MATERIA PRIMA A BASE DE TEREFTALATO DE POLIETILENO
(PET) PARA FABRICACION DE SUELAS DE CALZADO
JHON KEVIN MACHADO GARCIA
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES TECNOLOGÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL Y SERVICIOS PÚBLICOS
BOGOTÁ 2019
MATERIA PRIMA A BASE DE TEREFTALATO DE POLIETILENO
(PET) PARA FABRICACION DE SUELAS DE CALZADO
JHON KEVIN MACHADO GARCIA CÓDIGO: 20161081023
Modalidad de grado: Monografía
“Proyecto de grado presentado como requisito para optar al título de Tecnólogo en Gestión Ambiental y Servicios Públicos”
DIRECTOR INTERNO GUSTAVO CHACON MEJIA
Ing. Químico
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES TECNOLOGÍA EN GESTIÓN AMBIENTAL Y SERVICIOS PÚBLICOS
BOGOTÁ 2019
Contenido Contenido ... 3 Índice de ilustraciones ... 5 1. Resumen ejecutivo ... 6 2. Abstract ... 7 3. Introducción ... 8
4. Planteamiento del problema ... 10
4.1 Impacto Producido Por El Tereftalato De Polietileno ________________________________ 10 5. Justificación ... 13 6. Objetivos ... 14 6.1 Objetivo General _____________________________________________________________ 14 6.2 Objetivos Específicos __________________________________________________________ 14 7. Marco referencial ... 15 7.1 Marco Teórico _______________________________________________________________ 15 7... 16 7.2 Marco Normativo ____________________________________________________________ 21 7.3 Marco Geográfico ____________________________________________________________ 22 8. Metodología... 24 8.1 Tipo De Investigación _________________________________________________________ 24 8.2 Enfoque ____________________________________________________________________ 24
8.3 Fases_______________________________________________________________________ 24 8.4 Resultados metodológicos _____________________________________________________ 27
9. Proyección a un año del material necesario para la fabricación de suelas de calzado en una empresa mediana ... 34 10. Estudio de factibilidad ... 35
10.1 Costo de producción _________________________________________________________ 35
11. Conclusiones ... 38 12. Recomendaciones ... 39 13. Bibliografía... 40
Índice de ilustraciones
Ilustración 1 clasificación de termoplásticos ... 15
Ilustración 2 Dureza Shore A - Shore D ... 19
Ilustración 3 Ubicación e Indicador NBI de Bogotá, según localidades ... 23
Ilustración 4 Indicativo del PET ... 28
Ilustración 5 PET triturado y lavado ... 30
Ilustración 6 Esquema Mezclador intensivo tipo (banbury) ... 31
Ilustración 7 Resultado final del PET ... 33
Ilustración 8 PET virgen ... 33
Ilustración 9 Factura de compra de plastificante ... 37
1. Resumen ejecutivo
En el presente documento de investigación se muestra el procedimiento adecuado que se debe llevar a cabo en la obtención de materia prima de óptima calidad elaborada a base de PET para la fabricación de suelas de calzado, a fin de contribuir con la disminución de la contaminación, dándole un uso apropiado a este tipo de plásticos antes de su disposición final.
Así mismo, se explican diferentes aspectos importantes para entender dicho proceso, tales como las bases teóricas, en las cuales se muestra la composición del material y algunas
características que pueden servir a la hora de experimentar con el PET (Tereftalato de polietileno). De igual manera, se lleva a cabo un cálculo global de los recursos económicos requeridos para poder generar el producto y que el mismo tenga competitividad en el mercado.
Por otra parte, se definen los parámetros necesarios para poder elaborar el material, explicando el proceso paso a paso hasta llegar al producto final.
2. Abstract
This investigation document shows the appropriate procedure to be carried out in the production of high-quality PET-based raw material for the manufacture of footwear soles in order to
contribute to the reduction of pollution, giving an appropriate use to this type of plastic before its final disposal.
In addition, this also explains different important aspects to understand the process, such as the theoretical bases in which the composition of the material is shown and some
characteristics that can be used when experimenting with PET, in the same way a calculation is carried out global of the economic resources required to be able to generate the product and to make it competitive on the market.
On the other hand, the necessary parameters are defined to be able to elaborate the material, explaining the process step by step until reaching the final product.
3. Introducción
Colombia debe buscar alternativas que disminuyan la utilización del PET en el país o que promuevan la reutilización de este en una forma eficiente, que generen empleo y alarguen un poco el tiempo de utilidad de este material; según la SSPD (Superintendencia de servicios públicos domiciliarios) para el año 2016 se generó una cantidad de 7.815 toneladas efectivamente aprovechadas en materiales plásticos como: PET, PVC, plástico blanco,
polipropileno, polietileno y otros plásticos, siendo este un aprovechamiento muy bajo ya que el promedio anual de producción de plástico se aproxima al millón de toneladas. (SSPD, Informe nacional de aprovechamiento, 2016)
Por otro lado, la industria del calzado en Colombia ha venido buscando alternativas para disminuir sus costos de producción y así poder competir con los fabricantes chinos, quienes venden el calzado a precios bajos y con una calidad deficiente; no olvidemos que este gremio llevo a cabo una marcha en el año 2013 con el fin de mostrar el disgusto que generaba esta situación, algunos alegando estar en la quiebra en ese momento.
Conforme lo anterior, se han generado serios problemas para los comerciantes y
fabricantes del calzado nacional, según Víctor Hugo Solano, gerente general en Vito’s SAS, “la población colombiana prefiere comprar más económico y no se fija, muchas veces, en la calidad del producto por esto el nivel de ventas para muchos fabricantes han bajado, ya que el ingreso del calzado chino al país ha causado que en algunas ocasiones este producto tenga un precio muy por debajo del establecido en el mercado colombiano”.
La situación en especial de las pequeñas empresas no ha sido buena, puesto que, en temporadas bajas, donde la rotación de sus productos no es la adecuada, se ven muy afectados
sus ingresos por la caída de las ventas del sector; mientras que las grandes empresas si pueden ser altamente competitivas en el mercado debido a que sus marcas y reconocimiento les permiten tener rotación constante de sus productos, por este motivo se deben generar estrategias que ayuden a las pequeñas y medianas empresas a tener más oportunidad de competencia en el mercado con respecto a las marcas ya posicionadas y/o calzado de importación económico.
