DISEÑO DE UN PROTOTIPO RVM PARA LA RECOLECCION DE BOTELLAS PET

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DISEÑO DE UN PROTOTIPO RVM PARA LA RECOLECCION DE BOTELLAS PET

Andrés Felipe Urrea Matallana.

Diego Alejandro Jerez Lara.

Harley Goyeneche Maldonado.

Yerssón Ferney Meléndez Cagua.

Fundación Universitaria Unipanamericana – Compensar

Proyecto fin de grado Facultad de Ingeniería, Ingeniería de Telecomunicaciones Ing. Obeth Hernán Romero Ocampo

Villavicencio, Colombia 2021

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DISEÑO DE UN PROTOTIPO RVM PARA LA RECOLECCION DE BOTELLAS PET.

Diego Alejandro Jerez Lara.

Harley Goyeneche Maldonado.

Yerssón Ferney Meléndez Cagua.

Andrés Felipe Urrea Matallana.

Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al título de:

Ingeniero de Telecomunicaciones

Director:

Ing. Jaime Andrés Chaparro Sánchez Tutor:

Ing. Obeth Hernán Romero Ocampo

Línea de Investigación:

Sistemas de Información Redes, Telemática y Telecomunicaciones / Ingeniería de Software

Fundación Universitaria Unipanamericana – Compensar Facultad de Ingeniería, Ingeniería de Telecomunicaciones

Villavicencio, Colombia 2021

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Dedicatoria

Andrés Felipe Urrea Matallana

Cada proceso vivido, cada etapa que he culminado se la debo a Él, sí, a Jesucristo por ser mi guía y sustento, he visto su gracia sobreabundarme. Por su puesto a mi familia, apapá por ser un hombre dedicado y me ha enseñado que es la responsabilidad, a mamá, por enseñarme que todo en la vida tiene solución, sencillamente hay que ser recursivo. A los docentes de la institución que han sido parte de este proceso, quienes nos han brindado su conocimiento para nuestra formación como futuros ingenieros, gracias a todos por su gran aporte.

Diego Alejandro Jerez Lara

Primer lugar agradezco a nuestro tutor quien con su apoyo y conocimientos me apoyo me guio através de cada una se las etapas de este proyecto para alcanzar los resultados esperados, también quiero agradecer a mis compañeros ya que con la ayuda de ellos se pudo hacer realidad este proyecto.

Por último, quiero agradecer a mi familia, por apoyarme aun cuando mis ánimos decaían. En especial, quiero mencionar mis padres, que siempre estuvieron ahí para darme palabras de apoyo Muchas gracias a todos.

Harley Goyeneche Maldonado

Le dedico este gran esfuerzo a mis padres, porque con su ayuda he podido salir adelante durante estos años como formación para ingeniero, a mi novia, por ser una ayuda condicional en mi vida.

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A cada docente por nuestra formación, sin lugar este fruto es gracias al conocimiento que han sembrado en nosotros.

Yerson Ferney Meléndez Cagua

A mis compañeros y los profesores que con gran esfuerzo ayudaron al desarrollo de este proyecto durante este tiempo, a mis padres y mi familia por darme su apoyo a la hora de estudiar, a la Universidad Compesar por los espacios brindados. Esta dedicatoria con todo mi cariño y esfuerzo.

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Agradecimientos

André Felipe Urrea Matallana

Agradezco a Dios por ser mi hálito de vida, ha sido mi refugio y sustento durante estos 22 años de vida. Agradezco a mis padres porque sin ellos no hubiese sido posible llegar a este punto, gracias a Dios por sus vidas. Al Ing. Obeth Romero, quien a través de su amplio conocimiento nos ha orientado en el desarrollo de este proyecto, brindándonos de su ayuda para dar lo mejor posible en esta entrega al Ing.Alejandro Torres que aunque no estuvo en nuestro acompañamiento de cierre de la tesis, siempre estuvo a nuestra disposición para colaborarnos en el desarrollo del trabajo, una excelente maestro.

Diego Alejandro Jerez Lara

El presente trabajo está dedicado primero que todo a Dios, porque me permite estar con vida, ya que me ha podido guiar por el camino de bien, dándome ánimos nuevas energías para asi poder seguir en el proceso de la vida

Dedico este trabajo a mis seres queridos que ya no están y que me apoyan desde el cielo a mi familia a mis padres, a mi hijo Dilan Santiago que son y serán el motivo de cada logro que vaya adquiriendo en mi vida y así mismo a mis amigos por haber sido mi apoyo a lo largo de toda mi carrera universitaria y a lo largo de mi vida. A todas las personas especiales que me acompañaron en esta etapa, aportando a mi formación tanto profesional y como ser humano

Harley Goyeneche Maldonado

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Agradezco a mis padres por su esmero en ser un excelente profesional, gracias por el sacrificio que han hecho para que yo pueda salir adelante, a cada uno del plantel educativo que hicieron parte de este proyecto. A el srJosé Linares que nos colaboró sin interés en la materialización del producto final también a mi mascota Kaila, porque en las noches de trasnocho siempre ha estado allí conmigo acompañándome.

Yerson Ferney Meléndez Cagua

A nuestro tutor Obeth Romero que nos guio y nos aconsejó de la mejor manera, a nuestros profesores que de una u otra manera nos ayudaron y apoyaron el proyecto. Agradecer a la Universidad por las herramientas y de las cuales dispusimos, a mi familia por el apoyo en todo momento sin importar el resultado a todos ellos mi agradecimiento total.

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Resumen

El presente trabajo es desarrollado en función de la necesidad de diseñar un sistema alterno para el depósito y separación del material PET (tereftalato de polietileno) de los desechos no aprovechables. La RVM (máquina expendedora inversa), es un mecanismo automático que tiene como propósito recolectar e identificar material PET de otros tipos de desechos mediante un sensor de carga, se calcula el peso y se establece si este corresponde a una botella PET, permitiendo que se triture y se almacene para su posterior tratamiento.

Es una alternativa que se ha implementado a nivel nacional e internacional, nace como objeto de diseñar a través de la tecnología e IoT, mecanismos sistematizados que puedan elaborar procesos de manera eficiente contribuyendo a problemáticas, entre ellas el medio ambiental. Es un sistema que se adapta y funciona en entornos de afluencia de personas, como centros educativos, zonas de transporte público masivo, centros comerciales y demás lugares donde se pueda evidenciar el flujo de botellas PET para su almacenamiento y reutilización.

Palabras claves: RVM, PET, prototipo, medio ambiente, recolección, reciclaje, IoT.

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Abstract

The present work is developed based on the need to design an alternative system for the deposit and separation of PET (polyethylene terephthalate) material from non-usable waste. The RVM (reverse vending machine) is an automatic mechanism whose purpose is to collect and identify PET material from other types of waste by means of a load sensor, calculating the weight and establishing whether it corresponds to a PET bottle, allowing it to be crushed and stored for subsequent treatment.

It is an alternative that has been implemented nationally and internationally, born as an object to design through technology and IoT, systematized mechanisms that can develop processes efficiently contributing to problems, including the environment. It is a system that adapts and works in environments with an influx of people, such as educational centers, mass public transportation areas, shopping malls and other places where the flow of PET bottles for storage and reuse can be evidenced.

Keywords: RVM, PET, prototype, environment, collection, recycling, IoT.

