JOURNAL BOLIVIANO DE CIENCIAS – Vol. 21 – Número 57
ISSN Digital: 2075-8944 ISSN Impreso: 2075-8936
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Desarrollo y aplicación de equipos caseros para la
recuperación mecánica de plásticos
Development and application of homemade equipment for the mechanical recovery of plastics
Roberto Carlos Berdeja Zambrana José Carlos Colque Ayaviri
1 Coordinador de la U.P.I en ingeniería aplicada, Departamento de Electromecánica, Universidad Privada del Valle, Cochabamba,
Bolivia. Correo Electrónico: rberdejaz@univalle.edu
2 Estudiante, Departamento de Electromecánica, Universidad Privada del Valle, Cochabamba, Bolivia. Correo Electrónico:
caj2018187@est.univalle.edu
Citar como: Berdeja
Zambrana, R., Colque Ayaviri,
J.C. Desarrollo y aplicación
de equipos caseros para la
recuperación mecánica de
plásticos. Journal Boliviano De
Ciencias, 21(57) 29-48. https://
doi.org/10.52428/20758944.
v21i57.1323
Recepción: 05/05/2025
Aprobación: 11/06/2025
Publicado: 30/06/2025
Declaración: Derechos de
autor 2025 Berdeja Zambrana,
R., Colque Ayaviri, J.C. Esta
obra está bajo una licencia
internacional Creative
Commons Atribución 4.0.
Los autores/as declaran no tener
en la publicación de este
documento.
RESUMEN
La acumulación de desechos plásticos ha alcanzado niveles alarmantes a nivel
global, siendo Cochabamba una de las ciudades más afectadas en Bolivia.
Según informes del 2019 y estudios de la WWF (World Wildlife Fund), esta
ciudad genera más basura plástica que otros cuatro departamentos combinados,
destacando la necesidad de soluciones efectivas. En este contexto, el presente
trabajo evalúa la funcionalidad de dos equipos caseros desarrollados en el Centro
de Investigación en Ingeniería Aplicada (CIIA) de la Universidad Privada del
Valle: una picadora y una extrusora de plástico, diseñadas para la recuperación
mecánica de residuos plásticos.
La metodología consiste en operar estos equipos de manera complementaria.
a un motorreductor de 40:1 con un motor de 1 HP, para triturar plásticos en
fragmentos pequeños. La extrusora, por su parte, emplea un husillo en un cañón
calentado por resistencias eléctricas que operan entre 0 y 280 °C, produciendo
y tablones moldeados, derivados de materiales triturados y procesados
térmicamente. Este proceso demuestra que, con máquinas caseras, es posible
reutilizar diversos plásticos, reducir su impacto ambiental y facilitar su
almacenamiento o transporte cuando no son reciclables. Así, se fomenta una
economía circular accesible para usuarios que deseen fabricar estos equipos y se
evita que plásticos reciclables lleguen al botadero de Kara Kara de la ciudad de
Cochabamba - Bolivia.
Palabras clave: Recuperación de plástico, reciclaje mecánico, picadora casera,
extrusora casera, economía circular.
ABSTRACT
and studies by the WWF (World Wildlife Fund) indicate that this city generates
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developed at the Research Center for Applied Engineering (CIIA) of the
Universidad Privada del Valle: a plastic shredder and an extruder, designed for the
interested in manufacturing these devices, and recyclable plastics are prevented
Keywords: Plastic recovery, mechanical recycling, homemade mincer, homemade
extruder, circular economy.
1. INTRODUCCIÓN
El uso de plásticos ha crecido exponencialmente en las últimas décadas, con una
tasa de incremento del 4% anual (Según Interempresas (2011). La producción
mundial de plásticos crece un 4 por ciento (PlasticsEurope). Su aplicación abarca
diversas industrias, desde el embalaje y la construcción hasta la automoción y la
electrónica.
Uno de los principales problemas en la gestión de residuos plásticos es la falta
de infraestructuras adecuadas para su reciclaje y la ausencia de programas de
ubicado en Cochabamba, en él se depositan diariamente entre 450 y 600
toneladas de residuos, de los cuales una gran proporción son plásticos (Empresa
de estos materiales no solo genera contaminación ambiental, sino que también
representa un riesgo para la salud de la población circundante.
