Ingeniera Civil Química / El consumo de plásticos aumenta incesantemente y dado el tiempo que requieren para degradarse, la acumulación en el planeta podría llegar a ser insostenible. Por otro lado la vida de hoy no sería factible sin los plásticos, pero su producción tampoco es sustentable ya que su materia prima es el petróleo. Una alternativa que se está desarrollando en el mundo son los bioplásticos, estos están hechos a partir de recursos renovables y/o se degradan en menos tiempo sin generar residuos que alteren el equilibrio natural. En Europa la mayor demanda de plásticos es de la industria de los envases, por lo que resulta de gran importancia desarrollar alternativas amigables con el medio ambiente. Estas deben ser de igual calidad que los envases convencionales y ser capaces de cumplir con todas sus funciones. Esto se logra combinando las propiedades de distintos materiales. Este trabajo se desarrolló en conjunto con la empresa HYC packaging, dedicada al rubro de los envases plásticos flexibles. El proceso que ellos realizan consta de las siguientes etapas: Extrusión, impresión, laminación, rebobinado, corte y sello. El objetivo general de este trabajo es evaluar alternativas de proceso que bajo las condiciones operacionales actuales de HYC packaging permitan desarrollar una línea de producción de envases plásticos a partir de materiales compostables. Los materiales compostables tienen como principal característica que se biodegradan en condiciones de compostaje generando como residuo Agua, CO2, biomasa y compuestos inorgánicos. Este proceso dura 6 meses, lo mismo que la materia orgánica que normalmente se encuentra en plantas de compostaje. Una ventaja de trabajar con estos materiales es que se certifican por las normas ASTM D6400 en EEUU y EN13432 en Europa. Se desarrollaron dos envases, uno para café y uno para frutos secos. Para el primero se utilizó Ecoflex de BASF, un poliéster compostable hecho a partir de subproductos del petróleo. Se hicieron dos pruebas industriales de extrusión con las cuales no se lograron encontrar las condiciones de operación para un producto satisfactorio por lo que no se continuó con su desarrollo. Para el segundo se utilizó un film de acetato de celulosa con recubrimiento de PVdC (NKA de innovia) y un film de PLA transparente (NTSS de taghleef), ambos hechos a partir de recursos renovables. Se logró una buena impresión y una laminación y sellado aceptables, pero mejorables. En conclusión se logró un gran avance en el camino para producir envases a partir de materiales compostables, pero es necesario seguir haciendo pruebas para lograr mejores resultados.

El tema del calentamiento global es un gran debate entre políticos, científicos, la industria y la sociedad en general. Se discute desde su existencia hasta su severidad, sus potenciales causas, así como sus efectos en los sistemas globales tales como el clima, la ecología y particularmente en la vida de las personas. En este contexto, es indiscutible que las emisiones de dióxido de carbono y otras que intensifican el efecto invernadero han aumentado dramáticamente, a la par de nuestro consumo energético. Para revertir esta situación, por un lado, es impostergable el desarrollo de tecnologías que permitan aprovechar fuentes de energía renovable como la fluvial o la marítima que, por cierto, son abundantes en el Perú y, por otro, la utilización de materiales reciclados se hace cada vez más exigente para contribuir con el cuidado del medio ambiente. Una aplicación que sintetiza ambas soluciones, es la fabricación de rodetes de turbinas con materiales reciclados de bajo peso para garantizar el aprovechamiento eficiente de la energía de los ríos y mares. El objetivo de este trabajo es el diseño de una turbina de corriente libre tipo propeller utilizando plásticos reciclados reforzados con madera recuperada. El diseño de la turbina propeller realizado en el presente trabajo comprende las siguientes etapas: En primer lugar, se identificaron los parámetros necesarios para el diseño. Luego de un análisis energético, se procedió a realizar el dimensionamiento inicial del rotor de la turbina y mediante un análisis mecánico se determina el diseño final de la geometría y los materiales de los álabes. A continuación se diseñan los demás componentes y accesorios de la turbina. Por último, se realizan los planos y costos de fabricación. Se ha diseñado una turbina tipo propeller de eje inclinado a 30° con el plano horizontal, 2m de diámetro y tres álabes con perfil NACA 4412 en su sección transversal; capaz de desarrollar una potencia máxima en el eje de 1,1 kW. Para el diseño de los álabes se ha considerado que éstos serán fabricados en dos etapas: inicialmente el núcleo de los álabes se obtendrá por moldeo de un material compuesto de matriz de polipropileno reciclado reforzado con partículas de madera capirona recuperada y, finalmente, recubiertas con dos capas de material compuesto de fibra de vidrio y resina poliéster; reduciendo considerablemente los costos y tiempos de fabricación en comparación a los álabes fabricados en su totalidad con este último material compuesto. / Tesis

