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.

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.

La Encuesta Nacional de Programas Presupuestales 2011-2021 desarrollada por el Instituto Nacional de Estadística e Informática (INEI, 2022) reveló que en Perú existe un problema de déficit habitacional, tanto de carácter cuantitativo como cualitativo. Este problema es de particular atención considerando que uno de los Ejes del Bicentenario del Estado peruano es “Acortar las brechas de pobreza y desigualdad, con avances importantes en infraestructura”. Sin embargo, a pesar de ello, al año 2021 el número de viviendas en Perú con déficit cualitativo se incrementó al 8.9% a partir del 8.7% del año 2020 (INEI, 2022). En este sentido una vivienda digna es aquella que cuenta con estándares mínimos de habitabilidad (materialidad, servicios básicos y espacio habitable). El Mapa Climático del Perú desarrollado por el Servicio Nacional de Meteorología e Hidrología de Perú (SENAMHI, 2021) indicó que el Perú posee 38 tipos de climas, entre los de mayor extensión se tienen al árido y templado en la costa, lluvioso y frío en la sierra, por último, muy lluvioso y cálido en la selva. Por esta razón, los pobladores de estas regiones deben contar con una adecuada oferta de materiales para la construcción y desarrollo de los miembros de la familia cumpliendo con los principios de vivienda adecuada por parte de la Organización de las Naciones Unidas (ONU), además con las directrices de la Organización Mundial de la Salud (OMS) sobre vivienda y salud. Sin embargo, la precariedad de las viviendas ha sido una problemática nacional constante en las últimas décadas; y de acuerdo al INEI (2018) al año 2017 el 8.2% tenía materiales precarios en sus techos, 6.2% en sus paredes y un 31.8% con piso de tierra. En este sentido, el problema está enmarcado en la falta de alternativas económicas, de calidad y de fácil acceso para el techado de viviendas en el Nivel Socioeconómico (NSE) D y E. El presente trabajo de tesis explora la factibilidad, deseabilidad y viabilidad de un producto alternativo para el techado de viviendas en las zonas rurales y urbanas de nuestro país. La solución propuesta al problema encontrado consiste en una Teja Andina a base de plástico reciclado la cual destaca por ser ecológica y duradera con niveles de absorción al impacto, atenuación acústica y conductividad térmica dentro del rango aceptado por el Reglamento Nacional de Edificaciones (RNE, 2021), para las condiciones climatológicas de las zonas. El producto posee prestaciones técnicas superiores a las alternativas convencionales presentes en el mercado manteniendo un precio competitivo. Este modelo de negocio propone la venta a través de canales de distribución que aseguren la cobertura para la población objetivo. Asimismo, con una inversión inicial de S/ 1 millón este modelo de negocio generará un Valor Actual Neto (VAN) de 5 millones de soles en un horizonte de cinco años. Por el lado social, de acuerdo a las estimaciones del presente trabajo de tesis, se generará un impacto positivo en quince mil familias, principalmente del NSE D y E y se promoverá la concientización sobre la necesidad de relevancia medioambiental a través del reciclaje y la aplicación de economía circular. Así, este modelo de negocio en cinco años generará un VAN Social de S/4 millones teniendo impactos en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) 11 y 12. / The National Survey of Budget Programs 2011-2021 developed by the National Institute of Statistics and Informatics (INEI, 2022) disclosed that in Peru there is a problem of housing shortage, both quantitative and qualitative. This problem is of particular attention considering that one of the Axes of the Bicentennial of the Peruvian State had “Shorten the gaps of poverty and inequality, with important advances in infrastructure”. However, despite this, by 2021 the number of homes in Peru with a qualitative deficit increased to 8.9% from 8.7% in 2020 (INEI, 2022). In this sense, adequate housing is described as an individual household that has minimum standards of habitability (decent structure, basic facilities, and adequate living space). The Climate Map of Peru developed by National Service of Meteorology and Hydrology of Peru (SENAMHI, 2021) indicated that Peru has 38 types of climates, among the largest climates are arid and temperate on the coast, rainy and cold in the highlands and high rainfall and hot in the forest. For this reason, the inhabitants of these regions must have a suitable supply of construction materials for the development of family members, complying with the principles of adequate housing by the United Nations (UN) and also the World Health Organization (WHO) guidelines on housing and health. However, the precarious housing has been a recurrent national problem in recent decades; and according to the INEI (2018) in 2017, 8.2% of homes had precarious materials in their roofs, 6.2% in their walls and 31.8% dirt floor. The problem is framed due to the lack of economic, quality and easily accessible alternatives for the roofing of housing in the Socioeconomic Status (SES) D and E. The following thesis work explores the feasibility, desirability and viability of an alternative product for roofing housing in rural and urban areas of our country. The proposed solution to the described problem consists of an Andean tile based on recycled plastic which stands out for being eco-friendly, durable, with levels of impact absorption, acoustic attenuation and thermal conductivity within the threshold accepted by National Building Regulations (RNE, 2021), for the weather conditions of the Peruvian regions. The proposed product has superior technical features than the conventional alternatives available in the market, while maintaining a competitive price. This business model proposes sales through distribution channels that ensure coverage for the target population. Likewise, with an initial investment of 1 million this business model will generate a Net present value (NPV) of 5 million soles in a horizon of five years. On the social side, according to the estimates of this thesis work, a positive impact will be generated in one hundred two thousand families, mainly from the SES D and E. This business model will create awareness of the need for environmental relevance through recycling and the application of circular economy. Thus, this business model in five years will generate a NPV of S/ 4 million, having an impact on the Sustainable Development Goals (SDG) 11 and 12.