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Contenido

1 Introducción ... 15

2 Justificación y Antecedentes ... 16

2.1 Situación en el mundo ... 20

2.1.1 Alemania ... 21

2.1.2 Finlandia ... 22

3 Planteamiento del Problema ... 23

3.1 Pregunta del problema. ... 25

4 Objetivos ... 25

4.1 Objetivo General ... 25

4.2 Objetivos Específicos ... 25

5 Línea de Investigación ... 26

6 Metodología ... 26

6.1 Etapa 1: Identificar los Componentes Eléctricos y Mecánicos ... 27

6.2 Etapa 2: Elaborar un Diseño Electrónico ... 27

6.3 Etapa 3: Desarrollar el Código de Programación en Arduino ... 28

7 Alcance y Limitaciones ... 28

7.1 Alcance ... 28

7.2 Limitaciones ... 29

8 Marco Referencial ... 30

8.1 Marco Legal ... 30

8.1.1 Norma Nacional ... 31

8.1.2 Norma Internacional ... 32

8.2 Marco Conceptual ... 32

8.2.1 RVM (reverse vending machine) ... 32

8.2.2 PET (poli tereftalato de etileno) ... 33

8.2.3 Raspberry Pi ... 33

8.2.4 Arduino ... 33

8.2.5 Sensores ... 33

8.2.6 Conciencia ambiental ... 33

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8.2.7 Trituración... 34

8.2.8 Automatización ... 34

8.2.9 IoT ... 34

8.3 Marco Teórico ... 35

8.3.1 Máquina Expendedora Inversa (RVM) ... 35

8.3.2 Residuos Sólidos ... 39

8.3.3 Plásticos (Aquae, 2018) ... 40

8.3.4 Procesos de Reciclaje de Rlásticos, según su tipo (Aquae, 2018) ... 45

8.3.5 Arduino ... 46

8.3.7 IOT ... 48

9 Resultados ... 49

9.1 Etapa 1 ... 50

9.2 Sistema de Detección de Material ... 51

9.3 Funcionamiento de la RVM: ... 54

9.4 Características de los Componentes ... 55

9.4.1 Sensor Proximidad ... 55

9.4.2 Servomotor ... 57

9.4.3 Celda de carga ... 59

9.4.4 Sensor ultrasónico ... 61

9.4.5 Relé ... 63

9.4.7 Arduino ... 65

9.4.8 LCD 16x2 I2C... 66

9.4.9 Motor... 67

9.4.10 Rodamientos ... 67

9.4.11 Ejes ... 68

9.4.12 Cuchillas ... 68

9.5 Etapa 2 ... 68

9.5.1 Proceso de inserción de botella para trituración ... 69

9.5.2 Sistema de Trituración y Ensamble ... 70

9.5.3 Flujograma ... 73

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9.5.4 Diseño Electrónico ... 74

9.5.5 Pruebas con Componentes Electrónicos y Mediciones. ... 75

9.5.6 Dimensiones de la Máquina ... 77

9.6 Etapa 3 ... 78

9.6.1 Código ... 79

9.6.2 Node-RED... 84

9.6.3 ZeroTier ... 88

10 Conclusiones ... 91

11 Recomendaciones ... 92

12 Cronograma de Actividades ... 93

... 94

13 Bibliografía ... 95

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Contenido Figuras

Figura 1. Ecobot ... 20

Figura 2. Recicla de Botellas (technology, 2019) ... 22

Figura 3. Recolección en Finlandia (Kennedy, 2014) ... 22

Figura 4. RVM T-53S (TOMRA 2018) ... 37

Figura 5 Cilindro de acceso principal. (Castillo Herrera, 2014) ... 38

Figura 6. Cilindro Compactador . (Castillo Herrera, 2014) ... 39

Figura 7. (Castillo Herrera, 2014) ... 39

Figura 8. Código de identificación según tipo de plástico Ilustración (EmpredeVerde, 2019) .... 45

Figura 9. Proceso de reciclaje (OPEMED, 2020) ... 46

Figura 10. Botella 500 ml ... 52

Figura 12. Botella 280ml ... 53

Figura 15. Sensor Pir... 57

Figura 16. Servomotor SG5010 ... 59

Figura 17. Sensor de carga módulo Hx711 ... 60

Figura 18. Ultrasónico HC-SR04 ... 63

Figura 19. Relé 5V ... 63

Figura 20. Raspberry Pi 3 ... 65

Figura 21. Arduino Uno ... 66

Figura 22. LCD 16X2 I2C ... 66

Figura 23. Motor 2hp ... 67

Figura 24. Rodamientos ... 67

Figura 25. Eje de 8mm x 400mm... 68

Figura 26. Hoja de trituradora ... 68

Figura 27. Cinta transportadora ... 69

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Figura 28. Sistema de inserción de PET en trituradora ... 69

Figura 29. Sistema de trituración ... 70

Figura 30. Hojas de trituración ... 70

Figura 31. Sistema de trituración ... 71

Figura 32. Ensamble circuito electrónico ... 71

Figura 33. Ensamble sistema de inserción de envase ... 72

Figura 34. Ensamble y pruebas de etapas ... 72

Figura 35. Circuito electrónico ... 74

Figura 36. Circuito electrónico Proteus ... 75

Figura 37. Escritura en LCD ... 75

Figura 38. Prueba de sensor de carga... 76

Figura 39. Lectura de sensor de carga ... 76

Figura 40. Prueba ultrasónicos ... 76

Figura 41. Prueba servomotor ... 76

Figura 42. RVM ... 77

Figura 43. RVM ... 78

Figura 44. Instalación node-RED ... 85

Figura 45. Configuración usuario y contraseña de node-RED ... 85

Figura 46. Conf. ip estática ... 86

Figura 47. Ingreso a node-RED ... 86

Figura 48. Interfaz de entrada ... 86

Figura 49. Flujo de trabajo ... 87

Figura 50. Separación de variables en la cadena de datos ... 87

Figura 51. Dashboard, conteo de botellas y nivel de almacenamiento ... 88

Figura 52. Instalación de ZeroTier ... 89

Figura 53. Id ZeroTier... 89

Figura 54. Administración de usuarios ... 90

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Contenido Tablas

Tabla 1 Envases 250 ml ... 50

Tabla 2. Envases 300 ml ... 50

Tabla 5. Envases 1 L ... 51

Tabla 6. Envases 1.5 L ... 51

Tabla 7. Rango de pesos de envases ... 54

Tabla 8. Matriz técnica sensores proximidad ... 56

Tabla 9. Matriz técnica servomotores ... 58

Tabla 10. Matriz técnica Celda de carga ... 60

Tabla 11. Matriz técnica Ultrasónicos ... 62

Tabla 12. Matriz técnica Relé ... 63

Tabla 13. Matriz técnica Raspberry Pi ... 64

Tabla 14. Matriz técnica Arduino ... 65

Tabla 15. Matriz técnica LCD ... 66

Tabla 16. Matriz técnica Motor ... 67

Tabla 17. Rodamientos ... 67

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1 Introducción

En la primera parte del proyecto se aborda la problemática y situación medio ambiental que está a travesando el planeta, se presentan los fenómenos y las causas que generan los hechos en cuestión.A partir de los efectos que trae el uso y desuso masivo de botellas PET, se estudia alternativas que han implementado diversos países para combatir la contaminación generada por los desechos plastificados.

Luego, se describen los objetivos que son el fundamento del trabajo y la metodología utilizada para alcanzarlos. Se pasa por el marco referencial, el cual se fundamenta mediante los marcos la teoría del producto y los elementos que integran el sistema.

Por último se muestra el proceso del desarrollo del prototipo, mediante la metodología descrita se determina los componentes electrónicos a usar mediante una matriz técnica, luego se realiza el circuito electrónico y el ensamble de los componentes, y por último se escribe el código que hace funcionar la máquina con su respectivo acceso remoto mediante la plataforma de IoT.

