UNIVERSIDAD CATÓLICA DE SANTA MARIA FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y FORMALES ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA INDUSTRIAL
CURSO: Práctica de ciencias e ingenierías de materiales TEMA: Informe “Identificación de termoplásticos por pirolisis ” NOMBRE: Huayta Larico, Madyleyne DOCENTE: Ing. Díaz Saravia, Jean Carlo Grupo: 04 AREQUIPA – PERÚ PERÚ 2017
INDICE Introducción .................................................. ...................................................... .................................................................. ............ 3
Objetivos Generales .............................. .................................................... ......................................................................... ..................... 4
Objetivos Específicos ....................................................................... .............................. 4
Marco teórico ................................................................................................................. 5
Procedimiento ............................................... ...................................................... .................................................................. ............ 9
Toma de datos ..................................................... .......................................................................................................... ......................................................... .... 12
Análisis de resultados ...................................................... ..................................................................................................... ............................................... 13
Conclusiones ................................................. ...................................................... .................................................................. ............ 15
Recomendaciones ...................................................................................... ..................... 15
Bibliografía .................................................................................................................... 15
Anexos ............................................... ...................................................... ........................................................................... ..................... 16
INTRODUCCIÓN La pirolisis se define como la degradación térmica de una sustancia en ausencia de oxígeno o con una cantidad limitada del mismo. La palabra plástico se usó originalmente como adjetivo para denotar un cierto grado de movilidad y facilidad para adquirir cierta forma, sentido que se conserva en el término plasticidad. Actualmente los plásticos (generalmente es un
término referido a
termoplásticos) se conocen formalmente como polímeros (término más genérico). La identificación de los plásticos nos lleva a trabajar procedimientos
y conceptos
entrelazados, aunque deben de planificarse. El reconocimiento de los plásticos, su variedad y las propiedades que los identifican es un conocimiento útil, por su uso tan frecuente en múltiples aplicaciones La forma más rápida de identificar el plástico con el que está fabricada una pieza es a través de las siglas marcadas en su interior. También existe otro método basado en las características de la combustión de los plásticos, mediante el ensa yo de pirólisis. En el presente informe tiene como propósito la identificación de plásticos mediante el ensayo de pirólisis mediante el reconocimiento de ciertas características propias del material. El cual será de mucha utilidad para el desempeño profesional.
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PRACTICA N°10 IDENTIFICACIÓN DE TERMOPLÁSTICOS POR PIROLISIS 1. OBJETIVO GENERAL
Identificar el tipo de plástico (polímero) mediante el ensayo de pirólisis
2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Observar las características propias de cada material sometida al ensayo de pirólisis.
Analizar cada una de las propiedades de la probeta.
3. RECURSOS UTILIZADOS 3.1.
Materiales.
Probetas de diferentes plásticos
Mechero
Papel PH
Pinzas
Encendedor
Tijera
3.2.
Equipo de protección personal.
Lentes de protección.
Gafas de seguridad.
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4. MARCO TEÓRICO 4.1.Ensayo de pirolisis: La forma más rápida de identificar el plástico con el que está fabricada una pieza es a través de las siglas marcadas en su interior. También existe otro método basado en las características de la combustión de los plásticos: mediante el ensa yo de pirolisis. Este ensayo consiste en, poner en contacto una probeta de plástico con la llama de un mechero el tiempo suficiente para distinguir si arde bien o es auto extinguible, entre otros. Y determinar según las características observadas el tipo de plástico.
4.2.Pirólisis La pirolisis es la descomposición química de un material, obtenido por medio del calor y/o combustión. Se debe tener en cuenta que este método es muy accesible, pero no siempre es definitorio ya que los plásticos poseen colorantes, aditivos, etc. las cuales varían la combustión del plástico. Por otro lado solo sirve para termoplásticos y siempre que estos no tengan cargas ni refuerzos poliméricos (fibra de vidrio, talco, etc.)
