Diseño de un prototipo de reactor de pirólisis térmica para la descomposición y aprovechamiento de residuos plásticos fabricados a partir de: PP, PE, Y PS

El incremento exponencial en el uso de polímeros ha dado lugar a problemas de contaminación; por lo que se requiere un estudio y aplicación de diversos métodos de reciclaje. En el presente trabajo se presentó el diseño de un prototipo de reactor de pirólisis térmica, para la descomposición y aprovechamiento de residuos plásticos fabricados a partir de Polipropileno (PP), Polietileno (PE), y Poliestireno (PS). Para el diseño se establecieron los parámetros requeridos por el reactor, haciendo uso del método de análisis de alternativas que permitieron encontrar la mejor solución, la cual garantice una degradación eficiente de los residuos plásticos. El prototipo con capacidad 1 kg posee; un recipiente a presión, diseñado según la norma ASME VIII División I; una resistencia de tipo banda cerámica la cual otorga la temperatura necesaria para el proceso, misma que oscila entre 450 y 550 °C; instrumentos de media para presión y temperatura; y un sistema de condensación de gases. El modelado del prototipo se lo realizó mediante el software SolidWorks. Para la simulación se usó el software ANSYS, el mismo que permitió verificar el comportamiento térmico, estructural, así como también de flujo de gases; además se analizó mediante el software SAP 2000, deformaciones y esfuerzos presentes en la estructura metálica para soporte del equipo; La temperatura óptima para el proceso de pirólisis es de 550°C, además se recubrió el recipiente del reactor con una manta aislante de fibra de cerámica que garantice una temperatura segura al exterior, entre 40 y 50 °C según especifica el reglamento de permiso de trabajo. Los valores determinados analíticamente fueron contrastados mediante la simulación, en donde se obtuvo los márgenes de error bajos en todos los resultados por lo que se puedo verificar que el diseño realizado se comporta en óptimas condiciones de trabajo para realizar el proceso.The exponential increase in the use of polymers has caused contamination problems; Therefore, a study and application of various recycling methods is required. In the present work, the design of a thermal pyrolysis reactor prototype was presented, for the decomposition and use of plastic waste made from Polypropylene (PP), Polyethylene (PE), and Polystyrene (PS). For the design, the parameters required by the reactor were established, making use of the alternative analysis method that allowed finding the best solution, which guarantees an efficient degradation of plastic waste. The prototype with capacity 1 kg has a pressure vessel, designed in accordance with the ASME VIII Division I standard; a ceramic band type resistance which provides the necessary temperature for the process, which ranges between 450 and 550° C; measuring instruments for pressure and temperature; and a gas condensation system. The prototype was modeled using SolidWorks software. For the simulation, the ANSYS software was used, which allowed to verify the thermal and structural behavior, as well as the gas flow. In addition, the deformations and forces present in the metallic structure to support the equipment were analyzed using the SAP 2000 software. The optimum temperature for the pyrolysis process is 550 ° C, in addition the reactor vessel was covered with an insulating ceramic fiber blanket that guarantees a safe temperature outside, between 40 and 50 ° C as specified in the permit regulation of job. The analytically determined values were contrasted by simulation, where the low error margins were obtained in all the results, so it was possible to verify that the design carried out behaves in optimal working conditions to carry out the process