El reciclaje de plásticos es una necesidad urgente a nivel global debido a su
impacto ambiental. En Bolivia, se recicla solo el 2.8% de los residuos sólidos
generados anualmente, lo que ha llevado a la acumulación de desechos en
botaderos municipales (Dirección General de Gestión Integral de Residuos Sólidos
(DGGIRS) del Ministerio de Medio Ambiente y Agua (MMAyA). (2011)).
La falta de infraestructura y cultura de reciclaje agrava esta problemática. Este
de plásticos, con un enfoque en su uso para impresión 3D.
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2. OBJETIVOS DEL PROYECTO
El objetivo principal de esta investigación es desarrollar un sistema de reciclaje
• Diseñar y construir un equipo de picado de plásticos mecánico.
• Estudiar las propiedades físicas y químicas del plástico a ser estudiado.
• Desarrollar un sistema de extrusión acorde al picado mecánico.
• Evaluar la calidad del plástico obtenido después del proceso.
3. MARCO TEÓRICO Y FUNDAMENTOS TÉCNICOS
El sistema desarrollado consta de dos componentes principales:
1) Picadora de plástico: Diseñada para triturar residuos en fragmentos
pequeños y homogéneos.
2) Extrusora:
su uso en impresión 3D.
Picadora de plástico
mecánica y optimización del espacio. Se incluyó un buzón de extracción lateral
para facilitar el proceso de vaciado. La picadora cuenta con un motor eléctrico
de 4HP y cuchillas de acero templado capaces de cortar plásticos de alta y baja
densidad.
Extrusora
dentro de un cañón calentado con resistencias circulares y un sistema de control
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Tabla1: Componentes de la Picadora y Extrusora de plástico
Componente Picadora de plástico Extrusora de plástico
Motor Motor de 1hp, acoplado a un
reductor 40:1
Motor eléctrico con
potencia ajustable
Sistema de cuchillas
acero al carbono No aplica
Angulo de corte 15° - 30° para un mejor
rendimiento de corte No aplica
Transmisión Por poleas y correas para
mantener unas 300-600 rpm
en cuchillas
Estructura/material Acero inoxidable o acero al
carbono Acero al carbono
Sistemas de seguridad Interruptores de parada de
emergencia, cubiertas de
seguridad
Protección térmica,
sensores de temperatura y
parada de emergencia
Mecanismo de
Alimentación Manual o automático
alimentación controlada
Fuente: Elaboración propia
Clasicación de plásticos reciclados
primeros los más adecuados para el reciclaje mecánico.
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Tabla 2:
Tipo de plástico Reciclaje Características Ejemplos comunes
Polietileno
Tereftalato Alto
alta resistencia
química
Botellas de agua y
refrescos
Polietileno de Alta
Densidad Alto Rígido, resistente a
impactos
Envases de detergente,
tuberías
Polietileno de Baja
Densidad Medio Flexible, baja
resistencia térmica
de embalaje
Polipropileno Alto Ligero, alta resistencia
térmica
contenedores de
alimentos
Poliestireno Bajo Frágil, baja resistencia
química
Envases de alimentos,
bandejas de carne
Policloruro de Vinilo Muy bajo
según su composición
tarjetas de crédito
Fuente:
Recuperado de: https://dkv.es/corporativo/blog-360/medioambiente/reciclaje/
tipos-de-plasticos-clasicacion-reciclaje
Procedimiento de extrusión del plástico reciclado
El proceso de extrusión es una de las etapas más importantes en la transformación
del plástico reciclado en productos reutilizables. La extrusión consiste en el
calentamiento, fusión y moldeado del material plástico, logrando que adopte la
forma deseada al pasar por una boquilla. A continuación, se describe detalladamente
el procedimiento desde la preparación del material hasta la obtención del producto
• Preparación del material reciclado: Antes de introducir el plástico en
la extrusora, se deben seguir una serie de pasos para garantizar que el
HDPE, PS).