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2 Justificación y Antecedentes

El medio ambiente está atravesando por un problema ecológico sin precedentes, la contaminación a causa del hombre sigue provocando un desequilibrio en el planeta, millones de toneladas de residuos de plástico como el polietileno, tereftalato de polietileno y otros tipos de este material están invadiendo los ecosistemas acuíferos y terrestres, así como se describe en los siguientes estudios:

Se desconoce la cantidad exacta de plásticos en los mares, pero según un modelo teórico cuantitativo esta cifra sería de alrededor de 5,25 billones de fragmentos de plástico, lo que supone alrededor de 268.940 toneladas de plásticos flotando en el mar, sin incluir los trozos de plástico que hay en el fondo marino o en las playas (Greenpeace, 2016).“Estudios más recientes señalan que esta cifra puede ser más alta y que podría llegar a más de 50 billones de plásticos”(Sebille, 2015).

El propósito de este proyecto va direccionado a buscar alternativas a la insostenibilidad ambiental que atraviesa el planeta, el eje central, es educar a la ciudadanía de Villavicencio en el correcto uso de los desechos que pueden y deben ser reutilizados, (UNHCR ACNUR, 2017)”

Las consecuencias de no reciclar ya podemos verlas en el mundo contemporáneo, especialmente en aquellas regiones donde no es una práctica cotidiana ni se destinan recursos para generar conciencia sobre su importancia”. La oferta-demanda del plástico aumenta por la carencia del

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reciclaje, debido a que es un producto que se consume mucho pero que se reutiliza poco, desencadenando en el deterioro de los recursos naturales.

No reciclar tendría como consecuencia directa un aumento considerable de la producción de los productos que consumimos a diario, algo que supone un mayor uso de recursos naturales como el agua y la energía eléctrica. Llegaría un momento en que estos escasearían, subirían de precio y, a largo plazo, podrían desaparecer en ciertas regiones del mundo.(ACNUR, 2017).

Para conseguir los recursos naturales que satisfagan la demanda de productos, que sin el reciclaje sería cada vez mayor, las empresas tendrían que irrumpir en los ecosistemas que hasta el momento se han mantenido vírgenes. Es decir, aumentaría la deforestación de bosques y reservas naturales, el uso de productos químicos y conservantes y, por tanto, la desaparición de especies animales y vegetales que tienen como hábitats estos espacios. (ACNUR, 2017)

La RVM (máquina expendedora inversa), es una técnica que permite la recolección de botellas PET (poli tereftalato de etileno) de forma eficiente, ¿por qué?, la norma que regula los puntos ecológicos, (GTC 24, 2009) “La separación en la fuente permite obtener una mejor calidad de los residuos optimizando su aprovechamiento o disposición final. Una vez realizada esta separación se sugiere llevar a cabo una recolección”, se queda corta ante la falta de cultura de la población colombiana. Debido a ello, se debe optar por métodos capaces de incentivar a las personas a la separación de desechos, y es allí en donde el dispositivo entra en juego, de por sí la tendencia tecnológica y los artilugios captan la atención de las personas, y mediante esta oportunidad se llegará a los consumidores para que se enteren del beneficio que obtendrá el planeta con este aporte.

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El modelo de una RVM clásica es el siguiente; disponen de un diseño electrónico capaz de responder al depósito de las botellas, cuentan con un sensor para la identificación del tipo de objeto que se introduce y de esta manera permitir o no que se arroje el material, además de ello tienen situado una pantalla en donde se transmite todo tipo de videos referente a la situación actual del medio ambiente, y cómo poder contribuir a revertir esta situación. Ycomo valor agregado, se realizan convenios con diferentes marcas para obtener pequeños bonos o cupones acumulables para posteriormente redimirse y de esta forma hacer más llamativo el reciclaje.

El reciclaje de este material no solo contribuirá a la sostenibilidad ambiental, sino también a la sostenibilidad económica (Meunier, 2016)“ya que son muy eficientes en el uso y ahorro de recursos, y cuando se convierten en residuos siguen teniendo un gran valor”.

Entre ese plástico desaprovechado se cuentan las más de ocho millones de toneladas que se vierten al mar al año. Un material desperdiciado que en un futuro próximo podría servir para construir coches de bajísimo consumo con los que recorrer 1.500 kilómetros con cuatro litros de gasolina, por ejemplo. O podría convertirse en plástico que crece de los árboles, plástico que se ‘cura’ a sí mismo o plástico sustitutivo de algunos componentes de la sangre humana.

(PlasticsEurope, La Importancia de Reciclar Plástico, 2016)

Son muchas las utilidades que se le puede dar al plástico si se le hace el tratamiento correcto.

El plástico se puede aprovechar ya sea a través de procesos de reciclado mecánico o de valorización energética. Procesos que permiten que este material pase a formar parte del mobiliario urbano, el menaje, el envasado y las edificaciones que vemos. Incluso de la ropa, como demuestra Ecoalf, compañía que a partir de

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botellas de plástico obtiene fibras hiladas de poliéster para tejer prendas. Un ejemplo más de la universalidad de este material. (Beatriz Meunier, 2016)

Por estos motivos, la maquina RVM es un dispositivo ideal para combatir el cambio climático mientras se va generando ingresos. Contribuir desde el ámbito tecnológico permite estar a la vanguardia en la nueva revolución industrial, en donde los sistemas se conjugan con las redes y el big data para tener un manejo óptimo de la información, sistematizando los procesos para obtener soluciones eficientes.

Actualmente en Colombia esta solución no se ha implementado uniformemente en el país, no obstante hay empresas como ECOBOT que han diseñado sus RVM´s para equiparlos en sitios de alta afluencia para la recolección de material PET.Ecobot es una iniciativa que promueve hábitos de consumo más sostenibles, incentivando a las personas a responsabilizarse de sus residuos, y dar el primer paso hacia una vida más amigable con el planeta.(ecobot, 2018)

Los Ecobot son máquinas, ubicadas en universidades y centros comerciales, en donde cualquier persona puede depositar botellas plásticas, vacías o llenas de empaques, y a cambio recibir cupones de descuento en restaurantes, tiendas, apps y marcas asociadas, promoviendo así un cambio cultural alrededor del reciclaje. (ecobot, 2018)

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Figura1. Ecobot

2.1 Situación en el mundo

En Europa, al igual que en todas las partes del mundo se estaba viviendo una creciente exponencial de botellas plásticas, antes este impacto que estaba produciendo en el medio ambiente, debieron implementar medidas para controlar y reducir el uso desmedido de este material. En Lituania, comenzaron a implementar un impuesto de 10 centavos de más a cada envase que era comprado, no obstante era muy débil la estrategia, por tal motivo empezaron a establecer en las calles, supermercados, universidades y demás sitios donde hubiese masa de personas la novedosa Máquina Expendedora Inversa. Lituania, aunque no fue el primer país europeo en desarrolla e implementar las RVM´s, sí logró masificar esta alternativa de recolección de material reutilizable en todo el país.

