Proyecto quimica madera a base de estopa de coco PDF

Preview

Summary

Está investigación está basada en los nuevos requerimientos y perspectivas de la ingeniería
ambiental en la actualidad, sabiendo que nuestra carrera se rige sobre principios de procesos
sustentable acondicionados con características ecológicas y sabiendo que los residuos sólidos
...

Description

PROYECTO FINAL QUIMICA ORGANICA IMPLEMENTACION DE ESTOPA DE COCO EN PRODUCCION DE AGLOMERADOS PARA LA INDUSTRIA Y LA SOCIEDAD

Presentado A. Ludy Cristina Pabón Baquero

Presentado Por

David Andrés Algecira Salamanca 41191006 Andres Jacobo Figueroa- 41152138 Alexandra Paredes Quevedo- 41152154 Javier Yesid González Pinto -41161661

Química Orgánica Universidad La Salle Bogotá D.C Mayo 19 del 2021

RESUMEN Está investigación está basada en los nuevos requerimientos y perspectivas de la ingeniería ambiental en la actualidad, sabiendo que nuestra carrera se rige sobre principios de procesos sustentable acondicionados con características ecológicas y sabiendo que los residuos sólidos constituyen una gran fuente de contaminación representada a nivel nacional y mundial.

La estopa de coco se considera en la zona de Tumaco en el departamento de Nariño con el 50.1% de la producción nacional de coco en donde se producen 28.000 toneladas de coco al año de las cuales 7840 son estopa de coco, cómo un residuo sólido excesivo que genera un gran impacto ambiental, este problema obedece a la gran demanda del coco y sus productos derivados que son producidos en este sector.

La búsqueda de nuevos materiales que generen un mínimo contaminante y residuos de procesos de la fabricación están orientados en el perfil de la ingeniería ambiental, utilizando materiales de desecho como la estopa de coco, que aparentemente no presenta ninguna utilidad o alternativa de uso y puede ser transformada en un producto útil para la industria y la sociedad. Palabras clave: Estopa de coco, madera, construcción, aglomerados, módulos estructurales

ABSTRACT This research is based on the new requirements and perspectives of environmental engineering today, knowing that our career is governed by principles of sustainable processes conditioned with ecological characteristics and knowing that solid waste constitutes a great source of contamination represented at the national level and world.

Coconut tow is considered in the area of Tumaco in the department of Nariño with 50.1% of the national coconut production where 28,000 tons of coconut are produced per year of which 7840 are coconut tow, as an excessive solid residue which generates a great environmental impact, this problem is due to the great demand for coconut and its derivative products that are produced in this sector.

The search for new materials that generate a minimum pollutant and waste from manufacturing processes are oriented in the profile of environmental engineering, using waste materials such as coconut tow, which apparently does not present any utility or alternative for use and can be transformed into a useful product for industry and society.

Keywords: Coconut tow, wood, construction, chipboards, structural modules

INTRODUCCIÓN La fibra de coco es un sustrato basado en residuos de esta fruta, siendo este un producto ecológico innovador, y de gran importancia en el ecosistema, al ser su extracción de impacto nulo en el medio ambiente. Proceso para la extracción de la fibra de coco La fibra de coco se puede extraer de forma artesanal o con el uso de maquinaria especializada. Las fibras se encuentran entre la cáscara notoria a la vista, y la parte externa en donde se aloja el agua de coco, debido al desarrollo de la fruta, y su maduración se puede apreciar mediante dos tonalidades: Color marrón. - estas se obtienen de los cocos que ya están maduros, sus cualidades se basan en el grosor y resistencia a la abrasión, son menos flexibles y forman hilos enroscados que se utilizan en la fabricación de colchones más firmes y fuertes. Por lo general se utiliza agua dulce para su procesamiento y desfibración. Color claro. - Las fibras claras se extraen de los cocos antes de madurar y son más finas, lisas y por ello más débiles, son utilizadas para hacer cuerdas, ya que su composición las hace más resistentes al agua salada por ser impermeablemente naturales. Se puede utilizar agua salada o dulce para su procesamiento y desfibración, o ambos procesos en diferente tiempo para obtener varios tipos de fibra. Como lo indica (http://www.cocopeatfertilizer.com/, 2016), la fibra de coco es un sustrato orgánico, 100% natural y renovable. Se procesa de diferentes maneras en función del uso agronómico al que esté destinado. La fácil rehidratación del material permite su secado y prensado en origen lo que minimiza los gastos de transporte y facilita la manipulación por el usuario final.