Esta alternativa de proyecto podría ayudar no solo a disminuir la llegada de PET a los rellenos sanitarios, también alargar su tiempo vida útil y ayudaría a la industria del calzado, en especial a los pequeños y medianos fabricantes, a tener mayor competitividad en el mercado debido a que el PET es un material económico con respecto a los demás materiales utilizados para la fabricación de suelas (PVC, caucho, EVA, cuero, etc.) y la suela podría ser mucho más barata y de buena calidad, disminuyendo los costos de producción y dejando un margen de utilidad más alto para estas empresas, subsanando de alguna manera dos problemas a la vez.
Se tendrán en cuenta los procedimientos necesarios para lograr obtener un material de buena calidad, en especial la disminución de rigidez del PET por medio de plastificantes y la aceptación por parte del gremio del calzado ante esta nueva alternativa de fabricación.
4. Planteamiento del problema 4.1 Impacto Producido Por El Tereftalato De Polietileno
Los impactos producidos por el plástico, se centra en tres actores específicos del medio ambiente, suelo, aire y agua. Para poder explicar los cambios que producen es necesario determinar cuál es el uso que se le da a este plástico y sus componentes, teniendo en cuenta de que manera afectan el medio ambiente. La SSPD determina que 65,2% de los prestadores del servicio de aprovechamiento de residuos sólidos no cumplían con los requisitos impuestos por la ley para llevar a cabo esta actividad en el año 2018, lo cual nos lleva a pensar que el
aprovechamiento de los residuos sólidos no se está llevando a cabo con total rigurosidad. (SSPD, Informe sectorial aprovechamiento, 2018).
Algunos datos arrojados por la Organización de las Naciones Unidas (ONU) para el año 2019, nos muestra un poco la magnitud del problema que estamos enfrentando en la actualidad, no solo con los desechos de PET también con los demás derivados del petróleo que se
encuentran en estas presentaciones llamadas plástico, como lo son, el polivinilo (PVC),
polipropileno (PP), polietileno de alta densidad (HDPE), etc. Cabe aclarar que el PET es uno de los más usados, sino el más usado, debido a que tiene aprobación para ser utilizado como envase de alimentos. (ONU, https://news.un.org/es/story/2019/03/1452961, 2019)
La ONU también nos brinda algunas cifras alarmantes con respecto a la producción de plástico. Alrededor de 13 millones de toneladas de plástico son vertidas en los océanos cada año, afectando la biodiversidad, la economía y la salud de las personas. América, Japón y la Unión Europea son los mayores productores de desechos plásticos per cápita y sólo un 9% de los 9,000 millones de toneladas de plástico que se han producido en el mundo ha sido reciclados.Si esta tendencia continúa, para 2050 tendremos cerca de 12,000 millones de toneladas de desechos
plásticos en los basureros y en la naturaleza, cinco billones de bolsas de plástico se utilizan cada año y un millón de botellas de plástico son compradas cada minuto. Casi 70% o más van al medio ambiente o a vertederos. (ONU Noticias , 2018)
Los micro plásticos han sido detectados en la sal de mesa comercial y algunos estudios aseguran que el 90% del agua embotellada y en el 83% de la de grifo, contiene partículas de plástico, esto preocupa a la ONU, pues poco se sabe del impacto de este material en la salud.Al año se producen 300 millones de toneladas de residuos plásticos, lo que equivale al peso de casi toda la población humana.En 2017, por primera vez el plástico ocupó los 10 primeros lugares de objetos recolectados en los océanos, dejando afuera de la lista a las botellas de vidrio, según el grupo de defensa ambiental, Ocean Conservancy.Entre el 60% y el 80% de los residuos marinos son plástico y en su mayoría son fragmentos menores a los cinco milímetros, es decir, micro plásticos, señala Greenpeace.En promedio, se utilizan 200 bolsas de plástico por persona al año. (ONU Noticias , 2018)
Uno de los grandes problemas que presentamos con el PET y los demás termoplásticos es su lento proceso de degradación y las diferentes formas en que puede ser tratado para disminuir su volumen generando problemas aún más complejos, esto lo explica Gilberto Perdomo en la revista iberoamericana polímeros.
Las bacterias no conocen estos materiales y, por lo tanto, no los digieren, son demasiado jóvenes (advenedizos) y puede pensarse que, si el “hombre” no los produce programada mente, o no crea bacterias capaces de digerir el material sintético, el problema será tan grave que puede llegarse a pensarlos como “materiales contaminantes del medio ambiente”, porque aún no se les puede considerar como tal. Que por qué, aunque el sol los tueste y cuartee, las gotas de lluvia los pulverice, el viento los esparza, todavía siguen siendo
“macromoléculas” las porciones en que se han fragmentado y se hayan esparcido en un área determinada. Tendrían que llegar a las corrientes de agua y mezclarse de manera tal que se “cuelen” a través de los poros. Están presentes en la
aún, deberían estar presentes en los suelos de manera que las plantas los incorporaran junto a los nutrientes o impregnar sus hojas y tallos para que los animales los ingirieran posteriormente. (Perdomo, 2002)
5. Justificación
En vista del desmesurado crecimiento que se tiene con respecto a la generación de plástico en la actualidad, en especial con el Tereftalato de Polietileno (PET) debido a su uso como envase de alimentos y bebidas, el problema que presenta Colombia con la llegada de residuos a los rellenos sanitarios, es necesario generar alternativas para disminuir estos factores, teniendo en cuenta ejemplos como el relleno sanitario de Doña Juana, el cual, tiene muchos problemas en la actualidad gracias a la llegada de los residuos sólidos de la ciudad de Bogotá.
También se tiene en cuenta el problema económico y productivo que tienen las medianas y pequeñas empresas de calzado en el país, debido a la llegada de productos chinos que generan un golpe muy duro a estas, ya que sus costos de producción hacen que el producto final, es decir, el calzado, tenga precios más elevados que los llegados de china.
Por estos motivos la implementación de lo plasmado en este documento no solo ayudaría a subsanar el inconveniente con la falta de reutilización del PET, también disminuiría su llegada a los rellenos sanitarios y daría alternativas de competitividad a los fabricantes de calzado
colombiano, en especial a las pequeñas y medianas empresas las cuales son las más afectadas por el fenómeno presentado con los productos de importación económicos.