4.3.Combustibilidad Este ensayo puede identificar a muchos plásticos a groso modo, cuando son calentados cuidadosamente y luego quemados. Debe realizarse cuidadosamente con pequeñas cantidades de material, porque si el calentamiento es demasiado rápido e intenso probablemente no se puedan observar los cambios característicos que puedan ser de nuestro interés. Si se emplean grandes cantidades pueden ocurrir explosiones como en la nitrocelulosa o sustancias que la contengan como el celuloide que arde violentamente y otros materiales como el PVC o hidrocarburos fluorados que se descomponen con desprendimiento de gases irritantes. 5
4.4.Termoplásticos Los termoplásticos son polímeros lineales, que pueden estar ramificados o no. Puesto que no se encuentran entrecruzados son polímeros solubles en algunos disolventes orgánicos, son capaces de fundir y son, por tanto, reciclables. Si los comparamos con los demás tipos de plásticos, los termoplásticos se fabrican y emplean en cantidades muy grandes y entre ellos tenemos: PE, P, PVC, PS, entre otros.
4.5.Características de Termoplásticos Nombre
Generalidades
Propiedades
Polietileno
Es claro, lavable y Claridad,
Botellas plásticas para
Tereftalato (PET)
no
bebidas, envases muy
absorbe
Aplicaciones
la fuerza/dureza,
humedad.
resistencia a la grasa
transparentes, delgados,
La
inmensa y al calor.
verdes
mayoría
de
recipientes de aderezo,
este
o
cristal,
plástico termina en
medicinas,
las
agroquímicos, etc.
botellas
de
bebida,
formadas
por
inyección
soplado.
Polietileno de alta Este densidad (PE-HD)
polímero Es resistente a las Envases
tiene
mejores Bajas
propiedades
temperaturas, detergentes,
tiene alta resistencia a automotor,
mecánicas que el la PE-BD,
ya
posee
tensión, lácteos;
que compresión
mayor tracción.
densidad. Presenta
Es Impermeable e
y baja reactividad.
resistencia No tóxico.
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aceites, shampoo,
bolsas
para
y supermercados; envases para pintura, helados, aceites;
fácil Inerte (al contenido), gas,
procesamiento buena
para:
tuberías
telefonía,
potable,
para agua
minería,
láminas de drenaje y
al impacto y a la abrasión. resiste
uso sanitario.
No
a
fuertes
agentes oxidantes como
ácido
nítrico,
ácido
sulfúrico. Además Cloruro
de
sus Propiedades
de buenas
polivinilo (PVC)
el
propiedades físicas,
PVC
físicas, Empaque
tiene
una botellas
transparencia
el
envases
transparentes,
una resistencia
química, aislamiento de cables,
resistencia
excelente,
a
la capas, bolsas de sangre,
alta humedad, y buenas tubería
resistencia
propiedades
química,
eléctricas. a
muchas
rígidas,
concentran
en
propiedades
tuberías,
eléctricas. Las
ventanas, botellas y el
aplicaciones
empaque
rígidas,
se líquidos.
concentran
en
tuberías, alfombras, ventanas, botellas empaque
rígido de líquidos.
7
médica
Las aplicaciones.
la aplicaciones
humedad, y buenas se
el
champú,
alta semidelgados. Se usa en
transparencia
y
de
comida,
PVC excelente,
tiene
resistencia
de
alfombras,
rígido
de
y más
Polietileno Baja
de Es
utilizado
en Fácil
de
Densidad películas flexibles resistente
(LDPE)
y
relativamente humedad,
procesar, Bolsas para pan, para a
la alimentos congelados y
flexible, para dulces, entre otros
trasparentes. Tiene fácil de sellar y bajo tipos de bolsas y tapas, un bajo punto de costo.
también
se
usa
fusión.
tubería y otros.
para
Típicamente el LHPE es usado en la manufactura de
películas
flexibles,
tales
como
bolsas
plásticas
y
publicitarias, también es usado en la manufactura de tapas flexibles, y
además
en
alambres y cables por
sus
buenas
propiedades
de
aislamiento eléctrico. Polipropileno (PP)
Es
el
polímero Tiene
menos Moldeo por inyección:
termoplástico,
densidad que el PE- juguetes,
parcialmente
BD. Su temperatura de
cristalino.
de
parachoques
automóviles,
reblandecimiento Moldeo
por
Utilizado en una es más alta, y es más recipientes
etc.
soplado: huecos
amplia variedad de resistente a altas y a (botellas) Producción de aplicaciones
que bajas temperaturas.
incluyen empaques
fibras, (tapetes)
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tanto
tejidas
como
no
para
alimentos,
tejidas.