Se eliminan contaminantes como etiquetas, adhesivos y residuos
completamente el plástico para prevenir defectos en la extrusión.
Mediante la picadora, el plástico se reduce a fragmentos de 3-12
mm para facilitar su alimentación en la extrusora.
• Alimentación del plástico a la extrusora: El material picado se
introduce en la tolva de alimentación de la extrusora. En este punto,
se debe garantizar una alimentación uniforme y controlada para evitar
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interrupciones o atascos en el proceso. Se recomienda que el material
tenga un presecado a 80-100°C en una cámara de secado.
• Transporte y fusión del material en el cañón de la extrusora: El
plástico entra en la cámara de extrusión, donde se encuentra el tornillo sin
• Zonas de la extrusora
1. Zona de alimentación: En esta sección, el plástico aún está
en estado sólido y comienza a ser empujado por el tornillo. Se
mantiene a una temperatura moderada (50-100°C) para evitar
que el material se adhiera prematuramente.
2. Zona de compresión o fusión: Aquí, el material comienza a
fundirse a medida que la temperatura aumenta progresivamente
entre 150 y 200°C, dependiendo del tipo de plástico. La presión
en esta zona es mayor, lo que ayuda a eliminar burbujas y mejorar
la homogeneidad del fundido.
3. Zona de dosicación o homogeneización: En esta etapa, el
plástico fundido se mezcla y se homogeneiza completamente. La
temperatura se mantiene estable para garantizar que el material
• Salida del material por la boquilla y formación del producto: Una
vez fundido y homogeneizado, el plástico sale a través de la boquilla
diferentes tipos de boquillas según el resultado deseado:
1. Filamentos para impresión 3D: Boquillas de 1.75 mm o 2.85
mm de diámetro.
2. Pellets plásticos: Se corta el material extruido en pequeñas
secciones para su reutilización en moldeo por inyección o
fabricación de productos plásticos.
3. Tablones moldeados: En lugar de extruir el material en
para formar estructuras más gruesas, teniendo como base de la
operación el moldeo por extrusión.
• Enfriamiento y estabilización del material extrudido Después de la
sus propiedades mecánicas, el enfriamiento que utilizaremos será por
medio de aire. Pero también se puede enfriar por agua
1. Enfriamiento por aire:
3D. Se controla la velocidad de enfriamiento para evitar tensiones
internas.
2. Enfriamiento por agua: Se sumerge el material en un baño de
agua a 20-30°C para una estabilización más rápida, común en la
producción de pellets.
• Corte y almacenamiento del producto nal: El material extruido se
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a) Filamentos para impresión 3D: Se enrollan en carretes y
se revisa su diámetro para garantizar compatibilidad con las
impresoras.
b) Pellets: Se embolsan para ser reutilizados en otros procesos
industriales.
c) Tablones moldeados:
resistencia y se almacenan en condiciones adecuadas.
d)
(elaboración propia)
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4. DESARROLLO
Para este proyecto, se realizó un estudio detallado sobre las condiciones operativas
y los cálculos fundamentales de la extrusora, tomando en cuenta factores como la
capacidad de producción, el tipo de material plástico, la relación longitud-diámetro
del tornillo, la velocidad de rotación y la potencia del motor.
• Selección del material plástico: Uno de los aspectos más relevantes en el
diseño de una extrusora es el tipo de material plástico que se va a procesar.
Cada polímero tiene propiedades térmicas, viscosidad y temperatura de
de extrusión. Los materiales seleccionados para este estudio incluyen:
Polietileno de alta densidad (HDPE)
Polipropileno (PP)
Poliestireno (PS)
A partir de información recopilada de bases de datos especializadas como Matmatch,
y Gogos (2013), así como otras publicaciones línea, se elaboró de forma resumida
los valores aproximados de temperatura de extrusión y viscosidad relativa de los
polímeros más comunes. Estos rangos representan promedios industriales y pueden
variar según la pureza del material, el método de procesamiento, o si se trata de un
polímero virgen o reciclado.