6. Objetivos 6.1 Objetivo General
Explicar el proceso adecuado que se debe tener en cuenta para poder generar una materia prima en la fabricación de suelas de calzado con diferentes artículos hechos a base de (PET) 6.2 Objetivos Específicos
Determinar el proceso adecuado de manera detallada para hacer de los diferentes artículos hechos a base de PET un insumo de buena calidad que permita ser utilizado en fabricación de suelas de calzado.
Hacer la proyección a un año de la cantidad de material necesario para la fabricación de las suelas, teniendo en cuenta la capacidad de una máquina inyectora de suelas estándar,
basándose en la producción anual de Vito’s SAS
7. Marco referencial 7.1 Marco Teórico
7.1.1 Composición del PET
A continuación, una tabla con los tipos de termoplásticos más usados, su clasificación, y sus utilidades más frecuentes en el mercado mostrando al PET con clasificación #1
Ilustración 1 clasificación de termoplásticos
Tomada de: https://www.concienciaeco.com/2010/04/24/como-diferenciar-los-diferentes-tipos-de-plasticos-reciclados/
El PET es un poliéster aromático, pertenece al grupo de los materiales sintéticos denominados poliésteres, tiene un alto grado de cristalinidad y como todos los termoplásticos puede procesarse con diferentes métodos como la inyección, método el cual será utilizado para llevar a cabo todo este proceso.
Químicamente el PET es un polímero que se obtiene mediante una reacción de policondensación entre el ácido tereftalico y el etilenglicol.
Es un polímero termoplástico lineal, con un alto grado de cristalinidad. Como todos los termoplásticos puede ser procesado mediante: extrusión, inyección y
soplado, soplado de preforma y termo conformado. Para evitar el crecimiento excesivo de las esferulitas y lamelas de cristales, este material debe ser
rápidamente enfriado, con esto se logra una mayor transparencia, la razón de su transparencia al enfriarse rápido consiste en que los cristales no alcanzan a desarrollarse completamente y su tamaño no interfiere con la trayectoria de la longitud de onda de la luz visible, de acuerdo con la teoría cuántica. (Cascante, 2014)
Como algunos de los aspectos positivos que encontramos para el uso de este material, principalmente empleado en envases de productos alimenticios destinados a la venta, podemos destacar que:
Actúa como barrera para los gases, como el CO2 y el O2, es transparente y cristalino, aunque admite algunos colorantes, irrompible, liviano, impermeable.
No tóxico, a cierto grado, ya que todos los plásticos tienen cierto grado de toxicidad, cualidad necesaria para este tipo de productos que están al alcance del público en general (Aprobado para su uso en productos que deban estar en contacto con productos alimentarios).
Resistencia: esfuerzos permanentes y al desgaste, ya que presenta alta rigidez y dureza. Alta resistencia química y buenas propiedades térmicas, posee una gran indeformabilidad al calor, totalmente reciclable, superficie barnizable, estabilidad a la intemperie.
Alta resistencia al plegado y baja absorción de humedad que lo hacen muy adecuado para la fabricación de fibras. (MONCAYO, 2018)
7.1.2 Características
Teniendo en cuenta los aspectos positivos anteriormente mencionados, cabe resaltar que el PET presenta las siguientes características:
Punto de Fusión 260°C, permite lograr propiedades mecánicas y de barrera con optimización de espesores, cristalización.
Permite lograr el incremento del peso molecular y la densidad.
El PET resiste esterilización química con óxido de etileno y radiación gamma.
Tabla 1 Características técnicas del PET
CARACTERISTICAS TECNICAS DEL PET
DENSIDAD ISO 1183 g/cm3 1,36 TEMPERATURA DE SERVICIO c° de -40 a 110 TEMPERATURA MAXIMA DE SERVICIO EN PERIODOS BREVES c° menor o igual a 160 ESFUERZO EN EL PUNTO DE FLUENCIA ISO 527 MPa 80 ELONGACION A LA ROTURA ISO 527 % 20 MODULO DE ELASTICIDAD A LA TENSION ISO 527 Mpa 3200 RESISTENCIA AL IMPACTO ISO 179/leU kJ/m2 82 DUREZA ISO 13000-2 Shore D 81 TIEMPO LIMITE DE RENDIMIENTO 1/1000 23°C/50%RH 100°C ISO 899 Mpa 12 TEMPERATURA DE DISTORCION TERMINA ISO 75 c° 67 PUNTO DE FUSION METODO A ISO 3146 c° 255 COHEFICIENTE DE EXPANSION LINEAL TERMINA DIN 53752 1/K 10 6 CONSTANTE DIELECTRICA 1MHz IEC 250 3,3 FACTOR DE DISIPACION 1MHz IEC 250 0,02 RESISTENCIA DIELECTRICA IEC 243 KV/mm 50 RESISTIVIDAD COLUMETRICA IEC 243 Hom(cm) 10 elevado 16 ABSORCION DE HUMEDAD A 23°C, 50%RH ISO 62 % -0,23
ABSORCION DE
AGUA A 23°C
ISO
62 % -0,5
Tomada de:http://www.lorkindustrias.com/downloads/fichastecnicas/fichaTecnicaPET.pdf
7.1.3 Producción del PET
El camino para casi cualquier plástico producido hoy en día es por medio de plantas petroquímicas, la mayoría de los polímeros son el fin del producto de refinación y reformación del petróleo. Los productos petroquímicos son el 2,7% en volumen de cada barril de petróleo crudo. (Pangtay, 2013)
Hoy se produce PET en Sur y Norteamérica, Europa, Asia y Sudáfrica.
Un kilogramo de PET está compuesto por 64% de petróleo, 23% de derivados líquidos de gas natural y 13% de aire. El paraxileno, extraído del petróleo crudo, permite la obtención del ácido tereftálico al oxidarse con el aire. Por su parte, el etileno, derivado del gas natural, se oxida con aire para la obtención del
etilenglicol. El PET resulta de la combinación del ácido tereftálico y el etilenglicol.
(Mansilla Perez & Ruiz Ruiz, 2009)
Ventajas
Propiedades únicas:
Claridad, brillo, transparencia, barrera a gases y aromas, termoformabilidad, fácil de imprimir con tintas, permite cocción en microondas.