tejidos, equipo de laboratorio, componentes automotrices
y
películas transparentes. Tiene
gran
resistencia
contra
diversos solventes químicos,
así
como
contra
álcalis y ácidos. Poliestireno (PS)
El
PS
es
plástico
un Versatilidad, muy procesamiento,
fácil Protección
en:
empaquetamientos,
versátil que puede claridad, aislamiento contenedores, ser
rígido
o y bajo costo.
formado. Generalmente claro,
es
duro
quebradizo. muy
Es
tiene relativamente de
fusión. Hay dos versiones expansible
Cajas
disc,
comidas rápidas.
de agua, oxígeno y
el
vasos.
y de de
vasos
rígidos, contenedores de
resistente al vapor
punto
bandejas
compact
poco
bajo
botellas,
videocasetes,
y
tapas,
o
espumado (unicel) y el de cristal. 9
Otras
resinas
El
uso
de
este Depende de la resina Botellas
como ABS, PC, código indica que o etc.
el
empaque
cuestión hecho
combinación
de reutilizables,
en resinas. está
de
de
agua algunas
botellas de jugos y salsa de tomate.
una
resina diferente a las seis listadas o de más de una de dichas
resinas
y
que es usado en una
combinación
de varias capas.
4.6.Características e identificación de termoplásticos por pirolisis: 1. Termoplásticos que siguen ardiendo al retirar la llama de la varilla: "PE" (Polietileno):
Es translucido (sólo es transparente en films muy finos para envolver alimentos), con tacto ceroso.
Se emplea mucho en envases para líquidos, tiene malas propiedades mecánicas.
Arde sin humo con zona de combustión transparente.
Llama de combustión azulada o blanco-azulada.
Arde como una vela, con un lento goteo incandescente.
Queda un residuo muy redondeado y abultado (como la cabeza de una cerilla).
Huele a cera el humo, cuando se apaga.
"PP" (Polipropileno):
Es translucido (puede ser transparente en bolsas de productos alimenticios, muy brillantes y crujientes).
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Tiene buenas propiedades mecánicas y se le emplea en tapones roscados de recipientes de plástico PE.
Arde sin humo, con llama azulada o blanco azulada.
Cae un gran goteo incandescente, incluso caen hilos gruesos de material ardiendo.
Hace hilos blandos al estirar lo fundido.
Huele a cera y aceite quemado.
Queda un residuo redondeado en la varilla.
"PS" (Poliestireno)
Es duro y quebradizo (zona de ruptura blanquecina) sin flexión previa, como el vidrio, con zona de ruptura blanquecina.
Sólo es flexible en espesores reducidos (cubiertas de blisters de embalajes).
Puede ser transparente, con gran brillo superficial.
Arde bien con llama amarilla que crepita.
Arde con humo negro denso, sin hollín.
Huele a azúcar quemado al arder.
El residuo de la varilla queda cristalizado y con burbujas, como espuma.
Hace hilos al estirar lo fundido, que quedan duros y quebradizos (como de cristal) al enfriarse.
"PA" (Poliamida) (o nylon)
Nunca es translucida ni transparente. Soporta bien los hidrocarburos y se emplea en piezas del motor (radiadores, filtros de aire, colectores de admisión,...)
Arde mal y sin humo. La llama crepita.
Arde con un goteo lento humeante.
Huele a pelo quemado al apagarlo.
El residuo de la varilla es ovalado, pequeño y liso.
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2. Termoplásticos que arden más o menos, pero que se apagan al retirar la llama de la varilla: "PC" (Policarbonato)
Es duro, aunque con cierta elasticidad.
Puede ser transparente, con buenas propiedades mecánicas (se emplea en viseras de cascos).
Es sensible a los disolventes y la gasolina.
Arde con llama amarilla y oscura, con hollín.
El residuo en la varilla queda caramelizado. El residuo desprendido es carbonizado y cristalino (más duro y frágil que l a varilla inicial).
Arde con mucho humo negro.
Hace un olor agridulce, a fenol.
"PVC" (Cloruro de polivinilo)
Puede ser duro y flexible (éste último pierde elasticidad con el paso del tiempo).
Arde con una llama característica verde o con halo (parte exterior de la llama) verde, que chisporrotea.
Tiene un olor característico muy irritante (como una patada en la nariz), debido al cloro.
Arde con muy poco humo.
El residuo se descuelga en hilos y la varilla queda acabada en punta.