En las sociedades modernas, los plásticos son usados cada vez en un mayor número de aplicaciones, por lo que las industrias procesan más cantidad de materia prima y, como consecuencia, se generan más mermas y residuos. Esta situación llega a ser problemática cuando esas mermas y residuos se desechan sin antes recuperarlas o reciclarlas. Como respuesta al problema planteado, la PUCP desarrolló un proyecto de investigación, que propuso recuperar las mermas de películas semirrígidas transparentes de policloruro de vinilo (PVC) del proceso productivo de una empresa con la finalidad de obtener un material que fue usado como materia prima junto con la granza (pellets) de PVC virgen para la fabricación de nuevas películas. El objetivo de la presente tesis es estudiar propiedades físicas de las películas de PVC semirrígidas transparentes fabricadas por extrusión de PVC virgen y PVC recuperado para luego compararlas con las propiedades de las películas de PVC fabricadas solo con material virgen con el fin de validar su uso en la fabricación de artículos de uso escolar como forros de cuadernos, micas y cubiertas de fólderes. En primera instancia se procedió a caracterizar, según las normas ASTM, muestras de películas semirrígidas transparentes que son fabricadas con PVC virgen. Luego, se realizaron ensayos para determinar, primero, el mejor tipo de merma; luego, la mejor composición de aditivos y posteriormente, la mejor composición de merma a usar en el proceso de recuperación. Finalmente se procedió a caracterizar, considerando los resultados obtenidos previamente, las muestras fabricadas a partir de PVC virgen y PVC recuperado, este último obtenido en un sistema de recuperación diseñado especialmente para tal fin. Mediante los análisis efectuados se identificó que las películas obtenidas con mayor proporción de PVC recuperado disminuyen ligeramente su transparencia y propiedades mecánicas, además su estabilidad térmica, representada por su temperatura de degradación, tampoco varía mucho, por lo que se demuestra que es posible incorporar hasta 20% de material recuperado en el proceso de producción de películas de PVC que serán usadas en la fabricación de artículos escolares. / Tesis