El modelo implementado fue el convencional, la persona lleva una botella a la máquina, esta evalúa su composición y peso, en función de los valores obtenido se identifica, clasifica, recolecta y procesa. Al usuario se le retribuye un ticket con un valor económico para que lo pueda usar en distintos almacenes. De esta manera se comenzó a propagar esta técnica por toda Europa, se le fueron añadiendo más funciones como apps, para que el usuario sepa dónde están los puntos y cuán acumulable lleva su cupo, se perfeccionaron técnicas para le detección de

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material y también la manera que se procesa y almacena los residuos. (INFOTECHNOLOGY, 2021)

2.1.1 Alemania

Según un informe presentado en el Foro de la Asociación de la Industria de Empaques, se estableció que se recicla las botellas PET en un 93,6%, el cual el 80% del tratamiento del reciclaje se hace dentro del país. Los usos de este material lo han diversificado, no solo para la reutilización en envases, sino también en la industria textil (29%) e industria de películas plásticas (27%) (Plástico, 2015)

Las RVM´s en Alemania, son usadas ampliamente para la recolección de botellas PET, se estima que la cuarta parte de botellas recolectadas se dan a través de este sistema de reciclaje, contribuyendo a diversos aspectos que van desde lo ambiental hasta lo económico. La implementación de esta alternativa ha generado la disposición en las personas de separar adecuadamente los desechos en un 97.2% para el proceso de reutilización, ¿por qué? El sistema RVM, estimula al usuario a depositar botellas a cambio de un incentivo económico, al arrojar un envase de plástico, lata o vidrio se genera un impuesto denominado Pfand, “El Pfand es una tasa extra que te cobran por cada botella de cristal o de plástico que compres, normalmente son unos 25 céntimos. Para recuperar este dinero lo que hay que hacer es reciclar esa botella volviéndola a llevar, una vez consumido su contenido, a diferentes establecimientos y supermercados”(Zorzano, 2019) que se entrega al usuario en forma de ticket que puede ser canjeado o redimido en diversos establecimientos, oscilando entre los 0,08 y 0,25 dólares (Milans, 2016). El mecanismo usado en Alemania se puede ver en la figura 2.

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Figura2. Recicla de Botellas(technology, 2019)

2.1.2 Finlandia

El sistema de reciclaje en Finlandia es similar que en Alemania, allí también usan un impuesto denominado Pfan, es una fianza que se da a las personas por llevar envases reutilizables a los puntos de recolección. El mecanismo es automático, los puntos están distribuidos en zonas de gran afluencia “ver figura 3”, como centros comerciales, parques o colegios, en esos lugares las personas llevan sus envases y los introducen en el dispositivo, la máquina analiza los objetos según los sensores que posea (fotoeléctricos, capacitivos, inductivos, etc.) y los clasifica según el material que esté constituido, de esta manera se retribuye al usuario de acuerdo con el valor asignado para cada material. Algo importante en estos mecanismos es la manera que procesa los tickets a los usuarios, ya que pueden ser acumulables y redimibles según el tiempo que vea conveniente la persona. (Hernández S. , 2014)

Figura3. Recolección en Finlandia (Kennedy, 2014)

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3 Planteamiento del Problema

Villavicencio cuenta con una tasa de reciclaje muy baja, según un estudio realizado por Bioagricola, “la Puerta del Llano, produce cerca de 11.761 toneladas de residuos al mes (toda clase de residuos) y de los cuales solo se puede recuperar 9,8 toneladas, esto debido a la mala clasificación en las basuras” (Bioagrícola, 2017).Es un problema grave que se presenta no solo en la ciudad sino también a nivel mundial, para comenzar en Colombia, el Ministerio de Ambiente dio parte de las cifras de reciclaje y están aún por debajo de la medial internacional,

“el 17% de las basuras pasa por tratamiento de reciclaje” (Ambiente Min, 2017). Pero, si en este territorio los porcentajes son desalentadores, en los demás parece no haber mejoras.

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“el ecologista industrial Roland Geyer, de la Universidad de California en Santa Bárbara, Estados Unidos, y sus colegas, calculó el volumen total de todo el plástico producido. Y el resultado fue 8.300 millones de toneladas. De ese número, unos 6.300 millones de toneladas ahora son residuos, y el 79% de ellos se encuentra en vertederos o en el entorno natural.” (Roland Geyer, 2017).

Estas cifras son producto del mal hábito y la falta de conciencia en la separación de residuos, puesto que las personas no clasifican las basuras, sino que mezclan el material orgánico (alimentos, cascara de frutas, etc.) con el material reciclable (vidrios, plástico, latas, etc.) a pesar de haber puntos ecológicos en donde se puede encontrar las tres canecas para los tipos de residuos, y que está estipulado en la Norma Técnica Colombiana GTC 24. Agregando a ello, la

“cultura” de arrojar lo que tengamos en la mano a las calles, puentes, potreros, ríos y demás sitios menos en donde lo debemos hacer.

La contaminación es un problema que está trayendo deterioros al ecosistema casi que irremediables, la producción masiva de plásticos y la falta de reutilización de estos son agentes que destruyen el planeta a pasos de gigante.

Se pronostica que para el 2050 en los océanos habrá más plástico en los océanos que peces, y que para el mismo año si no se toman medidas drásticas para frenar la contaminación de estos residuos, los daños serán irreversibles y no habrá método para que el planeta vuelva a su estado normal(PNUMA, 2017).

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3.1 Pregunta del problema.

¿Un prototipo para el manejo de los materiales plastificados, contribuirá a la reducción de la contaminación en la ciudad de Villavicencio?

4 Objetivos

4.1 Objetivo General

Diseñar un prototipoautomatizado que permita depositar material P.E.T (polietileno tereftalato) en la ciudad de Villavicencio.

4.2 Objetivos Específicos

• Identificar los componentes electrónicos y mecánicos que permitan ejecutar las instrucciones de la máquina.

• Desarrollar el circuito eléctrico-mecánico y ensamble del sistema

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• Elaborar el algoritmo de programación (sketches) para el funcionamiento de la máquina.

5 Línea de Investigación

El proyecto es pertinente porque regula la línea de Redes, Telemática y Telecomunicaciones, cuyo objetivo es desarrollar proyectos en el área de las telecomunicaciones y Tecnologías de la información y comunicación, que genere conocimiento para el desarrollo económico del país en conjunto con la línea de Ciencias de la Computación. Con la sub-linea Interfaces hombre máquina.

6 Metodología

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El trabajo está fundamentado en tres etapas, y basado en un método mixto; por lo siguiente en la primera etapa se identifica los componentes eléctricos y mecánicos para el dispositivo, en la segunda etapa se desarrolla el circuito eléctrico-mecánico y ensambla el sistema y como última etapa se elabora el algoritmo de programación para el funcionamiento de la máquina.

6.1 Etapa 1: Identificar los Componentes Eléctricos y Mecánicos

Primero realizamos una búsqueda sobre las características de las botellas, es importante establecer las dimensiones de los envases para poder determinar los requerimientos del sensor que detecta las botellas PET, luego establecemos cuáles son las funciones de la máquina, con base en ello se establece qué tipos de sensores y de acuerdo con qué características son los más pertinentes para implementarlos en la RVM. Para realizar el análisis se diseña una matriz técnica, se consultan los datasheets de cada uno de los elementos, se selecciona según su sensibilidad para la detección y actuación de los elementos, se toma en cuenta el voltaje de alimentación y la dificultad de programación de cada componente. Así mismo se escoge la tarjeta de desarrollo teniendo en cuenta la cantidad de pines digitales y análogos suficientes para el funcionamiento de todo el sistema. La selección mecánica se hace consultando sobre los materiales que mejor se adaptan para triturar material plástico, se realiza pruebas y se diseña la estructura para ser lo más eficiente en el proceso de trituración.

6.2 Etapa 2: Elaborar un Diseño Electrónico

Se elabora el diseño electrónico en proteus de la parte sensorial para visualizar el comportamiento de los componentes y cómo actúan los datos de la variable, para ello se instala las librerías pertinentes de los sensores que efectúan las detecciones y se emula en el software.

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Luego, se programa sketches cortos en Arduino para probar el funcionamiento individual de los sensores y actuadores para posteriormente ir ensamblando cada elemento.

