FACULTAD FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA AMBIENTAL TRABAJO:
PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL PVC (POLICLORURO (POLICLORURO DE VINILO)
CURSO: Gestión Energética
ESTUDIANTES: HEREDIA QUISPE, GEINER HERRERA DELGADO, ABIGAIL
ASESOR: Ing. Jorge Cabrejos Barriga, Mg
CICLO: VI
CHICLAYO, SETIEMBRE- 2014
ÍNDICE INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 3 1.
DEFINICIÓN ........................................................................................................................ 4
2.
GENERALIDADES ............................................................................................................ 4
3.
ESTRUCTURA ................................................................................................................... 4
4.
CARACTERÍSTICAS ......................................................................................................... 4
6.
PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PVC ........................................................................ 6
7.
USOS DEL PVC ................................................................................................................. 7
8.
DESVENTAJAS DEL PVC ............................................................................................... 8
9.
RECICLAJE DEL PVC ...................................................................................................... 8 9.1. Reciclado mecánico ..................................................................................................... 8
10.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 10
INTRODUCCIÓN Resulta paradójico que uno de los polímeros comerciales menos estables sea al mismo tiempo uno de los materiales plásticos más interesantes de la actualidad, lo que se puede ver reflejado al gran número de toneladas que anualmente se consumen en el mundo. Ese éxito comercial, se ha debido principalmente, al desarrollo de estabilizantes adecuados, y de otros aditivos que han hecho posible la producción de compuestos termoplásticos de gran utilidad. El Cloruro de vinilo en su forma de monómero, fue descubierto por Henri Victor Regnault en el año 1838, cuando trataba dicloroetano con una solución alcohólica
de
hidróxido
de
potasio.
Regnault
también
descubrió,
accidentalmente, el policloruro de vinilo, por medio de la exposición directa del monómero a la luz del día. El desarrollo de un PVC de Alto Impacto constituye uno de los descubrimientos de mayor importancia en la segunda mitad del siglo XX, en relación con este material. Actualmente, es uno de los productos con un alto índice de producción anual a nivel mundial debido a sus múltiples usos, es por ello la importancia de conocer su proceso de producción y los usos y aplicaciones. Además, de identificar los impactos negativos y positivos que genera su producción tanto económica como ambientalmente.
LOS ALUMNOS
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PROCESO DE PRODUCCIÓN DEL PVC (POLICLORURO DE VINILO) 1. DEFINICIÓN El cloruro de vinilo es un gas incoloro. Se incendia fácilmente y es inestable a altas temperaturas. Tiene un olor levemente dulce. Es una sustancia manufacturada y no ocurre naturalmente. Se puede formar por la descomposición de otras sustancias tales como el tricloroetano, tricloroetileno y el tetracloroetileno. El cloruro de vinilo se usa para fabricar cloruro de polivinilo (PVC). El PVC se usa para fabricar una variedad de productos plásticos, incluyendo tuberías, revestimientos de alambres y cables y productos para empacar.
2. GENERALIDADES El Policloruro de Vinilo (PVC) es un moderno, importante y conocido miembro de la familia de los termoplásticos. Es un polímero obtenido de dos materias primas naturales cloruro de sodio o sal común (NaCl) (57%) y petróleo o gas natural (43%), siendo por lo tanto menos dependiente de recursos no renovables que otros plásticos. Es uno de los polímeros más estudiados y utilizados por el hombre para su desarrollo y confort, dado que por su amplia versatilidad es utilizado en áreas tan diversas como la construcción, energía, salud, preservación de alimentos y artículos de uso diario, entre otros. El desarrollo en tecnología y aplicaciones no ha tenido pausa llegándose en nuestros días a una producción de 25 millones de toneladas.
3. ESTRUCTURA Estructuralmente, el PVC es un polímero vinílico. Es similar al polietileno, con la diferencia que cada dos átomos de carbono, uno de los átomos de hidrógeno está sustituido por un átomo de cloro. Es producido por medio de una polimerización por radicales libres del cloruro de vinilo.
4. CARACTERÍSTICAS
Baja densidad (1,4 g/cm3), buena resistencia mecánica y al impacto, lo que lo hace común e ideal para la edificación y construcción.
