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Desarrollado por U.S. EPA/SEDESOL Grupo de Trabajo Sobre la Prevencin de la Contaminacin

mayo de 1993

,. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,... . . . .:... . . . . . . .../ . . . . . .

SECCIONI

Introduccin

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII INTRODUCCION

La elaboracin de productos econmicamente competitivos es la fuerza que impulsa a una empresa exitosa. A menudo el proceso de manufactura requiere el uso de varios qumicos. La compra, almacenamiento y uso en el proceso de estos qumicos y la disposicin final de los residuos generados por el proceso de manufactura pueden presentar muchos problemas. Estos problemas incluyen aspectos financieros, as como tambin emisiones asociadas con la calidad ambiental, la salud y la seguridad de los trabajadores. La prevencin de la contaminacin se logra cuando se toman medidas para reducir los residuos creados por el proceso de manufacturas. Incluye prcticas que reducen el uso de materiales peligrosos y no peligrosos, energa, agua y otros recursos, as como tambin aquellas prcticas que protegen los recursos naturales a travs de la conservacin o mediante un uso ms eficiente de stos.

Debido al enorme potencial para la prevencin de la contaminacin a lo largo de la frontera de Mxico y los Estados Unidos, la EPA (Environmental Protection Agency, Agencia para la Proteccin del Medio Ambiente) y SEDESOL establecieron un Grupo de Trabajo para la Prevencin de la Contaminacin en febrero de 1990, para promover y coordinar la reduccin de la contaminacin mediante una gran variedad de estrategias: la asistencia tcnica, entrenamiento, programas de concientizacin sobre la prevencin de la contaminacin para los sectores pblicos y privados, la evaluacin de alternativas para prevenir la contaminacin, gl desarrollo de polticas y de apoyo institucional, desarrollo de tecnologas y de actividades para la inversiones.

El propsito de este primer manual es ofrecer informacin sobre la prevencin de la contaminacin para la industria del acabado de metales. En un futuro el manual se extender para incluir otras industrias tpicas de la frontera como las industrias de productos qumicos y de acabado de madera. Este manual contiene las siguientes secciones:

Seccin 1. Las Metas y Beneficios de la Prevencin de la Contaminacin

Es una introduccin general, definiendo el trmino de prevencin de la contaminacin. Esta seccin tambin incluye una presentacin general de los beneficios que resultan al aplicar las tcnicas de la prevencin de la contaminacin.

Seccin II. La Minimizacin de Residuos en la Industria del Acabado de Metales

Esta seccin tcnica contiene descripciones de varios procesos que se asocian con la industria de acabado de metales y alternativas de prevencin de la contaminacin para esta industria. Esta seccin es de particular inters para los ingenieros de procesos.

Seccin III. Casos de Estudios Se incluyen ejemplos especficos de empresas que han utilizado tcnicas de prevencin de la contaminacin. Estos casos de es@do describen los beneficios, particularmente en cuanto a la reduccin de costos que han logrado estas empresas.

INTRODUCClON 1

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII Anexo AI Informacin Sobre Cmo Lograr Acceso a

Bancos de Informacin Sobre la Prevencin de la Contaminacin

Este folleto describe c&no lograr acceso a la base de datos del Banco Internacional de Informacin Sobre Produccin Limpia, ICPIC (Internacional Cleaner Product Information Clearinghouse). Este es un banco internacional de infom-win sobre la prevencin de la contaminacin para la industria.

Anexo B: Encuesta POR FAVOR COMPLETE LA ENCUESTA QUE SE INCLUYE EN ESTA SECCION. Su respuesta nos proporcionar informacin valiosa para evaluar la utilidad de este manual. Adicionalmente, al enviamos su encuesta, su nombre apareceti en la lista de envos para recibir revisiones del manual con nueva informacin y otros documentos, segn estn disponibles.

Apndice A: Lista de Referencias para Obtener Informacin Adicional (en Ingls)

En la lista aparecen documentos tcnicos adicionales que se refieren a alternativas de prevencin de la contaminacin para la industria del acabado de metales, y otra informacin. Actualmente estos documentos slo estn

. disponibles en ingls.