Costo
El precio del PET ha sufrido menos fluctuaciones que el de otros polímeros como PVC-PP-LDPE-GPPS en los últimos 5 años.
En Colombia a los recicladores de PET se les paga aproximadamente 1000 pesos por kilo que lleven a los centros de acopio, según recicladores del sector de Rafael Uribe Uribe en la
ciudad de Bogotá, para ellos es mucho más factible reciclar este material que reciclar cartón ya que el PET es mucho mejor pago, el problema es que se necesita gran cantidad de botellas para lograr obtener el kilo, el cartón se paga en un aproximado de 400 pesos. (Contreras, 2019)
Dureza
Para llevar a cabo la producción del material se tiene en cuenta la dureza y rigidez del PET la cual en sus presentaciones comerciales no tiene los estándares necesarios para hacer una suela de calidad, ya que sería muy poco flexible, esto basado en la comparación de dureza de Shore A hasta Shore D. el PET presenta una dureza de “Shore D:81” según la ISO 13000-2.
Los elastómeros termoplásticos se miden en Shore A y Shore D según 13000-2. La dureza Shore es una medida de la resistencia de un material a la penetración de una aguja bajo una fuerza de resorte definida. Se determina como un número de 0 a 100 en las escalas A o D. Cuanto mayor sea el número, mayor será la dureza. La letra A se utiliza para los tipos flexibles y la letra D para los tipos rígidos. Sin embargo, los rangos se superponen. Este gráfico muestra una comparación de las escalas Shore de dureza A y D para materiales de Apilon 52 TPU. La dureza de la orilla se reduce a medida que aumenta la temperatura. (Novack, Cronk , &
Laumer, 2010) Ilustración 2 Dureza Shore A - Shore D
Modificadores de polímeros Plastificantes
Son aditivos normalmente ftalatos usados para dar flexibilidad y durabilidad a diferentes tipos de plástico como el PVC o el PET suelen estar basados en ésteres de ácidos poli
carboxílicos con alcoholes alifáticos según Matarredona
Los plastificantes se añaden a termoplásticos inherentemente duros para aumentar la flexibilidad, suavidad y elongación. Además, a menudo se pueden conseguir beneficios secundarios como mejor procesabilidad, mayor resistencia al impacto y mayor ductilidad. (Matarredona, 1951)
El plastificante a usar en el proceso es el aceite epoxidado de soya, ya que tiene una gran compatibilidad con el PVC, material que también es usado para fabricar suelas, este aceite permite la disminución de la dureza del material siendo usado como plastificante y estabilizante, ya que su bajo nivel de acidez evita la descomposición del compuesto del PVC a altas
temperaturas. (Mexipolimeros, 2014)
Se toma esta alternativa basándose en el proceso que se le hace al PVC para la fabricación de suelas.
Dentro de las características con las que cuenta el aceite epoxidado de soya, se encuentran:
El aceite epoxidado de soya es de la más alta calidad, tiene una excelente compatibilidad con resinas de PVC, que le permite ser utilizado en compuestos flexibles, puede ser utilizado tanto como plastificante o como estabilizador, su bajo nivel de acidez evita la descomposición del compuesto, actúa eficientemente en forma sinérgica con los estabilizadores metálicos. (Colin, 2020)
El aceite epoxidado de soya se obtiene por medio de un proceso por lotes, el cual se lleva a cabo a presión atmosférica. La carga de los reactivos se realiza aplicando vacío, a excepción del peróxido de hidrógeno, el cual se dosifica por gravedad al interior del reactor, por lo que se cargan en primer lugar con vacío el aceite de soya, heptano y ácido fórmico. Después por medio de un serpentín se aplica vapor para calentar los reactivos a 50 grados centígrados, se detiene el calentamiento y por gravedad se inicia la dosificación del peróxido de hidrógeno lentamente, ya que la reacción es exotérmica. La temperatura se controla al alimentar agua de enfriamiento al serpentín. Al término de la dosificación se inicia la verificación del avance de la reacción por medio de análisis químicos periódicos hasta que el índice de yodo indica la finalización de la reacción, se enfría el sistema, se elimina la fase acuosa y se neutraliza la acidez del producto. La eliminación de humedad y solvente se lleva a cabo mediante calentamiento y aplicación de vacío al sistema. (Colin, 2020)
7.2 Marco Normativo Decreto 1077 de 2015
Por medio de este decreto se expide el decreto único reglamentario del sector vivienda, ciudad y territorio el cual a su vez reglamenta la prestación del servicio público de aseo, este plantea la actividad de aprovechamiento dentro de los Programas Integrales de Gestión de Residuos Sólidos (PGIRS) dictando que se tiene la obligación de diseñar, implementar y actualizar los programas de aprovechamiento de residuos sólidos.
Decreto 3012 de 2006
Este decreto dice que el aprovechamiento de los residuos sólidos es un servicio complementario del servicio público de aseo. (Delgado, 2016)
Artículo 3° de la Ley 155 de 1959
Se establece que le corresponde al Gobierno Nacional intervenir en la fijación de normas sobre calidad de los productos, con miras a defender el interés de los consumidores y de los productores de materias primas. (Rural & (Colombia), 2006)
Resolución 1407 de 2018.
La resolución reglamenta el uso posconsumo de envases y empaques, y le da una responsabilidad a los productores para que hagan la gestión de esos residuos y tener puntos limpios de recolección para hacer el aprovechamiento posteriormente. Esto va a generar que cerca de 800 empresas estén vinculadas a este programa posconsumo y va a tener un enorme impacto en el aumento de los niveles de reciclaje en el país.
7.3 Marco Geográfico
El área geográfica en el cual se realizó la investigación es en la ciudad de Bogotá, en el barrio restrepo, localidad Antonio Nariño, más específicamente en la empresa de calzado Vitos S.A.S, aunque también se contó con la colaboración de otras empresas como: Kevin’s de Moda S.A.S, Calzado Shoker S.A.S, Moda azul S.A.S y Wins S.A.S.