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5. PROCEDIMIENTO 5.1. Procedimiento teórico 1. Lee atentamente los fenómenos que debes observar, teniendo en cuenta cuando los debes observar. a. La cantidad y color del humo que produce, la observación se realizará mientras el plástico arda. El color puede variar desde blancuzco hasta negro y la cantidad de humo desde casi inapreciable hasta una gran cantidad. b. Color de la llama, varía entre azulado, amarillo-anaranjado y verdoso. b. Combustibilidad se observa si la llama se extingue cuando se retira el mechero, si arde con dificultad, si chisporrotea o es una llama intensa. c. Tipo de fusión, se debe observar si el plástico se funde fácilmente y gotea, si se descompone, si toma consistencia de goma o si se carboniza. (Se debe mantener la llama durante 8 ó 10 segundos). d. PH de los gases, Se humedece el papel pH en agua destilada y se expone al humo justo después de apagar la llama. Después se comparan los colores resultantes. e. Olor de la combustión Este es un ensayo muy subjetivo pero intentaremos clasificar el olor en: picante e irritante, a cuerno quemado, a vela, a gas natural. 2. Sujeta una probeta por un extremo y expón el otro a la llama durante unos segundos. 3. Anota los resultados en la tabla 1. 4. Compara los datos obtenidos con los proporcionados en la tabla 2 y llega a una conclusión acerca del plástico en cuestión.
PRECAUCIONES
El humo de la combustión puede resultar tóxico, por lo que la habitación debe estar bien aireada y el humo no se puede oler directamente sino aireándolo antes de que llegue a la nariz.
La probeta no se debe apagar soplando ni agitarla, introdúcela en un recipiente con agua. 13
5.2. Procedimiento teórico 1. Ordenar el material que para poder trabajar de manera más ordena según el número que aparece en cada frasco.
2. Sujeta una probeta por un extremo y colocar en contacto con la llama del mechero y observar durante unos segundos.
Primer ensayo
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Comentario: En esta prueba el humo era bastante blancuzco y el contorno de la llama era verde además que el olor era intenso asfixiante.
Comentario: En esta prueba no hubo humo y el color de la llama era amarillo centro azul además que el olor era intenso a vela recién apagada.
Comentario: En esta prueba el humo era negro con hollín y el color de la llama era amarilla además que el olor era a gas natural.
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Comentario: En esta prueba hubo humo negro con hollín y el color de la llama era amarillo anaranjado además que el olor era dulce.
Comentario: En esta prueba hubo humo blanco y el color de la llama era amarillo centro azul además que el olor era a vela recién apagada.
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Comentario: En esta prueba hubo humo blanco y el color de la llama era amarillo centro azul además que el olor era a vela recién apagada.
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Comentario: En esta prueba hubo humo blanco y el color de la llama era azulada además que el olor era a pelo quemado.
3. Se procede a determinar el PH de los gases, para ello se humedece el papel pH en agua destilada y se expone al humo justo después de apagar la llama. Después se comparan los colores resultantes.
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Comentario: Los resultados dieron que uno es ácido y el otro base, según la tabla del PH
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5. TOMA DE DATOS Y ANÁLISIS DE DATOS
6.
COCLUSIONES
Se logró determinar el tipo de plástico según sus diferentes propiedades
Observamos el comportamiento de diferentes plásticos frente a la combustión, presentan diferentes tipos de comportamiento debido a las diferentes propiedades físicas que cada uno de los polímeros presentan.
7.
RECOMENDACIONES
Evitar el contacto con el polímero recién quemado puede causar daños, es preferible esperas a que este se enfrié si se desea tocar con las manos.
Es importante observar cuidadosamente las características de las diferentes probetas al estar en contacto con el fuego para poder así determinar el tipo de plástico. 20
8.BIBLIOGRAFÍA
Diezmar Falk, Hans-Klaus Gorkel; Franz Lernet,Bernd Schlossorsch “Metalotecnia Fundamental”, Editorial Reverté S.A, 1986.
SENATI ZONAL AREQUIPA - PUNO, “Capacitación Practica para Ingenieros”. Arequipa, UCSM, 2001.
http://www.tq.edu.ar/grp0128/index.htm
http://www.metallurgy.nist.gov/reports/recommendedpractice/SP960-5.pdf
http://www.omega.ilce.edu.mx
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