SECCION 1: LAS METAS Y BENEFICIOS DE LA PREVENCION DE LA CONTAhJINACION

El objetivo de un programa de prevencin de la contaminacin es minimizar la produccin de residuos. La prevencin de la contaminacin incluye cualquier medida que tome una empresa para reducir la cantidad de residuos creados por un proceso de manufactura antes de reciclar, tratar o disponer del residuo. Para lograr esto con eficacia, el programa debe ser una evaluacin continua y comprensiva de las operaciones en determinada instalacin.

LOS BENEFICIOS DE UN PROGRAMA DE PREVENCION DE LA CONTAMINACION

Tanto la industria como el gobierno han estimulado fuertemente la reduccin de la toxicidad y el enorme volumen de los residuos generados. Una empresa con un plan de prevencin de contaminacin continuo y eficaz, podr ser un productor con una ventaja competitiva significativa. El costo por unidad de produccin se reducir a la vez que las medidas de prevencin de la contaminacin reduzcan los costos de operacin.

Los beneficios generales de un programa de prevencin de la contaminacin, que se comentan con ms detalle se incluyen a continuacin:

H Proteccin de la salud humana y de la calidad del medio ambiente

H Reduccin de los costos de operacin

w Mayor motivacin y participacin de los empleados

LA MINIMIZAClON DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

IIIIIlIIIIIIIIIllIlIIIIII n Mejor imagen de la empresa en la comunidad

n Reduccin en el potencial de incurrir en sanciones y multas

PROTJXCION DE LA SALUD HUMANA Y LA CALIDAD DEL MEDIO AMBIENTE

Reducir los residuos que se liberan al suelo, aire y agua ayudara al medio ambiente y a la salud humana. Algunos contaminantes dainos tpicos que se pueden reducir significativamente con tcnicas de prevencin de la contaminacin incluyen:

m Emisiones al aire - de vapores de solventes, partculas finas, monxido de carbono y otras

n La disposicin en suelo - de sedimentos de metales pesados, de residuos de solventes, y de escombros

q La disposicin en el agua - el agua contaminada con residuos de metales pesados, cianuro, y otros materiales txicos.

La salud y la seguridad de bs empleados se puede afectar por la ventilacin deficiente, por mal manejo de bs qumicos, y por la fafta de equipo de seguridad apropiado. Un programa informativo de entrenamiento para los empleados es una forma importante de reducir accidentes. Es un beneficio reducir la cantidad de materiales materiales qumicos y residuos, porque hay menos necesidad de espacio fsico para el alamacenaje, y esto puede disminuir el potencial de derramar materiales accidentalmente. Adems, puede que se reduzcan los requisitos de transportacin de materiales peligrosos si se minimiza el volumen de contaminantes.

LA REDUCCION DE LOS COSTOS DE OPERACION

Un programa eficaz de prevencin de la contaminacin puede producir ahorros que compensan por mucho el costo de desarrollar e implementar el programa. Las reducciones de costos pueden ser ahorros inmediatos que aparecen directamente en la hoja de balance, o pueden ser ahorros anticipados que se basan en evitar costos futuros en potencia. La reduccin de costos es particularmente notable cuando los costos que resultan del tratamiento, almacenamiento o de la disposicin~de residuos se asignan a la unidad de produccin, al producto, o al servicio que genera bs residuos.

Los costos de materiales, es decir, lo que cuesta comprar los materiales, se pueden reducir adoptando procedimientos de produccin y de empaque que consumen menos recursos. Esta estrategia utiliza los recursos de manera ms eficiente y crea menos residuos. Al reducirse los residuos, aumenta el por ciento de materia prima que se convierte en productos terminados. Esto lleva a una reduccin proporcional en el costo de los materiales.

Los costos de manejo y disposicin de bs residuos se pueden reducir cuando se producen menos residuos. Los procedimientos que se requieren para manejar debidamente los residuos en las instalaciones, como tambin los mtodos especficos para la disposicin y transportacin, generalmente exigen mucha mano de obra y son costosos. Se espera que en el futuro aumenten estos requisitos y los costos que se asocian con ellos.