En la actualidad, debido al constante crecimiento que está experimentando la economía nacional y en consecuencia el aumento de la producción industrial, se generan elevados volúmenes de residuos sólidos que son desechados sin ser reciclados, recuperados o reutilizados. Existen altos porcentajes de residuos de plástico y de madera, los cuales se producen en las casas, industrias, comercios y áreas públicas. Por lo general, la eliminación de estos residuos aún no se realiza de manera adecuada generándose una problemática ambiental complicada de solucionar. En esta perspectiva, se viene desarrollando un proyecto de investigación en la PUCP, denominado QAUCHU KULLU, y entre sus objetivos se pretende diseñar y fabricar un sistema de moldeo para la fabricación de piezas de material compuesto utilizando residuos de plástico y madera. En el mismo sentido, se ha determinado que el rubro de la industria mobiliaria es un campo apropiado para la aplicación de este nuevo material. El objetivo del presente trabajo fue realizar el diseño mecánico de un molde para la fabricación de superficies de carpetas ergonómicas (tablero, asiento y respaldo) utilizando termoplásticos reciclados y madera recuperada; así como el diseño térmico de sus sistemas de calentamiento y enfriamiento. Para conseguir los objetivos planteados, se propuso el siguiente procedimiento metodológico: en primer lugar, la definición de los parámetros de diseño relacionados con las propiedades de los componentes del material compuesto y las variables de moldeo, asimismo, la evaluación de las alternativas de solución para cada función parcial del proceso; posteriormente, el diseño mecánico del molde y térmico de los sistemas complementarios (calentamiento y enfriamiento), realizando los cálculos mecánicos y térmicos correspondientes y, finalmente, la realización de los planos de fabricación y la determinación de los costos involucrados. El trabajo concluye que el molde diseñado es capaz de producir superficies de carpetas ergonómicas que cumplen con los requisitos de dimensiones y tolerancias establecidos y que, a su vez, brindan la resistencia adecuada para garantizar la seguridad del usuario durante su empleo. / Tesis

La presente tesis es planteada con el objetivo de diseñar una máquina automática compacta que permita reciclar plástico ABS, proveniente de las piezas funcionales en desuso de los laboratorios de la PUCP, y convertirlo en filamentos para impresión 3D. Se determinó que el diseño del sistema mecatrónico contará con tres estaciones interconectadas que realizan un proceso específico: triturar, extruir y enrollar el filamento de ABS. Este diseño permite que la maquina pueda realizar cada proceso independiente, con lo cual se obtiene mínimamente 0.5 kg de filamento ABS para impresión 3D de distintos diámetros comerciales de forma continua. Además, el diseño contempla la posibilidad del reciclaje de otros tipos de plástico con propiedades mecánicas y físicas similares al ABS. Así, se abordan los cálculos de diseño mecánico, los análisis de resistencia de distintos materiales mediante simulaciones computacionales, la selección de componentes, la propuesta del control del sistema, y los planos de ensamble y despiece para su fabricación. De esta manera, se obtiene un estimado del costo de diseño y fabricación para un ejemplar de aproximadamente S/33,000.00. / Tesis

Ingeniero Civil Químico / Debido a la gran cantidad de desechos producidos anualmente, sumado al aumento del precio de algunos combustibles, el estudio de nuevos métodos para reciclar químicamente plásticos ha cobrado un gran interés. Mediante el desarrollo de la pirolisis (térmica o catalítica) se ha abierto un nuevo camino para reciclar desechos plásticos y a la vez para producir productos de mayor valor agregado, que sirven como fuentes de combustibles. Dentro de los catalizadores desarrollados, han cobrado gran interés aquellos denominados como bifuncionales, que son capaces de realizar reacciones de craqueo y de deshidrogenación. Es bajo este contexto que se decidió estudiar el efecto de algunos catalizadores, en este caso una zeolita protonada y modificada con cobre, en la pirolisis de Polietileno. El objetivo del trabajo fue el de caracterizar las modificaciones y estudiar el efecto producido por estas en las distribución de productos de la pirolisis, en particular el efecto del cobre en la reacción. Para esto se prepararon 5 modificaciones a partir de una zeolita natural (Mordenita), utilizando ácido clorhídrico para protonar la zeolita y posteriormente 4 sales de cobre (Cloruro, acetato, nitrato y sulfato de cobre). Estas fueron utilizadas como catalizadores en la degradación de polietileno a 380, 400 y 450ºC, en un reactor semi-batch durante 40 minutos en una atmósfera inerte. Las zeolitas fueron caracterizadas en cuanto a su fuerza ácida, tamaño de partícula, área superficial y composición química. Los productos obtenidos fueron separados en sólidos, ceras, líquidos y gases, estos últimos fueron caracterizados por medio de cromatografía de gases. La acción del cobre permitió obtener mayores conversiones de compuestos insaturados de menor peso molecular, en los gases. Se encontró que las modificaciones hechas con cloruro y con acetato de cobre, presentaron una mayor actividad catalítica, en particular a una temperatura de 400ºC y con una carga de 15% se obtuvo un 30% menos de sólidos en comparación a la zeolita protonada y un aumento de un 25% en cuanto a la producción de gases. A 400ºC y con un 30% de carga, la cantidad de residuos fue cercana a cero, aumentando la cantidad de ceras y también la producción de gases, llegando estos a un 50% de conversión. A 450ºC la modificación con cloruro de cobre generó un 15% más de gases que la zeolita protonada, también se obtuvo una alta conversión a ceras, las que no bajaron del 20%. En conclusión los resultados obtenidos muestran que las modificaciones realizadas con cobre, presentan un gran potencial en el desarrollo de una pirolisis catalítica que a temperaturas del orden de los 400ºC presente grandes conversiones hacia compuestos gaseosos. Los pasos siguientes son los de determinar las posibles reacciones y vías catalíticas, como también el estudio bajo otras condiciones de operación.