El problema del plástico producido en el mundo cada vez es más crítico, ya que es un material que no se degrada con facilidad y por el contrario demora hasta varios siglos en deteriorarse. Existe, por lo tanto, cada vez mayor preocupación de los gobiernos y población en general en el cuidado del medio ambiente, sin embargo, muchos no saben cómo pueden aportar a mejorarlo. La presente tesis tiene como objetivo demostrar que podemos dar un segundo uso al plástico que, en un primer momento, tendría como destino el océano, botaderos autorizados e informales, y así evitar que la contaminación o acumulación de desechos siga en aumento. Se propone el uso de este plástico en productos que en la actualidad son hechos de madera, lo que reducirá la tala de árboles de nuestra Amazonía. Esto se demuestra con el VAN Social que llega a US$ 3,223,052.08. Ecoplas tiene como estos dos alicientes: disminuir la tala de árboles y disminuir la acumulación de plástico, reduciendo de esta manera la contaminación en el medioambiente, lo que se ha alineado consecuentemente con los objetivos de las ODS 11, 12 y 15, contribuyendo a mejorar la gestión de los desechos, el uso responsable de recursos y promover de manera activa la reducción de la deforestación. Por último, se demuestra mediante el análisis de sostenibilidad financiera que el proyecto es perfectamente viable, ya que se obtiene una TIR de 215% y un VAN de US$ 1,658,996 al término del quinto año de gestión de Ecocicloplast. / The problem of plastic produced in the world is becoming more critical, since it is a material that does not degrade easily and, on the contrary, it takes up to several centuries to deteriorate. There is, therefore, a growing concern of governments and the general population in caring for the environment, however, many do not know how they can contribute to improving it. This thesis aims to demonstrate that we can give a second use to plastic that, initially, would be destined for the ocean, authorized dumps and informal dumps, and thus prevent contamination or accumulation of waste from continuing to increase. The use of this plastic is proposed in products that are currently made of wood, which will reduce the felling of trees in our Amazon. This is demonstrated by the Social VAN that reaches US$ 3,223,052.08. Ecoplas has these two incentives: reduce the felling of trees and reduce the accumulation of plastic, thus reducing pollution in the environment, which has been consistently aligned with the objectives of ODS 11, 12 and 15, contributing to improve waste management, responsible use of resources and actively promote the reduction of deforestation. Finally, it is demonstrated through the financial sustainability analysis that the project is perfectly viable, since an IRR of 215% and a NPV of US$ 1,658,996 is obtained at the end of the fifth year of Ecocicloplast management.