INTRODUCCION 3

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII Los costos de produccin se pueden reducir mediante una evaluacin de prevencin de la contaminacin. Cuando uno examina los procesos de produccin desde una nueva perspectiva, pueden surgir alternativas para aumentar la eficiencia, que de otra forma no se hubiera notado. La programacin de la produccin, el manejo de materiales, el control del inventario y el mantenimiento del equipo son reas que las empresas pueden optimizar para reducir la produccin de toda clase de residuos y tambin para controlar bs costos de produccin.

Los costos de energa disminuirn a la vez que las empresas implementen medidas de prevencin de la contaminacin en varias lneas de produccin. Adems, las empresas pueden reducir la cantidad de energa en general que usan para operar las instalaciones llevando a cabo una evaluacin minuciosa sobre cmo se relacionan entre s varias operaciones.

MAYOR MOTIVACION Y PARTICIPACION DE LOS EMPLEADOS

Los empleados probablemente sentirn ms aprecio por la empresa, sabiendo que la gerencia se compromete a crear un ambiente de trabajo ms seguro y que acta como una entidad responsable en h comunidad. Al participar en actividades de prevencin de la contaminacin, bs empleados tiene la oportunidad de formar parte de un equipo y de llevarse en forma positiva con sus compaeros y con la administracin. Ayudara implementar y mantener un programa de prevencin de

la contaminacin deber aumentar el sentido de identidad que tengan con las metas de la empresa. Este clima positivo ayuda a retener empleados competitivos y a atraer nuevos empleados calificados.

METOR IMAGEN DE LA EMPRESA EN LA COMUNIDAD

La calidad del medio ambiente se ha convertido en un asunto de gran importancia para la sociedad. Las polticas y las prcticas que emplea su empresa para controlar los residuos influyen cada da ms en las actitudes de la comunidad en general.

Las actitudes de la comunidad sern ms positivas cuando se trata de empresas que operan y hacen pblico un programa de prevencin de la contaminacin. Si una empresa crea productos que son compatibles con el medio ambiente y evita el uso excesivo de recursos de materiales y energa, la imagen de la empresa se realza en la comunidad y a nivel global en cuanto a clientes y consumidores en potencia.

REDUCCION DEL POTENCIAL DE INCURRIR EN SANCIONES Y MULTAS

La ley sobre el medio ambiente en Mxico incluye sanciones administrativas que pemiten que inspectores del gobierno requieran el cierre temporal o permanente de empresas que no cumplan con los requerimientos ambientales. Un plan de prevencin de la contaminacin, claramente redactado, que incluya procedimientos para operaciones normales que cumpla con las leyes y bs reglamentos sobre el medio ambiente, puede ayudar mucho. Al seguir el plan, es menos probable que la empresa incurra en violaciones y en las sanciones asociadas a stas.

LA Mll\rlMZAClON DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII QUE ES LA PREVENCION DE LA CONTAMINACION?

La prevencin de la contaminacin (que tambin se conoce como reduccin de contaminantes en su fuente u origen y minimizacin de residuos) es cualquier medida que reduce la produccin de residuos contaminantes (en la fuente que los genera) que pueden liberarse al aire, al agua o al suelo. Hay dos mtodos generales para lograr la prevencin de la contaminacin: 1) los cambios de proceso y 2) los cambios de producto. La figura 1 hace resumen de varios cambios en la reduccin de origen de los contaminantes.

Los cambios de proceso permiten que los recursos se usen ms eficientemente durante el proceso de manufactura, e incluyen:

n Compras prudentes, en las que se compra el tamao de envase ms apropiado del nuevo material, en lugar de comprar demasiado y tener que disponer de la porcin que no se usa

n Cambios en las operaciones, como reusar los materiales que entran inicialmente a la produccin y la reduccin del consumo de agua en las lneas de procesamiento

n Cambios en tecnologa, como usar materiales de proceso menos peligrosos

w Un aumento en el uso eficiente de la energa

.

Figura 1 - Mtodos de Reduccin en la Fuente

ta Reduccin en la Fuente

I r 1

Cambios de Proceso Cambios de Producto

m Diseos con menos impacto sobre el medio ambiente

n Extender la vida del producto

Cambios en el Material que Entra Inicialmente

en el Proceso m La purificacin de

materiales m La sustitucin con

materiales menos txicos

Prcticas de Operacin Mejoradas

n Cambios de formato n Ms automatizacin m Condiciones de

operacin mejoradas m Equipo mejorado

n Nueva tecnologfa

Cambios de Tecnologia n Procedimientos de

operacin y de mantenimiento

n PrActicas de gerencia n La segregacin de

corrientes n Mejoras en el manejo

de materiales n la programacin de la

n El control del

n El entrenamiento n La segregacin de los

1NTRODUCClON 5

La figura 2 seala ms ejemplos especficos de cambios de proceso.