Tabla 3: Caracteristicas de los plásticos
Material -
trusión (ºC) Viscosidad relativa
150 - 200 Alta
HDPE 180 – 230 Media
PP 170 – 220 Media – Alta
PS 180 – 280 Baja
Fuente: Grupo Petrop. ¿A qué temperatura debo trabajar mi materia prima para
productos de plástico?
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Determinación de la capacidad de producción: La capacidad de producción de
Se expresa en kilogramos por hora (kg/hr) y depende del diámetro del tornillo, la
del sistema.
• Diámetro del tornillo sin n y relación longitud/diámetro (L/D):
que transporta, funde y homogeniza el plástico antes de su salida por la
boquilla. La selección de su diámetro y su relación L/D tiene un impacto
Cálculo de la capacidad de producción: Se utilizó la ecuación
proporcionada por Calculator Ultra (s.f.), disponible en su herramienta
“Extruder output calculator”.
o Q: Capacidad (kg/h).
o D: Diámetro del tornillo (cm).
o N: Velocidad del tornillo (rpm).
o ρ: Densidad del material (g/cm3)
Relación longitud/diámetro: La relación L/D representa la longitud
efectiva del tornillo en función de su diámetro, es un dato importante
en el diseño de tornillos para extrusoras ya que afecta cómo se
derrite y se mezcla el material dentro de la máquina.. En extrusoras
convencionales, los valores típicos oscilan entre 20:1 y 34:1, aunque
para materiales de alta viscosidad se pueden emplear relaciones
mayores a 32:1 (Extrusion course material (s.f.) Scribd).
L
D
o L: Longitud efectiva del tornillo
o D: Diámetro del tornillo (mm).
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• Cálculo de la potencia del motor: El motor de la extrusora debe
.
o P = Potencia del motor (W)
o Q = Capacidad de producción (kg/s)
o
(J/kg)
o
• Velocidad del tornillo: La velocidad de rotación del tornillo afecta
extrusión. Según un estudio de Gálvez et al. (2020) que habla sobre el
efecto de la velocidad del tornillo de extrusión, se trabajó con velocidades
en las propiedades del PLA. Estos valores serán utilizados como base
para determinar la velocidad adecuada en nuestra extrusora. Estos datos
experimentales nos sirvieron como ejemplo para establecer un rango de
velocidad que permita un buen desempeño en el proceso de extrusión.
una velocidad promedio de 40 rpm para este diseño, con capacidad de
ajuste según el material procesado.
• Sistema de calentamiento: El control térmico en la extrusora es crucial
para evitar la degradación del plástico y garantizar una fusión uniforme.
Se emplean resistencias eléctricas tipo cinturón para proporcionar calor a
lo largo del cañón de la extrusora. Estas resistencias están distribuidas en
tres zonas de calentamiento, con temperaturas ajustables según el material
procesado.
Tabla 4:
Zona
Alimentación 50 – 100
Fusión 150 –200
Homogeneización 200 - 220
Fuente: Elaboración propia, en base a datos obtenidos en el taller del
Departamento de Electromecánica de la Universidad Privada del Valle (2024).
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• Sistema de enfriamiento: Para evitar sobrecalentamiento, se implementó
un sistema de enfriamiento por aire en las últimas etapas del proceso.
En algunos casos, se puede complementar con enfriamiento por agua,
dependiendo del tipo de plástico extruido.
• Diseño del cabezal y la boquilla: El cabezal de la extrusora debe
garantizar que el material salga en la forma deseada. Se han diseñado
boquillas intercambiables que permiten obtener diferentes productos
Tabla 5:
Boquillas
Filamentos 3D Boquilla de 1.75 – 2.85 mm
Pellets
Sistema de moldes para enfriamiento directo
Fuente: Elaboración propia, en base a datos obtenidos en el taller del
Departamento de Electromecánica de la Universidad Privada del Valle (2024).
Proceso de fabricación
plásticos, se procedió a la fabricación física de los prototipos en los talleres de la
Universidad Privada del Valle, en colaboración con el personal estudiantil de la
facultad de tecnología. Este proceso no solo implicó la selección de componentes
mecánicos y eléctricos adecuados, sino también la puesta en marcha de sistemas
operativa en ambos equipos.
La información fue registrada directamente mediante observación técnica. A
continuación, se presenta la descripción detallada de cada equipo.