6.3 Etapa 3: Desarrollar el Código de Programación en Arduino

Se escribe el código para el funcionamiento de todo el sistema. Se instala las librerías que son series de códigos que facilitan las interconexiones de los sensores, para el desarrollo del código se lee la documentación que está en la página oficial de Arduino y de este modo extraer las funciones que permiten las comunicaciones entre los sensores y actuadores, teniendo el código escrito, se compila para establecer que esté bien escrito con sus sintaxis y se procede a cargar a la placa para comprobar su funcionalidad.

7 Alcance y Limitaciones

7.1 Alcance

Por medio del proyecto se pretende establecer una alternativa al modelo tradicional de recolección y separación de residuos en la ciudad, donde sea eficiente la manera en que las personas depositan el material que puede ser reutilizado, concientizando acerca de los daños causados a nivel ambiental y económico en la sociedad (Cano, 2019) “se están enterrando anualmente 2 billones de pesos en plásticos que se pueden reutilizar”.

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En la época en que estamos viviendo todos los procesos tienden a ser automatizados, gracias a las tecnologías y plataformas informáticas se logra tener un control y monitoreo en los sistemas, en la integración de dichas herramientas permite fomentar el desarrollo tecnológico para tareas cotidiana, optimizando ciertos recursos como tiempo y mano de obra, tema al cual va direccionado el internet de las cosas (IoT).

Por lo general, el término Internet de las Cosas se refiere a escenarios en los que la conectividad de red y la capacidad de cómputo se extienden a objetos, sensores y artículos de uso diario que habitualmente no se consideran computadoras, permitiendo que estos dispositivos generen, intercambien y consuman datos con una mínima intervención humana. Sin embargo, no existe ninguna definición única y universal. (Karen Rose, La Internet de las Cosas—Una breve reseña, 2015)

Es por ello por lo que se ha articulado software y hardware que permita el acceso al sistema remotamente para tener control sobre la máquina, incentivando al uso de componentes electrónicos para solucionar labores cotidianas.

7.2 Limitaciones

• Una de las limitantes del proyecto es que el sistema en sí no realiza el tratamiento del material reciclable más que la recolección del PET, siendo solo la primera etapa del proceso del reciclaje, no obstante, permite aprovechar con mayor utilidad el material recolectado.

• Es un dispositivo que si bien tiene como objeto recolectar material PET, solo admite la RVM el depósito de botellas, despreciando los otros tipos de plásticos que circulan en el mercado.

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• Al ser un prototipo, hay algunos componentes y procesos básicos que pueden ser mejorados. Como en la parte estética y la manera en que se ejecuta ciertas tareas.

• Otra limitante es el factor económico, hay componentes que tienen un alto costo y deben ser reemplazados por otros de menor precio, sacrificando rendimiento que se ve reflejado en el sistema.

8 Marco Referencial

8.1 Marco Legal

Una de las razones del proyecto, es la ineficiencia en la legislación establecida para la recolección y separación de los materiales reciclables en el país. El uso tradicional de los puntos ecológicos consistido en las tres canecas de colores no ha dado los resultados esperados, según(Gutiérrez, 2020) “en todo el país, existían 108 toneladas de plástico ligero PET en el 2008, pasando a 29.000 en el 2019 y se tiene una proyección de 60.000 toneladas para el 2022”. No

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obstante, se han formulado diferentes normas y reglamentos para disminuir y contrarrestar la contaminación generada por los plásticos en el país.

8.1.1 Norma Nacional

• Ley No 1259 19 Diciembre 2008; por medio de la cual se instaura en el territorio nacional la aplicación del comparendo ambiental a los infractores de las normas de aseo, limpieza y recolección de escombros; y se dictan otras disposiciones.

• Norma técnica colombiana GTC24; Dar pautas para la separación de los residuos no peligrosos, peligrosos y especiales. Esta norma de gestión ambiental contempla fuentes de generación como las domésticas, industriales, institucionales, entre otras

• Resolución No 1017 del 25 de Octubre de 2018: Por medio de la cual se adoptan medidas de control para la prohibición de la utilización del plástico e icopor de un solo uso, en el Distrito Turístico, Cultural e histórico de Santa Marta.

• Resolución 1407 26 de Julio de 2018; Ordena que las empresas deberán recoger el 10%

de los empaques y envases que ponen en el mercado.

• Instituto Colombiano de Normas Técnica y Certificación (ICONTEC). (26 de septiembre de 2007). Norma Técnica Colombiana NTC-ISO 14040. Gestión Ambiental. Análisis de ciclo de vida. Principio y marco de referencia.

• Decreto 2412 de 2018; Reglamenta el Incentivo al Aprovechamiento y Tratamiento de Residuos Sólidos (IAT) conforme a lo establecido en el artículo 88 de la Ley 1753 de 2015 y, en consecuencia, definir la manera por la cual se realizará su cálculo, facturación, recaudo, asignación y uso de recursos, así como su seguimiento y control en todo el territorio nacional.

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8.1.2 Norma Internacional

• ISO 17422: 2002; Proporciona una estructura para la inclusión de los aspectos medioambientales en las normas para productos de plástico. Se propone un enfoque que tienda a minimizar cualquier impacto ambiental adverso sin desmerecer el propósito principal de garantizar la aptitud para el uso adecuado de los productos en cuestión.

• ISO 15270: 2008; Ha sido desarrollado para ayudar a todos los actores de la industria de plásticos en el desarrollo de:

- Una infraestructura global sostenible para la recuperación y el reciclaje de plásticos - Un mercado sostenible para materiales plásticos recuperados y sus productos

manufacturados derivados

• ISO 18606: 2013; Especifica los procedimientos y requisitos para el envasado que son adecuados para el reciclado orgánico. Packaging es considerado como recuperable por reciclado orgánico sólo si todos los componentes individuales cumplen con los requisitos.

8.2 Marco Conceptual

8.2.1 RVM(reverse vending machine)

“Es un dispositivo mecatrónico que permite realizar el reciclaje de desechos, eliminando el error humando al momento de realizar la separación de estos y también ofrece una bonificación con un determinado valor monetario, para incentivar el reciclaje en la sociedad”(Almeda Terrazas, Robles Hernández , Pérez Olguín, Martínez Romero, & Noriega Morales , 2018).

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8.2.2 PET (poli tereftalato de etileno)

“Es un polímero que se obtiene mediante una reacción de policondensación entre el ácido tereftalato y el etilenglicol. Pertenece al grupo de materiales sintéticos denominados poliésteres, este es utilizado en gran medida para la fabricación de embaces de bebidas y textiles.”(Hachi Quintana & Rodriguez Mejia, 2010)

8.2.3 Raspberry Pi

“Es una pequeña placa que soporta varios de los componentes comunes de un ordenador y puede ser utilizado para realizar diversas tareas, tal cual lo aria un computador, pero contando con la versatilidad que le otorga su tamaño compacto”.(Magpic, 2020)

8.2.4 Arduino

“Es una plataforma electrónica de código abierto basada en hardware y software fáciles de usar.”(Arduino , 2018)

8.2.5 Sensores

“Son dispositivos que bajo sus propiedades pueden reconocer una señal física de un medio y convertirla a otra, en este caso a uno eléctrico para que sea procesado y de esta manera analizar la señal que haya captado.”(Serna, 2010)

8.2.6 Conciencia ambiental

La investigación de las actitudes ambientales se centra en el contenido afectivo- evaluativo y cognitivo-informativo de las posiciones que las personas expresan hacia aspectos o propiedades específicas del medio ambiente físico. En este caso el principal objetivo consiste en

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mostrar “tendencias a responder favorablemente/desfavorablemente” a las características ambientales consideradas(Bonnes, 1995)

8.2.7 Trituración

“Acción que consiste en partir o desmenuzar en trozos pequeños una materia sólida, pero sin llegar a convertirla en polvo.” (RAMIREZ, 2015)