El presente plan de negocio se desarrolla por lo siguiente: Primero, demanda estimada e insatisfecha de PET reciclado, tanto interna como externa. Segundo, existencia de una brecha estimada cercana al 50% entre las botellas PET vertidas al mercado y aquellas efectivamente recicladas. Tercero, una masa crítica de personas de escasos recursos económicos y materiales dedicada a la recolección y reciclado de materiales en las calles de Lima Metropolitana. Cuarto, condiciones existentes propicias para el desarrollo de emprendimientos como acceso a financiamientos, existencia de tecnología accesible, capacidades de energía, espacio urbano apto, talento humano y tendencias globales favorables. Quinto, ausencia de políticas de Responsabilidad Social Empresaria en la gran mayoría de la cadena de suministro del mercado del PET reciclado. La combinación de estos factores nos permite hacer una propuesta de valor que en conjunto contemple: una mejora en el ingreso de los recolectores urbanos, una atención profesional a nuestros clientes, una indispensable aplicación del concepto de responsabilidad social empresaria como parte del modelo de negocio y una forma de reciclar que permite obtener un producto industrial que contribuya a minimizar el impacto ambiental del envasado en PET. En resumen, un emprendimiento que represente para los accionistas e inversionistas la participación en una empresa rentable que contribuya a mejorar la calidad de vida de las personas mediante la recuperación de algunos residuos plástico y la gestión eficiente de los mismos residuos urbanos a fin de elevar el bienestar general de la comunidad, recuperar la inversión y crear un flujo de fondos positivo en un corto plazo.

En el presente trabajo se brinda una alternativa más apropiada a la necesidad del mercado peruano de una lavadora de botellones de capacidad media. Esto se realizó mediante el diseño mecánico de una lavadora que cumple con una frecuencia de lavado aproximada de 250 botellones por hora, lo cual se determinó en función a la duración de cada una de las etapas del lavado y del tiempo de transición entre ellas. Adicionalmente, se diseñó teniendo en mente obtener una máquina más económica que otras opciones del mercado, para lo cual todos los componentes para su construcción se seleccionaron con la condición de que se encuentren disponibles en el mercado local, evitando así gastos de importación. Este tipo de máquinas es sin duda bastante requerido por las industrias peruanas como lo demuestra el estudio realizado por el ICON Group Ltd. (1) el cual señala a Perú como el principal importador de máquinas lavadoras en Sud América, lo cual demuestra la alta demanda que existe en el mercado local. Para lograr los objetivos planteados por la tesis se siguió el método de diselio VDI 2222, en donde se determinaron los requerimientos y alcances de la máquina y se llegó a un concepto de solución único que se utilizó para el desarrollo del mismo. Se tomó en consideración que la máquina será parte de una línea de producción cuya siguiente fase sería el proceso de llenado de los botellones. Para esto, el diseño contempló la implementación de un transportador de rodillos que recibirá los botellones limpios y podrá conectar ambas máquinas. Se consideró además la reutilización del agua de lavado para la limpieza de la planta y su recirculación y reutilización en la misma máquina, no solo por economía, pero pensando también en la conservación del medio ambiente. / Tesis