La fibra de coco es un sustrato basado en residuos de esta fruta, siendo este un producto ecológico innovador, y de gran importancia en el ecosistema, al ser su extracción de impacto nulo en el medio ambiente.

PROBLEMÁTICA ¿Cómo reemplazar la madera como material de construcción en módulos estructurales a partir del aprovechamiento de desechos biodegradables no aprovechados? La madera se utiliza como herramienta en la ingeniería; en este caso particular en la construcción sin notar el daño ecológico que se produce en la naturaleza, es por esto que el daño al que está siendo sometido nuestro planeta al ser sobre explotados los recursos en forma descomedida trae consigo consecuencias terribles en cuanto al equilibrio del planeta, tales como el efecto invernadero que da como resultado el Fenómeno el Niño entre otros. Según estudios realizada en 180 países, los productos de madera compensaron globalmente 335 millones de toneladas de dióxido de carbono en 2015, de los cuales 71 millones de toneladas no se contabilizaron según las normas actuales de las Naciones Unidas. El secuestro de carbono de los productos de madera podría aumentar más de 100 millones de toneladas para 2030, dependiendo del nivel de crecimiento económico mundial. La estopa de coco se considera en la zona de Tumaco en el departamento de nariño con el 50.1% de la producción nacional de coco en donde se producen 28.000 toneladas de coco al año de las cuales 7840 son estopa de coco, cómo un residuo sólido excesivo que genera un gran impacto ambiental, este problema obedece a la gran demanda del coco y sus productos derivados que son producidos en este sector.

Teniendo en cuenta estas problemáticas se realiza un aprovechamiento de recursos renovables de estos desechos; aplicando técnicas de operaciones unitarias para la elaboración de módulos estructurales los cuales son en base de fibra de la estopa del coco. Por este motivo la ingeniería en general busca obtener productos sustitutos de la madera que posean características similares o aún mejores, utilizando materiales los cuales sean ecológicos, económicos, abundantes y biodegradables; gracias a esto se genera una alternativa principal la cual nace la idea del reciclaje y reutilización para la optimización de los recursos, sin embargo el reciclaje no soluciona el problema de explotación de los recursos naturales, por esta razón es importante además estudio de nuevos sustitutos de la madera, de este modo se pensaron materiales tales como son las fibras vegetales, cuyas características físicas y químicas son apropiadas para la elaboración de módulos estructurales.

ESTADO DEL ARTE

1. Obtención de Materiales Compuestos Híbridos de Matriz Poliéster Reforzada con Fibras de Coco y Vidrio para la Elaboración de Tableros.

El interés actual en utilizar fibras naturales en compuestos híbridos se debe a la creciente preocupación por la preservación del medio ambiente y el uso de materias primas renovables.

Un material compuesto reforzado con fibras relativamente nuevo es el denominado híbrido, que se obtiene al utilizar dos o más clases diferentes de fibras en una única matriz (DelgadoF, GaleasS y GuerreroV 2014). Para este trabajo Se emplearon fibras de coco extraídas de cascaras de coco maduro residual. Se utilizó fibra de vidrio en forma de mats que están constituidos de filamentos individuales de 50 mm de largo y como matriz una resina poliéster

Resultado. En este estudio comprobamos que las fibras de coco y de vidrio mats son una buena opción para la elaboración de tableros, según los resultados evidenciamos una resistencia y buena calidad en el producto final

2. Elaboración de módulos estructurales a base de fibra de estopa de coco para viviendas de bajo costo.

En este trabajo se quiere utilizar como materia prima la fibra del coco para la fabricación de módulos estructurales a fin de utilizarlos en viviendas de bajo costo, de esta forma contribuir al desarrollo de nuevas técnicas basadas en la producción de materiales de construcción a partir de materiales de desecho (N y R 2007).

Resultados Basándonos en las normas INEN se obtuvieron materiales que cumplieron con los estándares de calidad especificados en dichas normas. También se obtuvieron materiales que cumplieron con los estándares de calidad especificados en las mismas por lo tanto el proyecto es viable en cuanto a calidad y costo.