8.2.8 Automatización

“se ha entendido como una tecnología en la cual se aplican los sistemas mecánicos, electrónicos y computarizados, con el fin de operar y controlar la producción, de bienes físicos de consumo, además involucra una gran variedad de sistemas y procesos que se ejecutan con mínima o ninguna intervención del ser humano”.(Bibiana M. Vallejo, 2006)

8.2.9 IoT

“El Internet de las Cosas o ‘Internet ofThings’, esla interconexión de diversos elementos sensoriales que captan y transfieren información respecto a un elemento que estén evaluando. El IoT, va más allá de un sistema de cómputo que procesa y analiza datos, es poder comunicar lo que antes se consideraba incomunicable, prendas de vestir, electrodomésticos, hogares, calles, agricultura, y más ‘cosas’. Gracias a estas redes de datos que interactúan con su entorno, se logra hacer un uso más eficiente de los elementos, con resultados que se pueden modelar de acuerdo con los factores y/o variables que son tratadas mediante este modelo”.(Karen Rose, LA INTERNET DE LAS COSAS-UNA BREVE RESEÑA, 2015)

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8.3 Marco Teórico

8.3.1 Máquina Expendedora Inversa (RVM)

Las máquinas expendedoras inversasson dispositivos para el retorno de envases de consumo cotidiano que aportan un incentivo al usuario,“se produce el ciclo inverso a una máquina expendedora normal” (P.delaVega, 2013). Mientras que en las máquinas expendedoras normales el usuario recibe el producto tras realizar el pago, en las maquinas reverse-vending lo que ocurre es que el usuario introduce el producto (en este caso envases utilizados) y recibe a cambio diferentes incentivos como dinero en metálico, descuentos, papeletas de sorteo, etc.

Los envases aceptados pueden ser diferentes como botellas PET, latas de aluminio o botellas de vidrio y el proceso de funcionamiento de estas máquinas es muy simple: una vez que hemos introducido el envase en el orifico correspondiente a ese tipo de residuo, la máquina reducirá su volumen y se almacenará hasta su posterior recogida. (P.delaVega, 2013)

El implementar este tipo de dispositivos para la separación y depósito de material reciclable contribuye significativamente a provechar de manera eficiente recursos económicos y ambientales.

Actualmente los consumidores pasan por casi 1.4 billones de envases de bebidas cada año, lo que representa una gran cantidad de material de elementos que se puede recolectar, reutilizar o reciclar (…) El manejo adecuado de los envases usados conserva recursos valiosos como energía, agua y petróleo crudo y reduce las emisiones de gases de efecto invernadero. (Siibal, 2020)

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Hay diversos beneficios que enmarca la RVM, la empresa Tomra, encargada de diseñar e instalar dispositivosa nivel internacional enumera los siguientes:

1. Positiva para su negocio

- Proporciona una solución demostrada que ayuda a mantener la basura alejada de las calles y reduce la necesidad de invertir en otros caros programas de gestión de residuos.

- Le permite ahorrar en costes laborales al disminuir las tareas manuales que deberán realizar sus empleados.

- Compacta los envases, con lo que necesitará menos espacio para almacenarlos y le proporcionará también ahorros en logística.

2. Mejor para medioambiente

- Clasifica al material en contenedores individuales en función de su tipología, lo que maximiza su valor y permite conservar sus propiedades.

- Esto mantiene las fracciones de material tan limpias que incluso permiten su completo reciclado, contribuyendo a cerrar el ciclo de la conservación.

- Disminuye las necesidades de transporte dado que el material se clasifica y compacta en la misma máquina, optimizando así la capacidad de transporte y evitando tener que realizar traslados a plantas de clasificación.

3. Muy cómodo y motivador para los usuarios

- Facilita el reciclado dado que normalmente las soluciones de vending inverso se encuentran instaladas dentro o en la entrada de las tiendas de alimentación.

- Hace que reciclar sea algo cómodo al ser un proceso rápido y limpio, que además proporciona una recompensa personal que motiva su uso de forma repetitiva.

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- Motiva a los usuarios aún más cuando el propietario explota las posibilidades de usar la solución de vending inverso como una herramienta para realizar promociones comerciales, para crear imagen de marca y para programas de responsabilidad social corporativa.(TOMRA, s.f.)

Figura4. RVM T-53S (TOMRA 2018)

En Colombia, el primer modelo de RVM instalado fue llevado a cabo por ECOBOT en la ciudad de Cali, aunque hoy en día el modelo RVM se ha expandido a tener la capacidad de recolectar diversos tipos de materiales más allá del plástico como la lata y el vidrio, su uso intrínseco ha sido el material PET.

En el año 2015, los estudiantes Lina Aramburo y Santiago Aramburo, empezaron a crear un modelo de negocio sustentable de las máquinas RVM, después de una visita en el verano de ese mismo año a Alemania, en una entrevista realizada a los creadores de la ECOBOT, recalcan el hecho de que‟existen leyes que exigen a las empresas productoras de bebidas en diferentes envases, financiar la recolección de

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sus productos en el posconsumo, de esta manera, el retorno del dinero es un incentivo muy fuerte que ayuda a garantizar una tasa de reciclaje más alta”(radio, 2018)

Según Carlos Herrera Santos, vicepresidente de la Sostenibilidad Ambiental de Empresarios de Colombia sostiene que;

El aprovechamiento de residuos va de la mano de la reconversión tecnológica en los procesos o productos y que vayan asociados a procesos de comercialización que premien artículos hechos a partir de insumos provenientes del reciclaje o de partes de otros que ya cumplieron su vida útil. (Santos, 2016)

En las siguientes figuras (5,6 y 7) se ilustra cómo es el proceso de reducción de las botellas PET en una RVM convencional.

Figura 5 Cilindro de acceso principal. (Castillo Herrera, 2014)

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Figura 6. Cilindro Compactador . (Castillo Herrera, 2014)

Figura7. (Castillo Herrera, 2014)

8.3.2 Residuos Sólidos

Los residuos son componentes orgánicos y no orgánicos definidassegún la RAE como “material que queda como inservible después de haber realizado un trabajo u operación”. esta definición.

Dentro de los residuos sólidos encontramos:

• Residuos sólidos urbanos ordinarios.

• Residuos biodegradables.

• Residuos inertes.

• Residuos sólidos reciclables.

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Residuos sólidos recuperables

Los residuos sólidos recuperables son aquellos productos y materiales desechados tras su vida útil y que, aunque carecen de valor económico en sí mismos, pueden aprovecharse para diferentes usos tras un proceso de tratamiento y transformación.

Para dar una nueva a los residuos sólidos recuperables es necesario separarlos y clasificarlos por materiales en las plantas de reciclaje. Después, los residuos se someten a diferentes procesos para su limpieza y compactado con el objetivo de ser comercializados como materia prima industrial.

Los principales «productores» de residuos sólidos recuperables somos los propios ciudadanos, de ahí la importancia del reciclaje en nuestro día a día y no cometer errores. De hecho, se calcula que casi un 90% de los residuos sólidos que producimos pueden recuperarse y reutilizarse.(SMV, 2020)

8.3.3 Plásticos(Aquae, 2018)

Es importante saber que hay diferentes tipos de plásticos, porque el impacto que tienen en el medio ambiente depende del material con el que hayan sido producidos.

El Código de Identificación de la Resina es un sistema internacional utilizado en el sector industrial para diferenciar la composición de las resinas en los productos plásticos de uso diario.

Se trata de siete números que se encuentran en los diferentes tipos de plásticos y que marcan su nivel de toxicidad.