Localidad Antonio Nariño:
Antonio Nariño está ubicada en el sur de la ciudad y limita, al norte, con la localidad de Los Mártires y Puente Aranda; al sur, con las localidades de Rafael Uribe Uribe y Tunjuelito; al oriente, con la localidad de San Cristóbal, y al occidente, con Puente Aranda. Como se observa en el cuadro 1, Antonio Nariño tiene una extensión total de 493,6 hectáreas (ha), todas ellas urbanas, de las cuales 21,3 corresponden a suelo protegido. Esta localidad no cuenta con terrenos catalogados como suelo de expansión ni suelo rural, y es la segunda localidad con menor extensión en el Distrito, precedida sólo por La Candelaria. (ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ, 2004)
El Departamento Administrativo de Planeación Distrital, hasta el 2002, ha legalizado 1.259 desarrollos en todo el Distrito Capital. La localidad de Bosa
cuenta con el mayor número de desarrollos legalizados, mientras que Antonio Nariño presenta un total de 3 desarrollos legalizados, que ocupan una superficie de 17,1 ha, en las que se encuentran un total de 846 lotes. Se estima que esta legalización benefició aproximadamente a 3.151 habitantes de la localidad.
A 2002, Antonio Nariño tenía un total de 16 barrios, los cuales se relacionan en el Anexo 1 y en el plano 6. La UPZ Restrepo concentra la mayor cantidad de barrios, con un total de 10. En la localidad hay tres barrios que han sido legalizados por el DAPD hasta 2002, dos de los cuales se ubican en el Restrepo, aunque el barrio Policarpa Salavarrieta, que se encuentra en Ciudad Jardín, tiene la mayor área entre los barrios legalizados (ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ, 2004, pág. 14)
En Bogotá en el barrio Restrepo funcionan unas 1.500 empresas de calzado, y cuenta con la marca “Hecho en el Restrepo”, barrio considerado insignia de la industria del calzado y donde funciona el Museo del Cuero. La mayoría de pymes dedicadas a esta actividad, afrontan problemas financieros en todo el país, por la inundación de calzado asiático. En el Valle del Cauca trabajan unos 500 talleres de calzado, y en Cúcuta, Norte de Santander, destacan Mussi Zapatos, con más de 30 años de trayectoria y Calzado Gilvanni, que lleva 13 años produciendo
calzado. En su conjunto el sector es uno de los más significativos de la industria colombiana, como que representa cerca del 1% de la producción y participa con más de 3% del empleo.
En Colombia el sector, agrupado en la Asociación Colombiana de Industriales del Calzado, el Cuero y sus Manufacturas, Acicam, está constituido en un 98% por micro, pequeñas y medianas empresas (Mipymes). (Medina, 2006) La empresa Vitos S.A.S está ubicada en el barrio Restrepo CARRERA 19 C 22 55 SUR
Ilustración 3 Ubicación e Indicador NBI de Bogotá, según localidades
8. Metodología 8.1 Tipo De Investigación
El tipo de investigación a desarrollar “investigación teórica”
8.2 Enfoque
El proyecto está enfocado en crear la base teórica para generar un material útil para la fabricación de suelas de calzado con PET, lo anterior en base a un tipo de investigación teórica, basada en diferentes tipos de procesos similares al nombrado en este proyecto.
8.3 Fases
1. Recolección de información
Se recolecto información por medio de empresas encargadas del reciclaje y
transformación del PET, tales como Ekored, así como información alusiva a este material, basándose en trabajos realizados con anterioridad por diferentes profesionales.
Se tuvo muy en cuenta el proceso de peletización del material y conversión en lo que se conoce como PET virgen, así como procesos de cristalización y generación de resina de PET creados en empresas como ENKA COLOMBIA.
Por último, se recolecta información sobre la situación actual del gremio del calzado y los diferentes materiales con los que se fabrican suelas a nivel mundial, encontrando el PVC como uno de los más utilizados en esta industria y con características similares a las del PET, teniendo la transformación de este material como base teórica para dar inicio al proyecto.
2. Análisis de alternativas
Con la información recolectada se llevó a cabo un análisis y se llegó a plantear una alternativa (explicada con exactitud en los resultados metodológicos) que no solo generara un
material de buena calidad, sino que fuera viable económicamente para el gremio del calzado, por estos motivos se tomaron en cuenta los procesos de peletización como primera fase de la
transformación, así como la creación de resinas de PET y como segunda fase el proceso de generación del material hecho a base de PVC para suelas de calzados, tomando este como base teórica, de este proceso se llega a la conclusión de que la utilización del aceite epoxidado de soya es la mejor alternativa en plastificantes para el proceso.
3. Experimentación
Primero se llevó a cabo experimentación en el laboratorio de servicios públicos de la universidad distrital con la aplicación del plastificante a diferentes tipos de PET procesado, comenzando por el PET triturado y peletizado.
Se comenzó con el PET triturado, llevando este a la mufla a una temperatura de 250° C sin obtener resultados favorables ya que el PET se cristalizaba muy rápido y no se lograba observar en su estado líquido, a continuación se hizo una prueba con el material ya peletizado y sucedía lo mismo, por tal motivo no se logró hacer la aplicación del plastificante (aceite
epoxidado de soya), llegando a la conclusión de que llevar el PET a altas temperaturas en un horno o una mufla no era eficiente debido a su rápida cristalización, por este motivo es necesaria la utilización de maquinaria especial como un mezclador intensivo interno (ilustración 6).
Debido al problema expuesto anteriormente se llega a la conclusión de que es muy necesario tener diferentes tipos de maquina como una trituradora, un mezclador intensivo interno, una secadora y maquinas inyectoras de suela para poder llevar a cabo el proceso de fabricación de la suela, debido a esto se plantea hacer una investigación teórica basándose en diferentes formas de tratamiento del PET y comprando algunos insumos para hacer comparación visual de los cambios físicos que tiene cada una de estas transformaciones del PET.
Se inicia comprando la resina de PET, la cual ya ha pasado por diferentes procesos, así mismo el material ya peletizado y también una muestra de PVC procesado para fabricación de suela por medio de inyección, con esta base se inicia nueva mente el proceso de investigación.
Por medio de mediciones en el laboratorio se logra establecer la cantidad de PET necesaria para la fabricación de una suela de calzado, teniendo en cuenta el peso de una suela estándar y la cantidad de material necesaria para alcanzar este peso, se lleva a cabo una visita a la fabrica de calzado VITO’S SAS la cual cuenta con una maquina inyectora de suelas, esto para hablar con las personas encargadas de operar la maquina y tener mayor información sobre el proceso de inyección y la cantidad de material necesario para la fabricación de la suela, en este caso el material es PVC.