3. Elaboración de madera plástica a partir de polímeros post consumo.

Elaboración de prototipos de madera plástica a partir de la composición de polímeros post consumo existentes en los Centros de Acopio de la ciudad de Ibarra.

Los compuestos de madera plástica o WPC por sus siglas en combinación de dos componentes principales: la matriz polimérica y partículas de refuerzo a base de celulosa y aditivos químicos. Los componentes se mezclan a altas temperaturas y luego mediante técnicas de extrusión, moldeo por inyección, o calandrado, se utilizan para la conformación de productos finales (L 2019).

Resultados La realización de pruebas de ensayo de resistencia a la tracción de los compuestos: polietileno de alta densidad con caña de azúcar y de polietileno de alta densidad con totora, permitió que los resultados obtenidos cumplen con los diferentes parámetros establecidos en la norma ISO 527-1-2012. A través de varias pruebas de experimentación, maquinaria instalada, disponibilidad de materia prima y la realización de ensayos con los diferentes polímeros post consumo se determinó al polietileno de alta densidad (HDPE) como principal polímero para la elaboración de madera plástica debido a que la escama fundida de este material al

momento de ser compactado, éste se comprime de manera uniforme sin generar poros o grietas en su interior.

Justificación. Este tema nos interesó debido a la búsqueda de nuevos materiales que generen un mínimo de contaminante y residuos en los procesos de fabricación, utilizando materiales de desechos como la fibra del coco, que aparentemente no tiene ninguna utilidad o alternativa de uso, transformándola en un producto útil para la industria y la misma sociedad. Este tema aporta soluciones ambientales, económicas y sociales, con la utilización de este desecho se desarrollaron nuevas tecnologías que contribuyen al desarrollo de la sociedad con una responsabilidad social, que permite mejorar la eficiencia, bajar costos y contribuir a la preservación del medio ambiente. Teniendo en cuenta los beneficios del aprovechamiento de materiales de desecho biodegradables, sostenibles y sustentables llegamos a la conclusión de que es una opción viable con la cual innovar y crear con diferentes desechos orgánicos la elaboración de otros materiales de construcción para diferentes fines.

OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL Utilizar como materia prima la fibra del coco para la fabricación de módulos estructurales con el fin de poder aprovecharlos y utilizarlos en la fabricación de viviendas de bajo costo, así hacer una contribución al desarrollo de nuevas técnicas basadas en la producción de materiales de construcción a partir de materiales de desecho biodegradables, sostenibles y sustentables. OBJETIVOS ESPECÍFICOS •

Lograr obtener un aglomerado el cual tenga un bajo costo de fabricación.

•

Elaboración de módulos estructurales a partir de fibra estopa de coco.

•

Determinar los pasos del proceso de obtención de la fibra de coco para elaborar módulos estructurales

•

Proponer el proceso para obtener fibras a base de coco para la elaboración de módulos estructurales

METODOLOGÍA Proceso para la extracción de la fibra de coco La fibra de coco se puede extraer de forma artesanal o con el uso de maquinaria especializada. Las fibras se encuentran entre la cáscara notoria a la vista, y la parte externa en donde se aloja el agua de coco, debido al desarrollo de la fruta, y su maduración se puede apreciar mediante dos tonalidades: Color marrón. - estas se obtienen de los cocos que ya están maduros, sus cualidades se basan en el grosor y resistencia a la abrasión, son menos flexibles y forman hilos enroscados. Por lo general se utiliza agua dulce para su procesamiento y desfibrarían. Color claro. - Las fibras claras se extraen de los cocos antes de madurar y son más finas, lisas y por ello más débiles, son utilizadas para hacer cuerdas, ya que su composición las hace más resistentes al agua salada por ser impermeablemente naturales. Se puede utilizar agua salada o dulce para su procesamiento y desfibración, o ambos procesos en diferente tiempo para obtener varios tipos de fibra. Como lo indica (http://www.cocopeatfertilizer.com/, 2016), la fibra de coco es un sustrato orgánico, 100% natural y renovable. Se procesa de diferentes maneras en función del uso agronómico al que esté destinado. La fácil rehidratación del material permite su secado y prensado en origen lo que minimiza los gastos de transporte y facilita la manipulación por el usuario final. Para la elaboración de módulos estructurales a partir de la fibra de coco, se utilizan operaciones unitarias, las cuales tienen como objetivo modificar las condiciones de una determinada unidad de masa para conseguir un producto con características propias; dichas operaciones unitarias están dentro de la ingeniería, las cuales son:

Secado, el producto orgánico (Coco) se mantiene sobre un secador hasta que su porcentaje de agua este por debajo del 10% ya que se reduce su volumen y masa para que este pueda ser más compacto Trituración Se utiliza con el objetivo principal de reducir el tamaño de la fibra, controlando las condiciones de humedad de la misma, logrando así que la fibra triturada pueda ser utilizada en las diferentes operaciones este proceso, se busca un producto triturado con un diametro de 60mm. Tamizado Se utiliza con el propósito de realizar separaciones granulométricas; esta operación es un complemento de la trituración y la molienda, dichas separaciones se lo realizan en tamices, en este proceso se busca hacer una separación de los distintos tamaños de fibra triturada para descartar los que son mayores a 60 mm. Mezclado En el proceso se utiliza el mezclado el cual es una de las más difíciles de someter a un análisis científico, debido a que hasta el presente no se ha desarrollado ninguna fórmula o ecuación aplicable al cálculo de grado de realización al que se verifica la mezcla, o la velocidad con que se realiza, en determinadas condiciones. Prensado Debido a que en el proceso de obtención de los módulos estructurales a partir de la fibra de coco, se utiliza la fibra con una granulometría apropiada para la obtención de los módulos, entonces se debe comprimir las materias primas, para este caso, ya que se utiliza presión hidráulica para darle la forma adecuada y las características correspondiente de un módulo estructural.

Diagrama de flujo metodología tratamiendo cascara de coco.

•

Tomado de: L, Alban. «Repositorio digital Universidad tecnica del norte .» 01 de 2019. http://repositorio.utn.edu.ec/handle/123456789/8868.

CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES.

PRESUPUESTO PROYECTO Tabla 1. presupuesto del proyecto segun gastos del cronograma.

IMPACTOS Impacto ambiental En la actualidad el medio ambiente está sujeto a varios cambios y eso provoca que se deteriore rápidamente y por esta razón la vida humana está viviendo ciertos cambios ambientales en todos los aspectos, por esto debemos establecer soluciones que permitan disminuir los riesgos ambientales futuros, mediante la utilización de desechos biodegradables no aprovechados, en este caso la fibra de coco. El desecho de coco genera grandes cantidades de desecho el cual termina en los botaderos de basura causando problemas ambientales y de salud pública, por esto se busca aprovechar este material sin ningún uso para la elaboración de materiales de construcción. Con esto se reduce el consumo de agua porque la mayoría de los materiales que se utilizan prácticamente no requieren de agua para la fabricación y posterior construcción Impacto social.

Impacto económico La fabricación de madera a partir de la fibra de la estopa de coco económicamente tiene un impacto positivo ya que es de buena calidad con un bajo costo, sabemos El alto precio de los materiales tradicionales de construcción para viviendas que provoca un aumento en la demanda de casas prefabricadas.

Las casas prefabricadas tienen las mismas garantías que una construcción

tradicional de ladrillo, con algunas ventajas como el tiempo de ejecución de la obra y el coste de estas además son más confortables, debido a los materiales de aislamiento térmico, estos materiales con los que se trabaja son muy dúctiles y permiten que en un futuro se hagan reformas, ampliaciones con mayor rapidez, menores problemas y más económicos. por tanto, el valor es más asequible.

Impacto social Utilizar como materia prima la fibra del coco para la fabricación de madera socialmente es una buena alternativa ya que permite facilidad de construcción con un bajo costo lo cual puede

beneficiar a la comunidad de bajos recursos para la elaboración de viviendas de buena calidad, confortables, económicas, y seguras gracias a las propiedades ignifugas de la fibra de coco el módulo estructural prácticamente se puede considerar poco inflamable, se han analizado muchos experimentos que han demostrado que la densidad y la toxicidad de los gases del humo no influyen en la calidad de vida de las personas brindando bienestar a la comunidad a la comunidad en general....