La contaminación ambiental a causa del inadecuado manejo de los residuos ha alcanzado niveles alarmantes en la actualidad. Entre las principales acciones que se han venido realizando para mejorar esta situación, se encuentra el reciclaje; pero aún es necesario encontrar más aplicaciones en las que se puedan aprovechar los materiales reciclados. Frente a este escenario, el grupo de investigación Ingeniería de Polímeros y Materiales Compuestos de la Pontificia Universidad Católica del Perú decidió realizar el proyecto “Estudio y desarrollo de procesos de sinterizado en materiales compuestos de plástico reciclado y madera recuperada para la fabricación de piezas de formas diversas, económicamente viable para la industria”. Para el desarrollo del proyecto, se requería obtener muestras del material compuesto mencionado a través de un proceso de moldeo rotacional bajo condiciones variables; como la velocidad de giro, tiempo de calentamiento y enfriamiento. Por lo cual, surgió la necesidad de fabricar un equipo de moldeo rotacional de laboratorio conformado por un sistema mecánico, para la rotación de los moldes; un sistema de calentamiento y un sistema de enfriamiento. El objetivo del presente trabajo fue realizar el diseño térmico y mecánico del sistema de enfriamiento del equipo de moldeo rotacional de laboratorio requerido para la elaboración de muestras huecas, de espesor no mayor a 5 mm, obtenidas mediante el sinterizado de diferentes plásticos reciclados, tales como: HDPE, LDPE, PP o PVC y partículas de madera recuperada. Para el diseño del sistema de enfriamiento, se aplicó la metodología recomendada en la norma VDI 2221: “Métodos para el desarrollo y diseño de sistemas técnicos y productos”. Esta metodología se basa en 4 fases: Comprensión de la solicitud, con la lista de exigencias como principal resultado; Concepción de la solución, donde se obtiene la estructura de funciones y conceptos de solución; Elaboración del proyecto, cuyos principales resultados son los cálculos preliminares y planos de ensamble; e Ingeniería del detalle, fase en la cual se desarrollan los planos de despiece y la memoria de cálculo final. El equipo diseñado tiene la capacidad de enfriar 6 moldes, de sección circular o rectangular, hasta que estos alcancen una temperatura menor o igual a 40°C en un tiempo comprendido entre los 10 y 60 minutos. Se determinó que, para cumplir con el rango de tiempo requerido, la mejor solución sería contar con un subsistema de enfriamiento con aire, empleando ventiladores axiales tubulares; y otro subsistema con agua aplicada por aspersión utilizando toberas con boquillas de tipo cono lleno.

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.

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.