También se llevan a cabo visitas a EKORED en la ciudad de Bogotá, lugar en el cual brindan información útil sobre el proceso de reciclaje del material y parte de su tratamiento, esta empresa esta vinculada a ENKA Colombia, siendo la ultima una de las empresas mas grandes de reciclaje y tratamiento de plástico en el país.
Se llevan a cabo visitas a puntos de reciclaje mas pequeños donde brindan información sobre los costos del PET y el PVC, así como de algunos otros materiales, también algunos valores como sueldos de empleados y pago a los recicladores, siendo esto de utilidad para sacar un valor estimado del costo que puede tener la producción de este material y el valor que tendría la fabricación de una suela de calzado, basándose también en valores expuestos por la gerencia de VITO’S SAS, la cual brindo cifras de costo que tiene el proceso de inyección de la suela.
Se visitaron diferentes empresas como SHOKER SAS, KEVIN’S DE MODA SAS y WINS SAS para saber más sobre la situación actual del gremio del calzado y así mismo sacar algunos valores sobre la producción del calzado.
Basado en lo anterior y diferentes fuentes de estudio se llevó a cabo la realización de este documento.
4. Estudio de factibilidad
Este estudio se hace con el fin de determinar la competitividad que pueda tener el material en el mercado si llegara a ser usado por el gremio del calzado, teniendo en cuenta los valores económicos dados a materiales como el PVC, usado también para la fabricación de suelas
8.4 Resultados metodológicos
8.4.1 Proceso De producción del PET 8.4.1.1 Recolección Del PET
Llevar a cabo el proceso de recolección de PET por medio de centros de acopio y con el apoyo del gremio de recicladores, a pesar de que este punto no hace parte del proceso de
producción es importante tenerlo en cuenta ya que es la base para lograr conseguir la materia prima necesaria para este proceso, además de hacer la recolección de manera más eficaz y presentando la facilidad de que en algunos de estos centros de acopio clasifican y comprimen el PET, volviéndolo más manejable.
El PET se puede conseguir en estos centros de acopio ya clasificado a un valor de 1000 COP/kg.
Después de la recolección se debe clasificar el PET por colores, sino se ha logrado conseguir clasificado, para pasar al proceso de triturado de este y obtener una hojuela más uniforme.
Para esto se debe mirar que la botella o material que se va a reciclar sea realmente PET, este material tiene el indicativo con el número 1.
Ilustración 4 Indicativo del PET
Tomada de: https://www.freepng.es/
Comúnmente para la fabricación de envases u otros materiales se utilizan más las botellas transparentes, que no tengan ningún colorante ya que es muy complicado hacer la separación de este material después de haber sido triturado y ser hojuelas, a este material se le debe quitar la tapa y la etiqueta antes de triturarlo, aunque en el proceso de lavado se pueden separar los materiales, es decir, la tapa y la etiqueta, es mejor hacer la selección antes, ya que es mucho más sencillo de esta manera.
8.4.1.2 Trituración Del PET
Viene el proceso de triturado del PET el cual se lleva a cabo por medio de máquinas trituradoras o molinos, algunas de estas son especiales para este tipo de material como las Boretech. Se introduce en el embudo de la trituradora o molino 250g de PET para la fabricación
únicamente de un par de suelas de calzado, este molino tritura el material introducido y arroja unas hojuelas de un tamaño que oscila entre 1cm a 1,5cm. Un molino de 50 caballos de fuerza (HP) puede dar una producción de hasta 120 toneladas/mes en turnos laborales normales, es decir que se pueden producir desde 600 a 700 k/h. Este proceso permite que el PET sea mucho más manejable y fácil de trabajar.
Luego se hace el lavado de este material introduciéndolo en la siguiente mezcla, para que tenga un aspecto más cristalino, aplicándole Hidróxido de Sodio al 1%, este debe estar
sumergido en agua a altas temperaturas, sin superar los 100°C para que el agua no se evapore, mezclándose así con el Hidróxido de sodio y la hojuela de PET, esta hojuela debe quedar muy bien lavada para que no tome otro color a la hora de ser calentada cuando se vaya a fundir, si es necesario se puede hornear una parte del lote a 220°C o 240°C por 40 minutos
aproximadamente, para poder observar qué color va a tomar el PET o si sigue con esa
transparencia, así saber si se debe lavar de nuevo o no, es probable que se deban hacer más de un lavado.
El resultado del proceso de triturado del PET son unas hojuelas de color transparente. Después se debe deshidratar por medio de maquinaria especial para este proceso, ya que el material debe estar completamente seco, evitando imperfecciones en el producto final.
Ilustración 5 PET triturado y lavado
Tomada por: Kevin Machado
8.4.1.3 Proceso De Mezcla Del PET Con El Aceite Epoxidado De Soya
A continuación, se hace el proceso de mezcla del PET con el aceite epoxidado de soya, el primer proceso es la fundición del PET ya limpio y triturado en donde se producen algunos cambios físicos en este.
Las propiedades mecánicas de muchos plásticos cambian rápidamente con pequeñas variaciones de temperatura. Cuando la temperatura aumenta, se produce una expansión gradual del material, lo que resulta en un aumento del volumen libre y un debilitamiento de las fuerzas de cohesión del material. Como línea general, al aumentar la temperatura, la resistencia a la tracción y al módulo disminuyen” (Beltran Rico & Marcilla Gomis, 2012)
Se introduce en un embudo el PET triturado hasta llegar a un mezclador intensivo interno.
Esencialmente los mezcladores internos consisten en cámaras cilíndricas en las que el material es deformado por rotación de unas cuchillas o rotores. En la mayoría de los casos la carcasa consiste realmente en dos cilindros adyacentes
en los que hay insertados dos rotores que describen recorridos concéntricos con la carcasa. (Quesada, 2008)
El mezclador va fundiendo este material de 240°C a 250°C por medio de resistencias, este se va conduciendo por unos tubos, que tiene las resistencias y toma forma de filamentos. En este proceso se consigue tener el PET en forma líquida y sin exposición al aire, para evitar que se cristalice antes de tiempo por los cambios bruscos de temperatura.