1. Fabricación de la Picadora de Plástico
La picadora fue construida utilizando materiales robustos, priorizando la resistencia
mecánica, durabilidad y facilidad de mantenimiento. El sistema de corte se diseñó
bajo el principio de corte por cizalla, lo que implica una interacción entre cuchillas
y mecanizadas en los laboratorios de la universidad mediante un equipo de corte
por plasma, empleando acero templado por su alta dureza y resistencia al desgaste.
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Figura 2. Cuchillas móviles. Fuente: Elaboración propia, tomada el taller del
Departamento de Electromecánica de la Universidad Privada del Valle (2024).
Se optó por un motor de 1 HP acoplado a un reductor de velocidad 40:1, lo cual
permitió obtener un par elevado necesario para triturar plásticos de alta densidad
equipo para facilitar el acceso al mantenimiento y ajustes de tensión de las poleas.
El sistema de transmisión por correas y poleas mantiene las cuchillas girando entre
seguridad. Además, se integró un tablero de control eléctrico que permite invertir
el sentido de giro del eje del motor reductor, función crítica para desbloquear el
sistema en caso de atascamiento del material plástico.
Se incorporó también una tolva de alimentación superior que dirige el material
al área de corte, así como un depósito inferior de recepción donde se almacena
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Figura 3 Picadora de plástico. Fuente: Fotografía propia, tomada en el taller del
Departamento de Electromecánica de la Universidad Privada del Valle (2024).
2. Fabricación de la Extrusora de Plástico
La extrusora se diseñó como una extensión funcional del sistema de picado,
cm de longitud, instalado dentro de un cañón metálico con recubrimiento interno
resistente al desgaste.
El tornillo está acoplado mediante un sistema de poleas al mismo motor reductor
de la picadora, aprovechando un diseño integrado que permite operar ambos
equipos con una sola fuente de potencia, optimizando así el consumo energético.
Este sistema reduce la complejidad operativa y mejora la sincronización de ambas
etapas del reciclaje.
La extrusora termina en una boquilla con perforación de entre 2.3 mm y 2.5
mm, con un escalonamiento interno que facilita la extrusión para la formación
obtener distintos tipos de productos según el molde o la aplicación.
El sistema térmico está compuesto por resistencias eléctricas tipo cinturón,
distribuidas en tres zonas de calentamiento: alimentación (50–100 °C), fusión
(150–200 °C) y homogeneización (200–220 °C). Estas zonas están controladas
mediante termocuplas conectadas a un sistema de regulación de temperatura digital.
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Ambos equipos están unidos por una tolva de comunicación, que permite que
eliminando el manejo manual intermedio y reduciendo la pérdida de material.
Figura 4 Extrusora de plástico. Fuente: Fotografía propia, tomada en el taller del
Departamento de Electromecánica de la Universidad Privada del Valle (2024).
5. RESULTADOS
El desarrollo de la picadora y la extrusora de plástico ha sido exitoso, logrando
realizaron diversas pruebas de operación, evaluación de materiales y análisis de
El prototipo desarrollado mostró un rendimiento satisfactorio en términos de
de 5-10 mm de tamaño, adecuados para la extrusión. La extrusora, con su sistema
uniforme de 1.75 mm, estándar para impresoras 3D comerciales.
Como parte de la validación técnica del sistema de reciclaje mecánico desarrollado,
se llevó a cabo una serie de ensayos de caracterización en laboratorio con el
objetivo de evaluar las propiedades físicas, térmicas y químicas del plástico
conservaban sus propiedades fundamentales tras haber sido sometidos a un ciclo
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completo de picado, fusión y extrusión, lo que resulta fundamental para su posible
aplicación en impresión 3D o manufactura de objetos funcionales.