Al utilizar aditivos tales como estabilizantes, plastificantes entre otros, el PVC puede transformarse en un material rígido o flexible, característica que le permite ser usado en un gran número de aplicaciones. 4
Es estable e inerte por lo que se emplea extensivamente donde la higiene es una prioridad, por ejemplo: las tuberías de agua potable.
Es un material altamente resistente, los productos de PVC pueden durar hasta más de sesenta años como se comprueba en aplicaciones tales como tuberías para conducción de aguas potables y sanitarias.
Se emplea eficazmente para aislar y proteger cables eléctricos en el hogar, oficinas y en las industrias debido a que es un buen aislante eléctrico.
5. MATERIAS PRIMAS PARA LA OBTENCION DE POLICLORURO DE VINILO (PVC)
Cloruro de Sodio (Sal común de mesa) Es un recurso prácticamente inagotable, del cual por un proceso electrolítico se obtiene cloro, soda cáustica e hidrógeno. Petróleo y/o Gas natural: A partir de uno de ellos se obtiene el etileno. Etileno y cloro: Se combinan para producir etileno diclorado. Etileno diclorado: Se transforma en cloruro de vinilo (VCM) el cual, por un proceso de polimerización y secado produce un polvo blanco inocuo, el policloruro de vinilo (PVC).
En su composición, el PVC contiene un 57% de cloro, proveniente de la sal común y un 43% de hidrocarburos (gas y/o petróleo).
Aditivos para el PVC
Todos los polímeros tienen algún tipo de aditivación para facilitar el procesamiento que los llevará al uso o producto final. Esto permite lograr desde artículos rígidos (caños, perfiles de ventanas) hasta muy flexibles (contenedores para sueros y sangre); opacos, traslúcidos o cristales; pigmentados en la gama de colores que se desee, etc.
Plastificantes
Las variaciones en las cantidades agregadas de estos auxiliares son las que permiten obtener artículos con la flexibilidad o blandura deseada. Los más empleados son los ftalatos y entre ellos el más común es el DEHP o DOP; se trata de líquidos orgánicos incoloros, biodegradables, de muy baja solubilidad en agua y que una vez incorporados al compuesto de PVC quedan íntimamente ligados a la masa total.
Estabilizantes
Son necesarios en todas las formulaciones de PVC para prevenir su descomposición por el calor durante el procesamiento. Le otorgan mejor resistencia a la luz, a la intemperie y al calor, y ejercen una importante influencia en las propiedades físicas.
Lubricantes
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Se emplean principalmente en materiales rígidos, facilitando el proceso en la obtención de caños, botellas, film, láminas, etc.
Mejoradores
Pueden ser de impacto o de proceso. Los primeros mejoran la resistencia al impacto de perfiles para ventanas, envases, etc. y los de proceso contribuyen a facilitar el control de espesores y peso en artículos de baja plastificación o rígidos.
6. PROCESO DE PRODUCCIÓN DE PVC A partir de la sal, por el proceso de electrólisis, se obtienen el cloro, la sosa cáustica y el hidrógeno. La electrólisis es la reacción química resultante del paso de una corriente eléctrica por agua salada (salmuera). Así se obtiene el cloro, que representa un 57% del PVC producido. El petróleo, que representa un 43% del PVC fabricado, paso por una destilación del petróleo crudo, obteniéndose así la nafta leve. Ésta pasa, entonces, por el proceso de craqueamiento catalítico (quiebra de moléculas grandes en moléculas menores, con la acción de catalizadores que aceleran el proceso), generándose el etileno. Tanto el cloro como el etileno están en la fase gaseosa y reaccionan produciendo el DCE (dicloro etano). A partir del DCE, se obtiene el MVC (mono cloruro de vinilo, unidad básica del polímero. El polímero es formado por la repetición de la estructura monomérica). Las moléculas de MVC son sometidas al proceso de polimeración, o sea, de obtención de una molécula mucho mayor a partir de elementos idénticos (monómeros), conocida como PVC (policloruro de vinilo). Una molécula de PVC contiene entre 750 y 1.500 monómeros. En resumen, la producción de PVC se efectúa básicamente en cinco etapas:
Electrolisis: Por la cual la sal proporciona entre otras cosas, cloro. Refinado del petróleo y fraccionamiento de la nafta: Por la cual se origina el etileno. Síntesis química de los elementos antes mencionados que produce el “monómero”
cloruro de vinilo en forma gaseosa. La resina de PVC es mezclada con diversos aditivos a fin de obtener variantes con características bastante diversas. El resultado es un polvo relativamente fino, o un granulado.