Ilustración 6 Esquema Mezclador intensivo tipo (banbury)
Tomada de: https://quimicaitatljmm.files.wordpress.com/
A continuación, se filtra el PET (que está en forma de filamentos) en estado líquido por un dispositivo llamado tamiz de hilado, este tamiz debe estar debidamente precalentado para que no cambien el PET a estado sólido, inmediatamente se pasa por una tina que contenga el
su composición, se recomienda que no baje de los 10°C ya que a esta temperatura comienza a solidificarse el aceite. Todo esto hará que sea más efectivo a la hora de hacer la mezcla con el PET.
Después del proceso anterior el PET se volverá un poco más sólido debido al choque de temperatura, pero su dureza y rigidez ya habrá disminuido gracias a la mezcla. El PET seguirá siendo conducido en forma de hilos con diámetro aproximado de 3mm, por medio de un rodillo, el cual lo va a conducir a una secadora que le quitará el exceso de humedad, por último, será llevado a una cortadora que le dará una apariencia de granos de arroz.
Este proceso es muy parecido al proceso de paletización, con la diferencia de que se le aplica el plastificante al PET disminuyendo mucho más su rigidez.
En este momento las moléculas del PET están demasiado separadas para poder ser llevado a un proceso de inyección, lo cual puede ser un problema ya que para hacer las suelas es necesario llevar a cabo dicho proceso, por eso se debe cristalizar un poco el material.
Por último, se lleva el material obtenido en el proceso de mezcla hacia un cilindro con luz infrarroja para ser cristalizado, este cilindro genera choques de temperatura, con el fin de que el material tengo una textura adecuada para poder ser utilizada en inyectoras, este material se va a parecer mucho al PET virgen, pero con mucha menos dureza, este proceso le brinda mayor estabilidad molecular al PET y deshumidificación.
Ilustración 7 Resultado final del PET
Tomada por: Kevin Machado
Ilustración 8 PET virgen
8.4.1.4 Inyección del material para hacer la suela
Se lleva el material a una maquina inyectora de suelas donde es utilizado para obtener la suela como producto final, esta máquina permite por medio de moldes dar la forma deseada a la suela y genera por medio de calor una disminución de la rigidez del material dándole mayor elongación a este.
Este último proceso no hace parte de la creación del material, pero se incluye ya que esta es su finalidad.
9. Proyección a un año del material necesario para la fabricación de suelas de calzado en una empresa mediana
Una botella de PET de 600 ml para envasar agua tiene un peso aproximado de 30g, aunque cabe aclarar que esto para las botellas estándar o las más comunes en el mercado, ya que algunas marcas reconocidas han decidido disminuir el peso de estas hasta los 13g, incluso algunas han llegado a tener botellas de un peso de 8,4g, por este motivo es muy relativo saber el peso exacto de las botellas, solamente se tiene un peso estándar.
Dicho lo anterior, tomaremos como referencia un peso que tenga menos oscilaciones como lo es el peso de las suelas comunes en PVC, que es de 250g y el estándar de las botellas de 30g.
Es decir:
• 250g / 30g = 8,3 botellas (2) = 16,6 Botellas de 600ml son las necesarias para la fabricación de un par de suelas de calzado que pesarían 500g.
Entonces, para la fabricación de un par de suelas necesitamos: • 17 botellas PET de 600ml – con peso de 30g
Una empresa mediana, como lo es VITOS S.A.S ubicada en la ciudad de Bogotá, fabrica un aproximado de 500 pares de calzado semanales, es decir que para satisfacer la oferta que tiene la empresa semanalmente es necesario:
• 500g PET / 1 par (500 pares / semanales) = 250000g PET = 250 kg PET / semana • 17 botellas / 1 par (500 pares / semanales) = 8500 botellas / semana
Proyección mensual
• 250 kg PET / semanal (4 semanas) = 1000 Kg = 1 Ton PET/mes • 8500 botella / semanales (4 semanas) = 34000 botellas/mes
Proyección anual
• 1 Ton PET/mes (12 meses) = 12 Ton/año
• 34000 botellas/mes (12 meses) = 408000 botellas/año
Esto quiere decir que, para satisfacer la producción de esta empresa en específico anualmente, son necesarias un aproximado de 12 toneladas de PET y 408.000 botellas.
10. Estudio de factibilidad 10.1 Costo de producción
Costos fijos Materiales
• Kg PET: 1000 COP
• Kg Hidróxido de sodio (Naoh): 3850 COP • Kg Aceite epoxidado de soya: 5750 COP
• Por cada Kg de PET se pueden producir 2 pares de suelas, es decir que el costo del PET por par es de $500 COP.
• Diario son necesarios un aproximado de 5 Kg de Hidróxido de Sodio para una producción aproximada de 84 Pares, tomando como ejemplo la empresa ya nombrada.
5 kg Naoh ($3.850 COP) = $19.250 COP / 84 PARES= $230 COP
• El cambio del aceite epoxidado de soya debe hacerse semanalmente y son necesarios un aproximado de 40 kg, se debe tener en cuenta que la producción semanal para esta empresa es de 500 pares.
40kg Epoxidado ($5.750 COP) = $230.000 COP / 500 = $460 COP Manufactura
• Personal de clasificación y triturado
Para esta empresa el personal debe cumplir con un mínimo de 41,6 kg diarios triturados, es decir un total de 1414,4 botellas diarias clasificadas y preparadas para el proceso, para esto se necesitan 2 personas.
• Personal para manejo de mezclador intensivo interno
Se requiere únicamente de una persona para llevar a cabo este proceso en un turno laboral normal de 8 horas.
• Personal para manejo del cilindro de luz infrarroja
Se requiere únicamente de una persona para llevar a cabo este proceso en un turno laboral normal de 8 horas.
4 personas ($980.650 COP) = $3’922.600 COP / 30 DIAS = $130.753 COP / DIA / 84 PARES = $1.556 COP/ PAR
• Es decir que la producción del material para poder fabricar una suela estándar tiene un costo de:
La suela como producto final puede ser vendida a un precio desde 4000 a 4500 COP para tener buena competitividad, cabe aclarar que, si aumenta el volumen de producción, mayor será el margen de utilidad, ya que la maquinaria soporta mucha más carga laboral y no es necesario contratar más personal, es decir, se mantendrían los costos fijos de producción.