Los cambios de producto reducen el volumen de contaminacin durante la fase de manufactura, cuando el producto terminado tiene menos impacto sobre el medio ambiente, como tambin durante el uso ltimo y la disposicin del producto. Los cambios de producto pueden incluir:

n Desarrollo de productos que requieran menos qumicos

n Desarrollo de productos de mayor calidad y durabilidad

n Incorporacin de un anlisis del ciclo de vida del producto, que incluya alternativas para el uso y disposicin final del producto

Figura 2 - Los Cambios de Proceso

Los siguientes cambios de proceso son medidas de prevencin de la contaminacin porque reducen la cantidad de residuos que se crean durante la produccin.

Ejemplos de cambios en la materia prima:

n Deje de utilizar pigmentos de metales pesados n Use un solvente menos peligroso o menos txico para limpiar o como capa revestidora n Compre materia prima libre an de pequesimas cantidades de impurezas peligrosas o

txicas . Ejemplos de cambios de tecnologa:

w Cambie el diseo del equipo y de la tubera para reducir el volumen del material que contiene, para minimizar las prdidas durante cambios de baos o de color, o cuando el equipo se escurra para mantenerlo 0 limpiarlo

n Instale equipo de limpieza y de remocin mecnico, para evitar el uso de solventes n Instale un sistema de revestimiento con polvo n Instale un sistema de recuperacin de vapores con tubera pesada para capturar y devolver

las emisiones evaporativas n Use motores ms eficientes n Instale un control de velocidad en los motores de las bombas para reducir el consumo de

energa

Ejemplos de prctica de operacin mejoradas: H Entrene operadores n Cubra los tanques de solventes cuando stos no se utilicen n Segregue las corrientes de residuos para evitar que se contaminen entre s los materiales

peligrosos y no peligrosos n Mejore el control de las condiciones de operacin (ej. la velocidad de flujo, la temperatura, la

presin, el tiempo de residencia, la estequiometra) w Mejore la programacin del mantenimiento, de la documentacin, o de los procedimientos

para mejorar la eficiencia n Optimice los mtodos de compra y de inventario para los materiales de inicio. Comprar en

grandes cantidades puede reducir los costos y el material para empacar si se cuida que los materiales no excedan su caducidad. Evale nuevamente las caractersticas de duracin de materiales para evitar disponer de materiales estables sin necesidad

n Elimine las fugas, goteras y derrames n Apague el equipo elctrico, como luces y fotocopiadoras, cuando no se estn usando n Coloque el equipo de tal manera que se minimicen los derrames y las prdidas durante el

transporte de piezas o de materiales l Use vertederos de desage y protectores contra salpicaduras

LA MINfMlZACION DE RESIDUOS EN LA RJDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

IIIIIIlIIIIIIIIIIIIIIIIII OTRAS ESTRATEGIAS PARA LA ADMINISTRACION DEL MEDIO AMBIENTE

Hay ciertas medidas de control de la contaminacin que se aplican slo despus de que se generan los residuos. Por lo tanto, no se categorizan correctamente como prevencin de la contaminacin. La figura 3 presenta algunos ejemplos de procedimientos que son medidas del manejo de residuos.

Se debe recalcar que la transferencia de residuos peligrosos a otros medios ambientes no es prevenir la contaminacin. Muchas de las prcticas actuales de manejo de residuos no han hecho mas que acumular los contaminantes y moverlos de un medio ambiente a otro. Por ejemplo, los solventes se pueden sacar del agua residual mediante adsorbentes de carbn activado. Sin embargo, regenerar el carbn requiere el uso de otros solventes o de calentamiento, lo cual transfiere el residuo al aire. En algunos casos, la transferencia es una alternativa de tratamiento vlida. Sin embargo, con demasiada frecuencia el propsito ha sido trasladar el contaminante a un medio que se regula menos estrictamente. En cualquiera de estos casos, la transferencia entre medios no es prevencin de la contaminacin.