La Unidad de negocio de reciclado pertenece a una empresa que se desarrolla en el sector económico del plástico como proveedor líder en la fabricación de envases rígidos en la región andina, Centroamérica y el Caribe. De modo que la presente tesis tiene el objetivo de mejorar el abastecimiento de la Unidad de negocio de reciclado de la principal productora de envases PET y resina reciclada del país. Con este propósito, se debe considerar que una de sus dos líneas de producción utiliza el 40% de su capacidad instalada teórica debido a la falta de materia prima (botella post-consumo reciclada). Esta información se conoce a través de un diagnóstico de su cadena de suministro que utiliza la metodología del Mapa estratégico funcional, que identifica la implementación de centros de acopio como la actividad que mejor se alinea con la estrategia general de la empresa para diversificar las fuentes de abastecimiento. Actualmente, la unidad de reciclado cuenta con un centro de acopio en Ica que ha contribuido con los volúmenes de compra. En ese sentido, se propone la implementación de un segundo centro de acopio en Trujillo que diversifique las fuentes de suministro. Para determinar la ubicación del mismo, se utilizó el modelo de centro de gravedad (Chopra y Meindl 2013), que permitió localizar el punto que minimiza el costo de transporte e incrementa la cantidad de acopio. Posterior a ello, se realizó el análisis cuantitativo y cualitativo que permitió establecer la ciudad que representa la mejor alternativa para la ubicación del centro de acopio, así como su capacidad instalada según el estudio de factor poblacional.

La presente investigación busca estudiar la gestión de riesgos en emprendimientos ambientales que utilizan la economía circular como diferencial o ventaja competitiva, a través de un caso de estudio específico nacional, Killa Vive Verde. Para alcanzar el objetivo de la investigación se desarrollaron cinco capítulos. En el primer capítulo, se presenta el tema a investigar con sus elementos principales: pregunta principal y preguntas secundarias de investigación, así como sus objetivos correspondientes. En el segundo capítulo, se desarrolla el marco teórico de la investigación, donde se presentan los tres ejes de la misma: en primer lugar, la economía circular y sus distintos elementos que generan ventajas competitivas a las empresas o emprendimientos, en segundo lugar, los emprendimientos ambientales y sus características de desarrollo y crecimiento, y, en tercer lugar, la gestión de riesgos y sus diferentes teorías de aplicación. En el tercer capítulo, se presenta el marco contextual del caso de estudio elegido. En esta sección se muestra el panorama del tema estudiado a nivel mundial, a nivel regional y a nivel de caso de estudio. Respecto a este último, se desarrollan las características y trayectoria específica de este emprendimiento para, posteriormente, ser analizado bajo diferentes elementos de la gestión de riesgos. En el cuarto capítulo, se presenta el marco metodológico de la investigación, las herramientas y métodos elegidos para el desarrollo de la secuencia de investigación diseñada. Asimismo, se presenta en esta sección los diferentes actores e involucrados que han participado de la recolección de información valiosa para entender y comprender los elementos alrededor del caso de estudio que afecten directa o indirectamente en su desarrollo. Por último, se presentan las limitaciones que tuvo la investigación a causa de la pandemia COVID-19. Finalmente, el último capítulo presenta los hallazgos recolectados y estudiados según las diferentes etapas y secciones de investigación estudiadas. Posteriormente, se indican las conclusiones y recomendaciones que se plantearon para el caso de estudio con el fin de aportar a la generación de mejoras prácticas internas para el aprovechamiento de las oportunidades que se les están presentando y disminuir al máximo los riesgos negativos en afectación del emprendimiento.