Se analizaron tres muestras de plástico reciclado a través de ensayos de densidad
condiciones controladas. Los resultados iniciales correspondientes a muestras
de polímero de color amarillo y rojo arrojaron valores de 0,914 g/cm³ y 0,913
g/cm³, respectivamente. Ambos se encuentran dentro del rango de referencia del
del proceso de selección, limpieza y picado fueron acertadas en términos de
Sin embargo, una tercera muestra procesada posteriormente, obtenida directamente
tras la extrusión, presentó una densidad de 0,8085 g/cm³, valor que se encuentra
por debajo del rango típico para el polipropileno y de otros polímeros comunes
como HDPE o LDPE. Este resultado anómalo puede atribuirse a una serie de
factores vinculados al reprocesamiento térmico, como la posible incorporación de
microburbujas en la masa plástica, presencia de impurezas no visibles, o variaciones
de una humedad residual no eliminada completamente antes del procesamiento.
Este hallazgo evidencia la importancia de contar con un sistema de secado previo
proceso, especialmente cuando se pretende reutilizar plásticos múltiples veces.
Tabla 6. Resultados de laboratorio de los polimeros
Repositorio Univalle.
Ensayo de Solubilidad
reciclado a pruebas de solubilidad utilizando diferentes solventes: n-hexano,
benceno, acetona, metanol y tetrahidrofurano, tanto a temperatura ambiente como
a 80 °C.
En todos los casos, el resultado fue el mismo: el material se mantuvo insoluble, lo
cual coincide con las características propias del polipropileno, un polímero que no
se disuelve fácilmente en los disolventes mencionados bajo condiciones normales.
utilizado, validando el procedimiento de selección previa al reciclaje.
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Por último se hizo una evaluación térmica, el plástico reciclado fue expuesto a una
deformó gradualmente conforme aumentaba la temperatura y adoptó la forma del
molde o soporte donde fue colocada, sin presentar signos de degradación química
que el material conserva su capacidad de reblandecerse con el calor sin perder
completamente su estructura molecular.
Este dato es relevante ya que implica que el material puede ser reutilizado en
múltiples ciclos de impresión o moldeo siempre que se mantenga dentro de los
rangos térmicos adecuados. Además, abre la posibilidad de explorar técnicas de
Tabla 7. Resultados de laboratorio de los polímeros
Repositorio Univalle.)
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6. CONCLUSIONES
El desarrollo e implementación del proceso de reciclaje mecánico de plásticos
resultados preliminares prometedores. Hasta ahora los avances alcanzados indican
que el diseño y ensamblaje de los equipos funciona adecuadamente. Se sugiere
impresoras 3D.
Durante las pruebas de laboratorio, el material obtenido fue sometido a
fundamentales del plástico reciclado se mantuvieron estables, incluso después de
el material conserva sus características originales —como la resistencia, densidad
y comportamiento térmico—, lo que valida su reutilización sin necesidad de
procesos adicionales o aditivos que encarezcan la producción.
Uno de los momentos más destacados del proyecto fue observar el proceso de
continua, mientras un estudiante lo guía manualmente. Aunque aún no se ha logrado
su funcionalidad en impresión 3D y evaluar su desempeño. Las capturas del video
serán incluidas en los resultados para documentar visualmente este proceso.
Figura 5. Ingreso de plástico en la extrusora. Fuente: Elaboración propia (2024).
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y procesado es alimentado en la tolva de la extrusora. A través de la acción del
tornillo giratorio y el calentamiento progresivo en el barril, el plástico se funde y es
para mantener la salida continua y evitar que se enrede o deforme mientras se
enfría. Este proceso evidencia que la máquina funciona correctamente en su tarea
principal: convertir desechos plásticos en un nuevo recurso potencialmente útil.
pruebas demuestran que el sistema de extrusión tiene la capacidad de generar
material reciclado con buena consistencia visual. Las pruebas futuras se enfocarán
un gran paso hacia una solución práctica y económica para reciclar plástico en la
universidad o en pequeña escala.
Además, este resultado muestra el valor educativo y ambiental del sistema. Ver
cómo un residuo se convierte en una nueva materia prima lista para usar en
procesos como impresión o moldeo, ayuda a entender la importancia del reciclaje.
En general se alcanzaron los objetivos técnicos y también se abrió la puerta a
nuevas posibilidades de uso y reutilización de los plásticos. El proyecto invita a
seguir innovando, a mejorar los procesos y a explorar nuevas aplicaciones.
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