El reciclaje fuera de la empresa es preferible por encima de otras formas de manejo de los residuos, porque ayuda a preservar la materia prima y reduce la cantidad de material del que habr que disponer. Sin embargo, comparando con el reciclaje de ciclo cerrado (o volver a usar el material) que se lleva a cabo en el lugar de produccin, es probable que haya ms residuos que requerirn disposicin. Adems, la transportacin de residuos y el proceso de reciclaje mismo implican el riesgo de la exposicin del trabajador y de que liberen contaminantes al medio ambiente.

El tratamiento de residuos antes de disponer de ellos reduce la toxicidad y/o la necesidad de espacio en el lugar de disposicin, pero no elimina todos los materiales contaminantes. Esto incluye procesos como la reduccin del volumen, la dilucin, la destoxicacin, la incineracin, la estabilizacin, y otras medidas.

Figura 3 - Otras Estrategias Ambientales

Las siguientes son otras estrategias para la administracin del medio ambiente. El reciclaje fuera del lugar de produccin:

n El reciclaje fuera del lugar de produccin (ej. la recuperacin de solvente en una empresa central de destilacin) es una alternativa excelente para la disposicin de residuos. Sin embargo, se crea contaminacin durante el transporte y el procedimiento de reciclaje.

El tratamiento de los residuos: w El tratamiento de los residuos involucra cambiar la forma o la composicin de una corriente de

residuos mediante reacciones controladas para reducir o eliminar la cantidad del contaminante. Algunos ejemplos incluyen la destoxicacin, la incineracin, la descomposicin, la estabilizacin, y la solidificacin o encapsulacin.

La concentracin de los constituyentes peligrosos o txicos para reducir su volumen: n Las operaciones de reduccin del volumen, como la de eliminar el agua, son estrategias de

tratamiento tiles. pero no evitan la creacin de contaminantes. Por ejemplo, cuando se filtra bajo presin y se seca el sedimento de metales pesados antes de disponer de ellos, se reduce el contenido de sedimento y el volumen de residuos, pero no se reduce el nmero de molculas de metales pesados en el sedimento.

Diluir los constituyentes para reducir el peligro o su toxicidad: n Una corriente de reslduos se diluye despus de que sta se genera y no reduce la cantidad

absoluta de constituyentes peligrosos que se liberan al medio ambiente. Transferir los constituyentes peligrosos o txicos de un medio ambiental a otro:

n Muchas de las prcticas actuales de manejo, tratamiento y control de residuos no han hecho ms que recolectar los contaminantes y moverlos de un medio ambiente (el aire, el agua, o el suelo) a otro. Un ejemplo constste en lavado, para eliminar los compuestos de azufre de gases producidos por la combustin.

INTRODUCCION 7

La jerarquizacin de la prevencin de la contaminacin, que se presenta en la figura 4, seala la prioridad de las alternativas de manejar los residuos, de menor a mayor dao al medio ambiente. En la Seccin ll de este manual aparece ms informacin tcnica sobre alternativas para la prevencin de la contaminacin en la industria del acabado de metales.

Figura 4 -Jerarquizacin de la Prevencin de la Contaminacin

Prevencin de la Contaminacin Reduccin de las Fuentes

\

. 7

Dkpc&%n v

LA MlNIMlZACION DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

SECCION II

La Minimizacin de Residuos en la Industria del Acabado de Metales

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII LOS PROCEDIMIENTOS

DE EVALUACION DE LA MINIMIZACION DE

DESPERDICIOS TERCER MODULO

LA MINIMIZAClON DE DESPERDICIOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

UN PROYECTO EN CONJUNTO DE

UNIVERSITY EXTENSION UNIVERSIW OF CALIFORNIA, RIVERSIDE

ALTERNATIVE TECHNOLOGY DIVISION CALIFORfiIA DEPARTMENT OF TOXIC SUBSTANCES CONTROL

UNITED STATES ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY

AUTORES:

JON W. KINDSCHY, M.B.A., CHWS UNIVERSIlY OF CALIFORNIA EXTENSION. UNIVERSITY OF CALIFORNIA, RIVERSIDE

DAVID RINGWALD, BS.