Los números se integran dentro del triángulo de Möbius (símbolo universal del reciclaje).

Así, el 1 y el 7 indican que debe usarse con precaución en su reciclado. El 2, 4 y 5 indican que es material seguro. Mientras que el 3 y el 6 son señalados como material dañino.

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8.3.3.1 Tipos de Plásticos.(Aquae, 2018)

- PET (tereftalato de polietileno)

• Características

Se produce a partir del ÁcidoTere ftálico y Etilenglicol, por policondensación; existiendo dos tipos: grado textil y grado botella. El grado botella se usa para producir envases de gaseosas, agua, aceite comestible, etc. por el sistema de inyección-soplado.

• Aplicaciones Primarias Típicas

Envases: botellas y bandejas. Monofilamentos. Refuerzos para neumáticos. Flejes. Cintas de video y audio

• En qué se transforman o Reciclan

Envases para gaseosas y agua (Proceso Botella a Botella). Fibras textiles para prendas de vestir (Camperas, abrigos, etc.), lonas, velas náuticas, alfombras, juguetes. Flejes. Cuerdas. Hilos.

Monofilamentos

- PEAD o HDPE (polietileno de alta densidad)

Es fabricado a partir del Etileno (Que deriva del etano, que provine del gas natural). Es muy versátil, rígido y está presente en una diversidad de envases. Se lo puede transformar por diversos métodos: Inyección, Soplado, Extrusión, Rotomoldeo, Termoformado.

Películas para envases. Bolsas de comercio. Cajones para gaseosas, cervezas, frutas, pescado.

Bolsas camiseta. Caños para agua, gas, irrigación. Enseres domésticos. Tapas. Juguetes.

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Bolsas de residuos domésticas y de consorcio. Botellas para lavandina, detergentes, artículos de limpieza. Caños. Simil madera (Bancos, mesas, cercos, decks, mobiliario urbano). Cajones.

Rotomoldeo.

- PVC (policloruro de vinilo)

Se produce a partir de dos materias primas naturales: gas 43 % y sal común 57 %. Para su procesado se fabrican compuestos con aditivos especiales. Estos permiten obtener productos de variadas propiedades para muchas aplicaciones. Procesos: • Inyección • Extrusión • Soplado

Caños. Juguetes. Tarjetas de crédito. Productos médicos. Pisos. Marcos de ventana. Perfiles.

Aislaciones para cables. Botellas.

Caños para la construcción, riego y protección de cables. Muebles de jardín. Barandas. Zapatos.

Suelas para calzado. Perfilaría. Pisos. Cercos de separación y pantallas anti-ruido. Reglas y otros artículos para el hogar.

- LDPE o PEBD (polietileno de baja densidad)

Como el PEAD, es muy versátil y se procesa de diversas formas: • Inyección • Extrusión • Soplado • Rotomoldeo. Por su transparencia, flexibilidad, y economía está presente en una diversidad de envases, sólo o en conjunto con otros materiales y en variadas aplicaciones.

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Películas para envases (sachets). Bolsas de comercio. Caños para agua, irrigación. Aislación de cables. Películas para agro, stretch, filme y termo contraíble.

Bolsas de residuos domésticas y de consorcio. Caños para aguadas y riego. Simil madera. Films para uso agrícola. Mulching. Membranas aislantes de la humedad. Macetas

- PP (polipropileno)

Se obtiene por polimerización del propileno. En ciertos casos con el agregado de etileno se obtienen PP copolímeros. Es rígido, de alta cristalinidad y elevado punto de fusión, excelente resistencia química y el de más baja densidad. Con la adición de distintas cargas se transforma en un polímero de ingeniería. Procesos: • Inyección • Extrusión • Soplado • Termoformado

Película para el envoltorio de galletas, fideos, snacks. Baldes. Contenedores. Bazar-Enseres domésticos. Baterías. Piezas para automotores. Caños. Medicina (jeringas descartables). Sillas y mesas. Rafia. Monofilamentos.

Contendores. Cajones. Baldes. Piezas para automotores. Sillas. Simil madera (Bancos, mesas, cercos, decks, mobiliario urbano). Monofilamentos. Flejes. Productos inyectados en general para la industria y el comercio

- PS (poliestireno)

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PS Cristal: polímero de estireno monómero derivado del petróleo, cristalino y de alto brillo.

PS Alto Impacto: polímero de estireno monómero con oclusiones de Polibutadieno que le da alta resistencia al impacto. Ambos PS son fácilmente moldeables a través de procesos de: Inyección- Extrusión y Termoformado-Soplado

Envases lácteos (Yogurt, postres, etc.). Envases descartables (Bandejas para alimentos, etc.).

Vajilla descartable y vasos térmicos. Electrodomésticos. Perfiles. Juguetes. Artículos de librería.

Planchas aislantes.

Artículos y accesorios de oficina. Productos de librería (Reglas, abrochadoras, c ajas) . Perfiles.

Bandejas. Marcos de fotos. Cornisas. Zócalos. Perchas. Macetas para almácigos.

- Otros tipos de plásticos

PA, ABS, SAN, Acrílicos, PU, PC y otros

Industria automotriz. Piezas industriales. Electrodomésticos. Artículos electrónicos. Colchones.

Construcción. Botellones de agua

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Con la Poliamida (PA), ABS y SAN se fabrican productos inyectados para industria y comercio.

Reciclado químico para obtener los monómeros originales. Con el policarbonato se fabrican partes de instalaciones eléctricas.

Figura 8. Código de identificación según tipo de plástico Ilustración (EmpredeVerde, 2019)

8.3.4 Procesos de Reciclaje de Rlásticos, según su tipo (Aquae, 2018)

- Reciclaje mecánico. Se cortan las piezas de plástico en pequeños granos y se tratan de forma posterior.

- Reciclaje químico. Se degradan los materiales plásticos a través del calor para conseguir moléculas simples, a partir de las cuales obtener otros tipos de plásticos o combustibles.

- Reciclaje energético. Convierte el plástico para un aprovechamiento energético.

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Figura 9. Proceso de reciclaje (OPEMED, 2020)

8.3.5 Arduino

Es una plataforma electrónica de código abierto la cual se basa en hardware y software fácil de utilizar, para la gente que se especializa en crear y desarrollar diferentes tipos de microordenadores; para ello debemos tener en cuenta que hardware son aquellos dispositivos cuyas especificaciones y diagramas son de acceso público en cambio en la parte de software son los programas cuyo código es accesible por cualquiera para que este pueda utilizarse y modificarse. la plataforma IDE (Entorno de Desarrollo Integrado) es un entorno de programación con el que cualquiera pueda realizar crea y diseñar aplicaciones para placa base Arduino de manera de que cualquiera le pueda dar todo tipo de utilidades.

En relación con lo anterior mencionado es importante mencionar que este según la revista de ciencia, tecnología y medio ambiente, menciona.

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Arduino se puede utilizar para desarrollar objetos interactivos, que pueden funcionar de forma autónoma, sin necesidad de estar conectados a un ordenador, o puede conectarse con otro software que se esté ejecutando en un ordenador, como por ejemplo Flash, Processing, Max/MSP, LabView, MatLab, entre otros.

El Arduino es una placa basada en circuitos integrados en los que se puede grabar instrucciones que se basan en la programación C++; en el Arduino posee a o que se llama una interfaz de entrada que es la conexión que tienen la placa para así conectar todo tipo de diferentes periféricos, los tipos de periféricos pueden ser pantallas o altavoces en los que se puede reproducir diferentes datos procesados como también pueden ser otras placas o controladores. (ARDUINO, 2018)

En segundo lugar, se puede mencionar que existen diferentes tipos de Arduino como los son Arduino micro; que es completamente basado o similar al Arduino leonardo cuya diferencia es el tamaño con el que fue construido; el Arduino nano está basado en un microcontrolador atm 328 y es similar en cuanto a sus características como el Arduino uno lo único que los diferencia son su tamaño y la forma de ser conectado al ordenador para programarlo.