Ilustración 9 Factura de compra de plastificante
11. Conclusiones
Se tiene como resultado el proceso teórico para poder llevar a cabo la elaboración de una materia prima óptima, para la fabricación de suelas de calzado a base de Tereftalato de
polietileno (PET), la cual cuenta con una proyección positiva con respecto a la cantidad de PET que podría ser reciclado si este proceso se lleva a cabo.
Para una mediana empresa de calzado “VITOS S.A.S” que posee una producción promedio de 500 pares semanales, se puede generar la reutilización de PET anual de 12
Toneladas o bien 408.000 botellas, las cuales generarían no solo la disminución de la llegada de este material a los rellenos sanitarios, ríos, mares, sistemas de alcantarillado y demás lugares que se pueden ver afectados por el mal uso de estos residuos, sino que también optimizaría espacio en dichos rellenos sanitarios.
Según la cámara de comercio de Bogotá para el año 2016, nada más en el barrio Restrepo funcionaban unas 1500 empresas de calzado, en su mayoría pequeñas y medianas, si se hiciera la proyección hipotética del PET reutilizado para satisfacer la demanda de suelas en el barrio Restrepo, teniendo en cuenta la producción de VITOS S.A.S empresa perteneciente a este barrio, tendríamos que:
1500 empresas (12 Ton) = 18.000 Ton/año
1500 empresas (408.000 botellas) = 612’000.000 Botellas/año
La producción de la suela es económica y de poco esfuerzo laboral, lo cual no solo podría afectar positivamente a los fabricantes de calzado y sus empleados, también a los fabricantes de suela generando que la competencia contra los productos asiáticos sea más pareja y que el cliente
final tenga opciones de compra más económicas, de buena calidad y sin generar perdidas a los fabricantes.
12. Recomendaciones
Se debe tener en cuenta que la temperatura a aplicar en las máquinas de inyección puede tener pequeñas variaciones debido a la temperatura ambiente y las especificaciones de uso de la máquina.
La cantidad de material puede fluctuar según el estilo de la suela que se quiere conseguir, su molde y talla, tenga en cuenta que este trabajo fue hecho en base a un par de suelas planas tipo vans, talla 37. Así mismo, tendrá un cambio en el costo de producción y por ende en el valor en el mercado.
Se recomienda recolectar y trabajar con PET transparente para poder hacer más fácil la aplicación de colorantes al material, si se desea colorar la suela, así mismo será más útil este PET si se desea pintar la suela artesanalmente.
Se sugiere continuar estudiando el PET y su aplicación en la practica del calzado para hacerlo mas viable, tomando como ejemplo la fabricación de telas hechas de poliéster y demás adaptaciones que puede tener el material para generar productos de uso diario, que disminuyan su llegada a los diferentes tipos de disposición final de residuos sólidos.
13. Bibliografía
ALCALDÍA MAYOR DE BOGOTÁ, D. (2004). Recorriendo Antonio Nariño. Alcaldia Mayor de Bogota, Bogotá, Bogotá D.C.
Beltran Rico, M., & Marcilla Gomis, A. (2012). Tecnología de polímeros. Universidad de Alicante, 276.
Cascante, L. (2014). Tereflalato de polietileno. Universidad de Costa Rica .
Catala, R., & Gavara, R. (2001). Nuevos envases. De la protección pasiva a la defensa activa de los alimentos envasados. Barcelona : Arbor CLXVIII. Colin, G. M. (25 de 06 de 2020). Secretaria de gobierno de Mexico. Obtenido de
https://www.dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5596235&fecha=07%2F 07%2F2020
Contreras, C. (2019). Recicladora veneguitas. (J. K. Machado, Entrevistador) Delgado, A. (2016). Componentes del Sistema de Seguridad y Salud en el Trabajo
de acuerdo al Decreto 1072 en Colombia. Recuperado el 7 de 5 de 2018, de https://isotools.com.co/componentes-del-sistema-seguridad-salud-trabajo-acuerdo-al-decreto-1072-colombia
Gómez, J. (2016). DIAGNÓSTICO DEL IMPACTO DEL PLÁSTICO - BOTELLAS SOBRE EL MEDIO. Universidad Santo Tomas, Cundinamarca, Facatativa. Mansilla Perez, L., & Ruiz Ruiz, M. (2009). Reciclaje de botellas de PET para
http://revistas.ulima.edu.pe/index.php/Ingenieria_industrial/article/view/627 /608
Matarredona, E. M. (1951). Disolventes y plastificantes / L. Blas : reseña
bibliográfica. Recuperado el 7 de 5 de 2018, de
https://digitum.um.es/xmlui/handle/10201/6457
Medina, L. E. (2006). Cuero, Calzado y Marroquinería sector de talla mundial. Bogota: Camara de comercio de Bogotá.
Mexipolimeros. (04 de 05 de 2014). Mexipolimeros.com. Obtenido de https://www.mexpolimeros.com/plastificante.html
MONCAYO, D. C. (2018). ANÁLISIS DE LA IMPLEMENTACIÓN DE LADRILLOS. Novack, J., Cronk , B., & Laumer, J. (2010). Shore A to Shore D Comparison.
Miner Elastomer.
ONU Noticias . (05 de 06 de 2018). Obtenido de
https://news.un.org/es/story/2018/06/1435111
ONU, N. (05 de 06 de 2018). https://news.un.org/es/story/2018/06/1435111. ONU, N. (15 de 03 de 2019). https://news.un.org/es/story/2019/03/1452961. Pangtay, S. C. (2013). Petroquimica y Sociedad.
Perdomo, G. A. (Abril de 2002). PLÁSTICOS Y MEDIO AMBIENTE. Revista Iberoamericana Polímeros, 3.
Quesada, J. G. (2008).
Rural, M. d., & (Colombia), B. (2006). Decreto numero 2513 de 2006 : por el cual se reglamenta la ley 155 de 1959 sobre prácticas restrictivas de la
competencia. Recuperado el 7 de 5 de 2018, de
http://bibliotecadigital.agronet.gov.co/jspui/handle/11348/3576 Solano, V. H. (2019). Situacion gremio del calzado.
SSPD, S. d. (2016). Informe nacional de aprovechamiento. SSPD, S. d. (2018). Informe sectorial aprovechamiento.