DIRECTOR DE PROYECTO:

MOLLY CARPENTER, M.A.T. ESPECIALISTA EN EDUCACION CONTINUADA

UNIVERSIM OF CALIFORNIA EXTENSION. UNIVERSIPI OF CALIFORNIA, RIVERSIDE

PUBLICADO ORIGINALMENTE EN$GLES EN MAYO DE 1991

llllIIIIIlllllllIIIllllll RECONOCIMIENTOS

GRACIAS EN ESPECIAL A: Revisin de:

Kathryn Barwick, California Environmental Protection Agency, Department of Toxic Substances Control, Office of Externa1 Affairs, Office of Pollution Prevention and Technology Development, Sacramento

Dave Hartley, California Environmental Protection Agency, Department of Toxic Substances Control, Office of Externa1 Affairs, Office of Pollution Prevention and Technology Development, Sacramento

Robert Ludwig, California Environmental Protection Agency, Department of Toxic Substances Control, Office of Externa1 Affairs, Office of Pollution Prevention and Technology Development, Sacramento

Andora Sprecher, Comfox Corp., Big Bear City, California

Kim Wilhelm, California Environmental Protection Agency, Department of Toxic Substances Control, Office of Externa1 Affairs, Office of Pollution Prevention and Technology Development, Sacramento

Formato v arficas de:

Shelley Hall, Publications Department, UCR Extension

Jack Van Hise, Publications Department, UCR Extension

MIEMBROS DEL COMITE ASESOR DEL PROYECTO

John Aubert, General Dynamics, Pomona Division

Al Crane, General Dynamics, Pomona Division

Cathy Godfrey, Bourns Incorporated, Riverside

Jon Kindschy, University of California Extension, Riverside

Marylin Kraft, County of San Bernardo, Department of Environmental Health Services

Robert Ludwig, California Environmental Protection Agency, Department of Toxic Substances Control, Office of Externa1 Affairs, Office of Pollution Prevention and Technology Development, Sacramento

Michael Meltzer, Lawrence Livermore Lab, University of California, Berkeley

Steve Mercer, forme@ with Rohr Industries, Riverside

Judy Orttung, County of San Bernadino, Department of Environmental Health Services

Mike Sheltler, Riverside County Health Department, Hazardous Material Branch

Donna Toy-Chen, Board of Public Works, Hazardous and Toxic MateriaIs Project, Los Angeles

Linda Verhoeven, Rohr Industries, Riverside

Janet M. Weder, Seven W. Enterprises and Highland Supply Corp. Redlands

RECONOCIMlENTOS i

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIllll RENUNCIA

Las aseveraciones y las conclusiones de este informe son de los Directores de la Universidad de California y no necesariamente del Estado de California ni de la Agencia de Proteccin del Medio Ambiente de los Estados Unidos. La mencin de productos comerciales, de sus fuentes, o de su uso con relacin al material que aqu se informa no se debe interpretar como un endorso real o implcito de dichos productos.

f

RENUNCIA

IIIIIIIIIIlllllIIIIIIIIII INDICE INTRODUCCION Y PROPOSITO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

CAPITULO 1. LA DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS DE ACABADO DE METALES

La remocin y la limpieza del metal ........................................................................ 3

La limpieza con solventes orgnicos.. .............................................................. 5

La limpieza en base acuosa ............................................................................. 6

Los mtodos abrasivos y trmicos ................................................................... 7

El tratamiento de la superficie y el enchapado ....................................................... 8

La conversin qumica y electroqumica .......................................................... 9

Electroenchapado y otros procesos relacionados ........................................... 10

Las capas metlicas ....................................................................................... 10

El temple superficial ....................................................................................... . 10

La manufactura del tablero de circuitos impresos .................................................. ll

CAPITULO 2. LAS ALTERNATIVAS DE MINIMIZACION DE RESIDUOS PARA LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES l

La reduccin de las fuentes en la limpieza y en el desprendimiento.. ................... .13 Para evitar la necesidad de limpieza ............................................................... 14

La reduccin de las fuentes de solventes ....................................................... 14

Los residuos de base acuosa ........................................................................ .15

La reduccin de las fuentes de abrasivos ....................................................... 15