8.3.6 Raspberry Pi

Raspberry Pi, es un «es un ordenador de tamaño de tarjeta de crédito que se conecta a su televisor y un teclado». Es una placa que soporta varios componentes necesarios en un ordenador común. «Es un pequeño ordenador capaz, que puede ser utilizado por muchas de las cosas que su PC de escritorio hace, como hojas de cálculo, procesadores de texto y juegos. También reproduce vídeo de alta definición»

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La placa, que antes era más pequeña que una tarjeta de crédito tiene varios puertos y entradas, dos USD, uno de Ethernet y salida HDMI. Estos puertos permiten conectar el miniordenador a otros dispositivos, teclados, ratones y pantallas.

También posee un Systems on Chip que contiene un procesador ARM que corre a 700 MHz, un procesador gráfico Video Core IV y hasta 512 MG de memoria RAM. Es posible instalar sistemas operativos libres a través de una tarjeta SD.(Calvo, 2020)

Es una tarjeta que se adapta a cualquier necesidad tecnológica, aunque como se describe, su propósito inicial era la interacción académica con los equipos de cómputo ha venido permitiendo un sinfín de usos digitales, como servidores web, VPN´s, o hasta el uso que se ha planteado para este proyecto, como interfaz para el IoT, funcionando como medio de control y monitoreo del estado del almacenamiento y conteo de la cantidad de botellas que ingresan para la trituración.

El software que usa la tarjeta se descarga a través de la página de la Fundación Raspberry, podemos acceder a los distintos sistemas operativos compatibles con este dispositivo.

Generalmente, está recomendada la instalación de Raspberry Pi OS -anteriormente, Raspbian-.

Sin embargo, también es compatible con Linux y una versión específica de Windows -Windows 10 IoT-.

8.3.7 IOT

Es un complemento tecnológico que se basa fundamentalmente sobre las bases de la industria aunque pudiese parecer de otra forma en cualquier articulo o cualquier información el termino de (IOT )“internet de las cosa; el cual fue creado “ cuando un profesor en una discusión utilizo la expresión internet ofthings que fue de forma pública; en aquel entonces el crecimiento y la

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expectación alrededor del término ha aumentado de forma exponencial que si se tuviera ordenadores que fueran capaces de saber de todo tipo de cosas atreves de la recopilación de datos sin intervención humana. Así mismo, seriamos capaces de reducir los costes de los malos usos que se sabrían cuando las cosas necesitan ser reparadas, cambiadas o recuperadas incluso si se habla de que están pasadas de fecha. De acuerdo con el artículo las tecnologías IOT dentro de la industria 4.0 se define(Mario Cruz Vega, Pablo Oliete Vivas, Christian Morales Rios, Carlos González Luis, 2015)“paradigma tecnológico que define la dotación de conectividad a internet a cualquier objecto sobre el que se pueda medir parámetros físicos o actuar, así como las aplicaciones y tratamiento de datos inteligentes relativos a los mismos”

En relación, los diferentes medios de conectividad permiten presenciar una primera explosión en el crecimiento de los objetos conectados; este crecimiento se ha constado especialmente sobre la utilidad de cada uno donde ha venido ocurriendo nuevos conceptos como el WSN (Wireless sensor networks). para así poder lograr el salto a IOT, tiene muchos más caracteres universales en su concepción de protocolos y redes de aperturas atreves de las interfaces.

Sobre algunos componentes como la red, red tecnológica y conectividad son pilares fundamentales que se hacen de IOT muy esencial la cual hoy en día se maneja mucha filosofía maneja mucha teoría la mayoría se centra en los distintos verticales y de casos de usos específicos.

9 Resultados

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9.1 Etapa 1

Inicialmente, se procede a realizar una búsqueda en la websobre las características de las botellas para determinar las dimensiones que tendrá la RVM en función de la capacidad para procesar el volumen de material.

Características 250 ML Altura del envase 126 mm Altura de porta etiquetas 47 mm.

Diámetro del cuerpo 59 mm.

Espesor del cuello 0.34 mm.

Peso 16-17.3 g

Color Colores varios

Tabla 1 Envases 250 ml

Características 280 ML Altura del envase 14.5 cm Altura de porta etiquetas 5 cm Diámetro del cuerpo 6 cm Espesor del cuello 0.34 mm.

Peso 16-17.6 g

Tabla 2. Envases 300 ml

Características 300 ML Altura del envase 15.6. cm Altura de porta etiquetas 5.5 cm Diámetro del cuerpo 6.1 m Espesor del cuello 0.34 mm.

Peso 16.5-18 g

Características 600 ML Altura del envase 25 cm

Altura de porta etiquetas 6 cm Diámetro del cuerpo 6.2 cm Espesor del cuello 0.34 mm.

Peso 23 - 24.5 g

Color Colores Varios

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Características 1 L Altura del envase 22.24 cm Altura de porta etiquetas 7 cm

Diámetro del cuerpo 7.2 cm Espesor del cuello 0.34 mm.

Peso 17.02 - 25 g

Tabla 5. Envases 1 L

Características 1.5 L Altura del envase 32,5cm Altura de porta etiquetas 13 cm Diámetro del cuerpo _9,5cm Espesor del cuello 0.34 mm.

Peso 35 - 45 g

Tabla 6. Envases 1.5 L

9.2 Sistema de Detección de Material

Para el método de detección de material PET se ha tomado muestras de diferentes tipos de botellas y capacidad (mililitros), ¿para qué? Las RVM’s convencionales, usualmente usan un sistema basado en sensores fotoeléctricos, capacitivos e inductivos para detectar material PET y descartar objetos que no lo sean, el sistema en sí es altamente eficiente, no obstante cuenta con la desventaja que los sensores deben tener una alta sensibilidad y precisión en la calibración para que pueda hacer la detección de forma adecuada.

El sistema que usa la RVM en desarrollo, está basado en rangos de peso, se toman muestras de peso de botellas de diferentes características, como:

- Marca - Presentación - Volumen

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- Propósito de botella (bebidas, aseo, etc.)

Se segmentan los rangos según los volúmenes de las botellas, 250 ml, 280, ml 400 ml, hasta 500 ml. Se parametriza el sensor de carga para que solo permita el ingreso de elementos que estén en esos rangos, los objetos que estén fuera de esos intervalos se tomaran como material no PET y se descartarán. De igual manera se realizan muestras de otros tipos de materiales, como elementos de metal, envases nos plastificados, juguetes y demás objetos que podrían ser percibidos por la galga extensométrica (sensor de peso) como un elemento PET para verificar que no poseen el mismo peso de una botella PET.

Figura 10. Botella 500 ml

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Figura 11. Botella 400 ml

Figura 12. Botella 280ml

Figura13. Botella 350 ml

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Figura14. Botella 250 ml

El rango que se estable para las botellas y el sensor de carga determine el paso o no de objetos es:

Volumen Peso (g)

250 ml 13 – 14.5

280 ml 16.5-19

400 ml 23.5-25

Tabla 7. Rango de pesos de envases

9.3 Funcionamiento de la RVM:

Para identificar los componentes que debe contar la máquina, se estableció cuáles son las funciones y procesos que lleva la RVM desde que ingresa un objeto, hasta que se almacena el plástico triturado.

1. Detección de usuario.

2. Apertura de compuerta para ingreso de botella.

3. Identificación de material PET y/o rechazo de desechos no clasificados como PET.