Según el ministerio del ambiente, en 2016 Perú generó 708,000 toneladas de plásticos. Asimismo, estima que solo se reciclan alrededor del 1.9 % de los materiales reciclables (MINAM, 2018). La provincia de Maynas, conformado por los principales distritos urbanos de la Región Loreto, con una población de 527,866 habitantes, es la provincia con mayor densidad poblacional de este departamento (INEI: Censos nacionales 2017). Siendo el clima caluroso (Iquitos y Pucallpa), la población tiene hábitos de consumo de bebidas refrescantes, como gaseosas y agua desgasificada embotellada en envases de plástico descartable, generando residuos plásticos que son en muchos casos tirados a la calle o los ríos, siendo uno de los mayores contaminantes de la ciudad, debido a que estos envases no son biodegradables. Ante este problema social relevante de contaminación de las ciudades y ríos amazónicos, con la finalidad de darle un uso productivo al plástico que se genera diariamente como residuos de las bebidas gaseosas, bolsas y otro tipo de envases de plásticos, se considera factible la instalación de una planta de producción de Gasolina de 90 octanos y diésel a través de pirólisis, usando como materia prima el residuo plástico, permitiendo reducir significativamente la contaminación y generando ingresos por la comercialización del combustible obtenido a partir de este desperdicio. La implementación de este proyecto permitirá reducir 2,190 Toneladas de residuos de plástico por año entre las ciudades de Iquitos y Pucallpa, contribuyendo con el objetivo 12. de los ODS. “Garantizar modalidades de consumo y producción sostenibles”. Este proyecto no pretende sustituir el consumo de combustibles de ambas ciudades dado que apenas podrá atender el 0.9% de lo requerido por ellas. Su principal objetivo es reducir significativamente la contaminación en los ríos y zonas vulnerables de la selva peruana. / According to the Ministry of the Environment, in 2016, Peru generated 708,000 tons of plastics. Furthermore, it estimates that only 1.9% of recyclable materials are recycled (MINAM, 2018). The province of Maynas, consisting of the main urban districts of the Region -Loreto, with a population of 527,866 inhabitants, is the province with the highest population density in this department (INEI: National Censuses 2017). Due to the hot climate (Iquitos and Pucallpa), the population has consumption habits of refreshing drinks, such as soda and bottled deaerated water in disposable plastic containers, generating plastic waste that is often thrown on the street or rivers, being one of the major pollutants of the city, as these containers are not biodegradable. In light of this relevant social problem of pollution in the Amazonian cities and rivers, with the aim of giving productive use to the plastic generated daily as waste from soda, bags, and other types of plastic containers, it is considered feasible to install a 90 octane gasoline production plant through pyrolysis, using plastic waste as raw material, allowing to significantly reduce pollution and generating income from the commercialization of the fuel obtained from this waste. The implementation of this project will allow for the reduction of 2,190 tons of plastic waste per year between the cities of Iquitos and Pucallpa, contributing to Goal 12 of the Sustainable Development Goals (SDGs). "Ensure sustainable consumption and production patterns." It does not intend to replace the consumption of fuels in both cities, as it will only be able to meet 0.9% of their requirements. Its main objective is to significantly reduce pollution in rivers and vulnerable areas of the Peruvian rainforest.

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.

En el Perú, solo el 17.5% del total de los residuos de plástico es utilizado dentro de una economía circular y el 62% del total de estos residuos terminan en el ambiente. El problema identificado es que la población no posee una cultura de segregación, lo que conlleva a que las transformadoras tengan que importar material PET virgen para lograr cubrir sus niveles de producción de envases de plásticos solicitados, incrementando sus costos. Por esta razón se propone implementar R3ciclo, una Empresa Operadora de Residuos Sólidos (EORS), la cual busca incrementar la recolección desde la fuente al concientizar a la población y brindando un lugar de acopio cercano a los hogares de las familias, para que segregue de forma sencilla. El negocio estará enfocado en aquellas empresas transformadoras de plástico que requieren aumentar su volumen de material (RPET), enraizado no solo en el incremento de la captación de su materia prima y de su futura manufactura de sus productos terminados; sino también en la ley del plástico impartida por los gobiernos. En cuanto a los ingresos obtenidos por este modelo se obtiene un VAN resultante de S/ 1,237,085 con una TIRM del 57% para un horizonte de proyección de 5 años; teniendo retornos positivos desde el primer año, debido a que los clientes se encuentran bastante interesados en adquirir el material RPET. La relevancia social se refleja al alinearse con la ODS 12 – Producción y consumo responsables, permitiendo generar impactos positivos en la salud de la población y en el medio ambiente al reducir la cantidad de residuos plásticos. Este modelo de negocio alcanza un VAN social de $ 1,307,041. Con esto se concluye que el proyecto es viable, rentable y sustentable, debido al gran interés de la población y las empresas. Adicional a lo mencionado, es importante indicar que el modelo posee un alto grado de escalabilidad al tener una proyección de crecimiento lineal cada año, lo que implica poder exportar el material a empresas extranjeras.