La reduccin de las fuentes en el enchapado de la superficie y los procesos relacionados .......................................................................................................... 16

La sustitucin de los procesos ........................................................................ 16

La compra, el almacenaje y la administracin de materiales.. ......................... 16

Para evitar la degradacin de los materiales ........................................... .18

El manejo de muestras ............................................................................. 18

Los derrames .......................................................................................... .18

Los residuos y los recipientes vacos ....................................................... 19

Las inspecciones ...................................................................................... 19

Los baos de proceso .................................................................................... .19

La sustitucin de materiales .................................................................... -19

Para extender la vida til de la solucin .................................................... 20

La reduccin de la solucin arrastrada ..................................................... 21

Los sistemas de enjuague .............................................................................. 23

Para mejorar el proceso de limpieza del lugar de trabajo ................................ 23

CONTENIDO . . . 111

IIIIIIIIIIIIlIIIIIIIIIIII La reduccin de las fuentes de manufactura del tablero de circuitos impresos.. .. ..2 3

La sustitucin de productos ........................................................................... .24

La limpieza y preparacin de la superficie.. .................................................... .24

La impresin de patrones y el enmascaramiento ........................................... .24

El grabado ............................................................................................... .26

El reciclaje y la recuperacin de recursos en la limpieza y en el desprendimiento.. ................................................................................................. .26

El reciclaje de los solventes ........................................................................... .26

El reciclaje de limpiadores de base acuosa .................................................... 26

El reciclaje y la recuperacin de recursos en el enchapado de superficies y en procesos relacionados ......................................................................................... .27

La recuperacin y la reutilizacin del material ................................................ .27

La evaporacin ........................................................................................ .27

La osmosis inversa.. ................................................................................ .28

El intercambio de iones ........................................................................... .29

La recuperacin electroltica .................................................................... .29

La electrodilisis ...................................................................................... .29

La reutilizacin del agua de enjuague ............................................................ .29

l El reciclaje y la recuperacin de recursos en la manufactura del tablero de circuitos impresos.. ............................................................................................... .30

Referencias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

Glosario . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

iV LA MINIMJZACJON DE RESIDUOS ENLA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII INTRODUCCION Y PROPOSITO

Este folleto es parte de un proyecto cuyo propsito es desarrollar materiales de entrenamiento para inspectores y generadores de residuos peligrosos. Los tres mdulos de entrenamiento tratan aspectos diferentes de la minimizacin de residuos.

Este m6dulo presenta en trminos generales los procesos que involucran la limpieza y acabado del metal, la manufactura del tablero de circuitos impresos, y seala adems el potencial de minimizacin de residuos en cada una de estas actividades. Sin embargo, la posibilidad de poner en prctica en un taller particular las estrategias de minimizacin de residuos tendr gran variedad, dependiendo de variables como el espacio para equipo nuevo, la capacidad de servicio de las empresas, las condiciones contractuales, y las restricciones sobre la descarga de las aguas residuales. Por lo tanto, una evaluacin realista del potencial de reduccin de residuos deber incluir tanto informacin cualitativa como una evaluacin cuantitativa de los costos y beneficios de los cambios que se proponen.

Este mdulo pretende proporcionar los conceptos necesarios para familiarizar al inspector con las actividades de la industria del acabado del metal y con la investigacin de alternativas viables para minimizar los residuos. Describir las dos categoras principales de las operaciones del acabado del metal, la limpieza y remocin del metal, y el tratamiento y enchapado de la superficie. Tambin se comentar una industria relacionada, la manufactura del tablero de circuitos impresos. Las estrategias para reducir los residuos incluirn ejemplos de la reduccin de las fuentes, el reciclaje y la reutilizacin. Tambin se comentarn los factores econmicos que pueden servir ventajas y desventajas de la minimizacin de residuos. El glosario provee definiciones de trminos relacionados a la materia ms all de los que se utilizan en este mdulo.

