de Ciencias y Tecnología, Universidad Católica “Nuestra Señora de la Asunción” Tte. Cantalupi y G. Molinas, Asunción, Paraguay
Teléfono: 595 21 334650 Fax: 595 21 311820 e-mail: lizzacabralf@gmail.com e-mail: jhenifer_meurer@hotmail.com
1 RESUMEN
El proyecto consiste en realizar un estudio de la factibilidad técnica y financiera de la obtención de polvo de caucho, a partir de neumáticos fuera de uso, de manera a dar una disposición final adecuada a este residuo que actualmente es depositado sin tratamiento previo
en vertederos y otros lugares en los que representan un peligro ambiental y social. El proyecto desarrollado propone el diseño de una planta industrial, que tiene como fin la
obtención de polvo de caucho, mediante procesos de trituración y molienda, con las características adecuadas para su utilización en infinidad de nuevos productos. Con la venta del servicio de disposición final, se ofrece una solución alternativa a las empresas que deben encargarse de los neumáticos, una vez que estos lleguen al final de su
vida útil.
Palabras clave: Polvo de caucho, planta industrial, neumáticos fuera de uso.
ABSTRACT
The project consists of carrying out a study of the technical and financial feasibility of obtaining rubber powder from tires that are no longer in use. This is intended to give an adequate final disposal to this waste that is currently disposed without previous treatment in
landfills and other places, where they represent an environmental and social hazard. The developed project proposes the design of an industrial plant, whose purpose is to obtain rubber powder by crushing and grinding processes, with the suitable characteristics for use in
many new products.
With the sale of the final disposal service, an alternative solution is offered to the companies that must take care of the tires once these reach the end of their useful life.
2 INTRODUCCIÓN
El problema objeto de estudio es la excesiva cantidad de neumáticos fuera de uso existente en el país y la que se sigue generando día a día. Los mismos son almacenados de forma incorrecta, no se les da una disposición final adecuada ni existe un control riguroso que evite las malas prácticas. Esto genera una serie de problemas ambientales y sociales además de ser un residuo de gran valor que no es aprovechado.
El proyecto propone una solución a largo plazo para el problema descripto, creando una planta industrial procesadora de neumáticos que logre obtener polvo de caucho con las características necesarias para ser incluidos en nuevos procesos productivos y así elaborar nuevos productos.
3 OBJETIVOS
3.1 OBJETIVO GENERAL
• Realizar un estudio de viabilidad técnica y económica de una planta industrial productora de polvo de caucho a partir del reciclaje de neumáticos usados en Paraguay.
3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Investigar sobre las técnicas, métodos y/o tecnologías utilizadas para la valorización de los neumáticos usados.
• Identificar los impactos ambientales y sociales generados por los neumáticos usados.
• Realizar la identificación de los beneficios de la aplicación del polvo de caucho como materia para otros productos.
• Analizar la situación del mercado de los neumáticos usados.
• Realizar el diseño de una planta industrial productora de polvo de caucho a partir de neumáticos usados.
• Evaluar la rentabilidad de la planta industrial productora de polvo de caucho a partir de neumáticos usados.
4 DESARROLLO Y RESULTADOS
Para la realización del proyecto fueron realizados los siguientes estudios:
Estudio de mercado: Se realizó una proyección de la cantidad estimada de neumáticos generados por año, llegando a la conclusión de que se contará con la cantidad de materia prima necesaria para operar en la planta.
Estudio de la demanda: Se observó un crecimiento de la cantidad de rutas asfaltadas en el Paraguay por año. A partir de los datos obtenidos promediando las cantidades, se determinó el mercado a cuál se quiere ingresar y el porcentaje de penetración anual.
Estudio ambiental: Se analizan los aspectos ambientales de cada salida del proceso utilizando la metodología propuesta por el Centro Nacional de Tecnologías Limpias de Brasil descripta en el Manual de Producción Más Limpia-CNTL- SENAI. En base al análisis se toman las siguientes medidas:
• Utilizar equipos de seguridad personal y respetar los mantenimientos de equipos recomendados por el fabricante para mitigar los ruidos producidos por las máquinas.
• Comercializar los subproductos del proceso productivo.
• Prever la ventilación y aislación de calor en el diseño de la planta.
Obtención de la materia prima: Se obtiene a través de la venta de un servicio de disposición final, que consiste en el almacenamiento temporal y posterior trituración de los neumáticos recepcionados en la planta por el valor de 1 USD + IVA por unidad.
Determinación de máquinas y equipos: Se selecciona la maquinaria para la transformación del neumático en polvo y la separación de los componentes de la materia prima, atendiendo la recomendación del representante en Paraguay de la marca China Tian Hao, luego de realizar comparación de costos con otras de mayor automatización. Para la determinación, también se realizó benchmarking con otras empresas del rubro.
Listado de máquinas y equipos por proceso:
Para la limpieza se utilizará:
Para el proceso de 1ra reducción de tamaño se utilizará:
• 1 Destalonadora.