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Polimerización del monómero para obtener el polímero cloruro de polivinilo, o PVC, un polvo muy fino de color blanco e inerte.
7. USOS DEL PVC
APLICACIONES
PRODUCTOS TÍPICOS
CONSTRUCCIÓN CIVIL
EMPAQUE
MOBILIARIO
Tubos de agua potable y evacuación Ventanas, puertas, persianas. Zócalos, pisos, paredes. Láminas para impermeabilización (techos, suelos). Canalización eléctrica y para telecomunicaciones. Papeles para paredes, etc. Botellas para agua y jugos. Frascos y Botes (alimentos, fármacos, cosmética, limpieza, etc.). Láminas (golosinas, alimentos). Muebles de jardín (reposeras, mesas, etc). Piezas para muebles (manijas, rieles, burletes, etc). Placas divisorias
Partes de artefactos eléctricos Aislamiento de cables Cajas de distribución Enchufes Carcasas y partes de computadoras.
ELECTRICIDAD Y ELECTRÓNICA
MEDICINA
AUTOMOTRIZ
Guantes quirúrgicos Tubos Bolsas para sueros Bolsas para transfusiones de Plasma y sangre. Diálisis Paneles para puertas Tableros Tapicería Molduras Cables eléctricos Perfiles para sello de ventanas Filtros para aire y aceite
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VESTIMENTA
Calzado (botas, zapatillas). Ropa de seguridad y ropa impermeable. Guantes y marroquinería (bolsos, valijas, carteras, tapicería).
Muñecas. Pelotas. Juguetes playeros inflables. Piscinas para niños. Algunos artículos para el cuidado del bebé.
JUGUETES
8. DESVENTAJAS DEL PVC
Una de las materias primas para la fabricación del PVC es el dicloro etano, DCE, el cual, es sumamente peligroso:
Cancerígeno, induce defectos de nacimiento, daños en los riñones y otros órganos, hemorragias internas y trombos. Altamente inflamable, puede explotar produciendo cloruro de hidrógeno y fosgeno (dos de los gases que pueden causar accidentes como el de Bhopal).
A partir del DCE se genera el gas extremadamente tóxico cloruro de vinilo (VCM): Carcinógeno humano probado Explosivo
9. RECICLAJE DEL PVC El PVC es un material 100% reciclable, no sufre alteración en su estructura química durante su calentamiento (y posterior enfriado), pudiendo ser reprocesado. Eventuales descartes en vertederos de basuras no contaminan la capa freática, por tratarse de un material químicamente inerte. Debe destacarse que el PVC representa hoy en día apenas un 0,6% de la basura urbana.
9.1. Reciclado mecánico Este proceso no afecta la composición química del polímero. Se efectúa luego de separar otros materiales (vidrio, 8
caucho o metales). Los productos de PVC elegidos son entonces molidos y lavados para reprocesarlos en nuevos productos.
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10. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Asociación Argentina de PVC (2003). “PVC un plástico versátil y confiable”. Boletín Técnico N° 14. Buenos Aires, Argentina.
PROMATERIALES
(2004).
“PVC
en
la
construcción,
un
material
contemporáneo y eficiente ”. Editorial: Protiendas S.L. Madrid, España. Pp: 48 -
50 Revista Iberoamericana de Polímeros (2004). “Reciclado de Residuos
Plásticos” . Volumen 5 (1). Editor: Arandes et al. España. Pp: 38-40
Universidad Católica Argentina (2010). “El PVC (Policloruro de Vinilo)”.
Facultad de Química e Ingeniería. Pp: 2.4
VINYL (2010). “Dossier Informativo, Foro Ibérico PVC. Editor: Avenue E Van Nieuwenhuyse. Bruselas, Bélgica. Pp: 2-5.
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