• 1 Separador de caucho y talón.
• 1 cortadora de tiras.
• 1 trituradora de bloques.
Para el proceso de molienda y separación de componentes se utilizará:
• 2 cintas transportadoras.
• 1 Molino de cilindros.
• 2 cribas vibratorias.
• 2 separadores magnéticos.
• 1 separador de fibras. Proceso productivo:
1. Recepción y selección de neumáticos fuera de uso: Se realizará un control de las
condiciones en que se encuentren los neumáticos a fin de realizar algún acondicionamiento previo si fuese necesario, o analizar la posibilidad de reutilizarlos.
Finalmente, aquellas cubiertas enteras que por algún motivo no serán procesadas al momento de ser acopiadas deberán ser almacenadas bajo condiciones ambiental e industrialmente seguras.
2. Limpieza y desinfección de los neumáticos en desuso: Todos los neumáticos que finalmente serán triturados deben pasar por una limpieza y desinfección para garantizar la calidad del producto final y evitar que durante el almacenamiento se generen plagas.
Optamos por realizar la limpieza en seco para evitar la utilización del agua y posterior generación de efluentes líquidos y su tratamiento requerido antes de su vertido a la red pública.
3. Almacenamiento: Se debe tener en cuenta almacenar los neumáticos bajo techo y adoptar
uno de los tipos de almacenamiento Figura 4.3 (A: Intercalados B: Entrelazados) además de las recomendaciones que se observan en la Tabla 4.1 propuestas por las Directrices Técnicas para la Protección del Medio Ambiente y Gestión de Neumáticos Usados y de Residuos de las Naciones Unidas.
Con esto se logra utilizar mejor el espacio disponible, evitar posibles derrumbes mejorar el control del orden y limpieza y minimizar el riesgo de existencia de plagas en el depósito.
4. Extracción del Talón: Es necesario extraer el talón de acero del neumático para introducirlo en las siguientes máquinas que conforman el proceso productivo. El neumático es introducido y ajustado de manera manual a la destalonadora, como producto de este proceso se tiene por un lado los flancos y banda de rodamiento libre del talón de acero y una parte que contiene el talón pero aún conserva una cantidad de caucho, la cual es separada a través de la separadora de talón y caucho por medio de compresión de dos ejes paralelos.
5. Corte: Permite obtener tiras de los neumáticos para luego introducirlas en la trituradora, en
este proceso partes de los neumáticos ya sin el talón son introducidas a la cortadora de manera manual.
6. Trituración: Luego de la extracción del talón y la obtención de tiras de neumáticos a
través del corte se realiza el picado o trituración de las mismas hasta obtener bloques de 40 x 40 mm, sólo implica una transformación física de la materia sin alterar su naturaleza ni separar sus componentes.
7. Molienda: Proceso que permite la reducción de tamaño de los bloques de 40 x 40 mm que
ingresan a los cilindros hasta obtener polvo del caucho. El producto ingresa a un molino de cilindros que por compresión disminuye el tamaño de los bloques, lo resultante de este proceso cae a una criba vibratoria para ser tamizado y transferido a las otras etapas del proceso productivo.
8. Tamizado: A través de los tamices ubicados en la criba vibratoria se selecciona el polvo
que seguirá en el proceso productivo, todo producto que no resulte del tamaño específico a ser necesario es recirculado hasta adquirir el tamaño de la granulometría recomendada a fin de aportar de la mejor forma posible sus propiedades al futuro pavimento a ser elaborado.
9. Separación de los componentes del neumático: En esta etapa el caucho es separado de
los demás componentes, que son las fibras textiles y el acero.
La separación del acero se realiza con dos separadores magnéticos dispuestos sobre las cintas transportadoras.
La separación de la fibra textil fina se realiza luego de la separación del acero, se adopta el flujo de aire para realizar la separación, el polvo de caucho resultante de este proceso ya es el producto final y está listo para ser almacenado.
Los subproductos de este proceso (fibra textil y acero) son almacenados en bolsas para su posterior venta o disposición final adecuada.
10. Empaquetado y almacenado: Finalmente una vez obtenido el polvo del neumático en la
granulometría requerida se procederá al empaquetado del producto final en bolsas con capacidad de 1 Tn y con dimensiones de 0.90 x 1,20 m de base según las especificaciones del fabricante.
Flujograma del proceso productivo:
Flujograma: Proceso productivo del polvo de caucho.
Fuente: Elaboración propia.
Diseño de la planta: Se realizó el diseño teniendo en cuenta el flujo del proceso productivo para la ubicación de las máquinas y de los depósitos entradas y salidas, asegurando que exista el menor desplazamiento posible y se mantenga un orden establecido. Para dimensionar los depósitos, se tuvo en cuenta las buenas prácticas de almacenamiento del PNUMA (Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente), tanto para el producto terminado como para la materia prima.
Figura: Layout de la Planta.
Fuente: Elaboración propia.
Estudio financiero: Para determinar la rentabilidad de la planta se elaboró un flujo de caja con un horizonte a diez años, teniendo en cuenta todos los ingresos y egresos del periodo en estudio.
Tomando una Taza Mínima Atractiva de Retorno de 25%; se obtuvo el Valor Actual Neto de 294.463 USD y una Taza Interna de Retorno de 113%.
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El objetivo principal de este trabajo final de grado fue realizar un estudio de viabilidad técnica y económica de una planta industrial productora de polvo de caucho a partir del reciclaje de neumáticos usados en Paraguay, lo cual se logró con el cumplimiento de los objetivos específicos que permitió demostrar que es viable la implementación de dicha planta y comprobando también la existencia de un mercado para ofrecer este tipo de producto.
Este trabajo permitió identificar y analizar los problemas generados por los neumáticos fuera de uso que no son aprovechados ni dispuestos de la manera correcta y se han investigado sobre las técnicas y/o métodos de valorización de los neumáticos fuera de uso conocidas y utilizadas, de entre ellas se optó por el tratamiento mecánico hasta la obtención de polvo de neumático por ser una opción amigable con el medio ambiente y por la oportunidad de inserción en el mercado a través de su utilización en las mezclas bituminosas, ya que sus fabricantes fueron identificados como uno de los consumidores finales más factibles.
La utilización del polvo de caucho en mezclas bituminosas es motivo de investigación a nivel mundial y muy utilizado en otros países por lo que se pudieron identificar los beneficios tanto en los costos relacionados al mantenimiento, mejora en las propiedades mecánicas, disminución del nivel de ruido generado en las carreteras entre otros detallados en este proyecto, sin mencionar el gran beneficio en el sector ambiental y social ya que se apuesta en la reutilización de algo que hoy es considerado un residuo, utilizando procesos productivos que no generan impactos significativos al medio ambiente, mitigando el riesgo de proliferación de enfermedades como el dengue, chikungunya, fiebre amarilla y el zika. Con la implementación de esta planta industrial se logrará la disminución de la cantidad en 1.310,6 toneladas por año de residuos de neumáticos usados que constituirían un pasivo ambiental con las ya mencionadas consecuencias.
En el estudio de mercado se observó la existencia de un crecimiento anual de la construcción de rutas asfaltadas y considerando una prudente participación en el mercado ya es posible obtener resultados favorables, se estima que para cada kilómetro de ruta asfalta construida empleando el polvo de caucho como componente en hasta 1% de los áridos de la mezcla se podría llegar a utilizar hasta 1.670 neumáticos usados. Mediante las proyecciones realizadas y la investigación sobre cuales actividades se llevan a cabo hoy en día se afirma la disponibilidad de materia prima para llevar a cabo el proyecto y el escaso aprovechamiento de este residuo a nivel nacional.
El estudio financiero detalla todas las inversiones en maquinarias y obras civiles que deberán llevarse a cabo para poder cumplir con las exigencias técnicas definidas en el estudio técnico.
Al mismo tiempo, se especifican los diferentes tipos de costos necesarios para producir polvo de caucho. Los detalles de los ingresos y egresos del proyecto son verificados en el flujo de caja.
Utilizando las herramientas financieras de VAN (Valor Actual Neto) y TIR (Tasa Interna de Retorno), obtuvimos un resultado positivo de 294.463 USD para el VAN y una TIR de 113% muy por encima de las tasas de los bancos a nivel nacional, por lo tanto, se llega a la conclusión del que proyecto es rentable y atractivo.
La realización del análisis de sensibilidad demostró que el principal factor que podría afectar de manera negativa al proyecto si se genera un incremento del 20% sería el factor de costos de producción, lo que produciría que el VAN disminuya hasta alcanzar 243.307 USD con una TIR de 89 %, lo que demuestra que de igual manera el proyecto se muestra rentable.
Consideramos que impulsados por la creación de legislaciones que exijan la incorporación de este producto en las mezclas bituminosas como las existentes en otros países, la demanda y todos los estudios volcados a este tema aumentarían lo que aporta un valor a este proyecto. A partir de este trabajo observamos que se pueden abrir otras líneas de investigación relacionadas al tema que aborda el proyecto por lo cual se recomiendan las siguientes:
-La evaluación del impacto de la implementación de la Resolución 627/16 de la SEAM que reglamenta la gestión de los neumáticos usados generados en el país.
-La determinación de las dosificaciones óptimas para la incorporación de polvo de caucho en las mezclas asfálticas.
-La identificación otras aplicaciones para el polvo de neumático como materia prima o insumo.
-La determinación de controles de calidad necesarios para asegurar la obtención de polvo de caucho que cumplan especificaciones técnicas establecidas según estándares internacionales. -El desarrollo de procesos ecoinnovadores en el ciclo de vida de los neumáticos para su adecuación al modelo de la economía circular.