Acompaa a este mdulo una publicacin del Departamento de Servicios de Salud (Department of Health Services) que se titula Lista de Cotejo de la Reduccin de Residuos Peligrosos y Manual para la Evaluacin de la Industria del Acabado de Metales (Hazardous Waste Reduction Checklist & Assesment Manual for the Metal Finishing Industry). Esta se encuentra disponible en cantidad suficiente para distribuir a los pulidores de metales al terminarse las inspecciones. La Seccin 1 del folleto proporciona una lista de cotejo de oportunidades de minimizacin de residuos que se desarrolla a la par con la presentacin que hace este manual. La Seccin 2 del folleto proporciona una serie de tablas para evaluar la aplicabilidad potencial de las alternativas que presenta este manual.

El inspector deber familiarizarse tanto con el folleto del Departamento de Servicios de Salud (Department of Health Services) como con los Mdulos I y ll de esta serie de entrenamiento. De tal forma, el inspector se preparar para asistir a las empresas inspeccionadas en sus evaluaciones de alternativas de minimizacin de residuos.

El Mdulo III pretende aadir la informacin del folleto del Departamento de

52

Objetivos Servicios de Salud y proporcionarle, al inspector, la informacin tcnica bsica para entender los procesos relacionados, para as aprovechar al mximo su eficacia para exigir el cumplimiento de los reglamentos y para contribuir a los Reducir el Reducir la objetivos del Estado de reducir el volumen y toxicidad de los residuos industriales. Volumen Toxicidad

INTRODUCCIOK 1 FROPOSITO 1

IIIlIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII

LA MINJ~v~JZACION DE RESJDUOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

n Revisar los procesos del acabado de metales, limpieza y remocin; y los procesos de tratamiento y enchapado.

n Revisar el proceso de manufactura de circuitos impresos.

Captulo 1

LA DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS DE ACABADO DE METALES

En los Estados Unidos hay aproximadamente 13,000 talleres de acabado de Talleres grandes y metales y de circuitos impresos. La Agencia de Proteccin del Medio Ambiente de los Estados Unidos (U.S. Environmental Protection Agency, EPA) calcula que en

pequeos co&+buy~

1986 la industria del acabado de metales gener unos 129000,000 galones de a la produccin de

residuos conteniendo metales. La industria incluye un gran conjunto de empresas desperdicios

de manufactura. El tamao de las operaciones vara, desde talleres pequeos de empresarios independientes que slamente utilizan unos pocos procesos y generalmente trabajan bajo contrato para compaas ms grandes, hasta incluir operaciones muy grandes, con muchas lneas de terminacin, que utilizan docenas de procesos y que emplean a cientos de personas. Para cumplir con el Acta de Agua Limpia (Clean Water Act), casi todas estas empresas han instalado sistemas de tratamiento para las aguas residuales. Como resultado, estas compaas generan sedimentos de metales txicos que regula el Acta de Conservacin y Recuperacin de Recursos (Resource Conservation and Recovery Act). Cumplir con estas dos leyes federales, adems de otros reglamentos del estado, del condado y locales, puede exigir que la industria gaste entre el 10 y 15 por ciento de sus ingresos en el cumplimiento. Cumplir con la prohibicin contra el enterramiento de residuos ha causado un aumento de entre el 25 y el 150 por ciento de los gastos de disposicin. Es por esta realidad de la industria del acabado de metales que la minimizacin de residuos es una gran prioridad.

LA REMOCION Y LA LIMPIEZA DEL METAL El objetivo de la remocin y la limpieza del metal es simplemente limpiar tanto las superficies metlicas como las no metlicas como preparacin para los procesos subsiguientes. Esto generalmente implica eliminar contaminantes como la herrumbre, la pintura, los enchapados viejos y una variedad de suciedad. Se puede eliminar la suciedad usando detergentes, solventes, reacciones qumicas, o acciones mecnicas. En el tratamiento de la superficie y en las operaciones de enchapado se utilizan procesos para impartir a un material caractersticas particulares, como reducir la reactividad de la superficie; aumentar la resistencia a la corrosin, la fuerza o la conductividad; o producir texturas y colores deseados. Para lograr estos objetivos se utilizan procesos mecnicos y qumicos, y ambos producen materiales de desecho que contienen metales y otros qumicos de los cuales se debe disponer apropiadamente.

Con frecuencia el terminado de metales implica muchos pasos, y entre los pasos puede haber perodos de tiempo considerables. Frecuentemente, como proteccin durante estos intrvalos, las piezas de metal se cubren con aceites o pinturas para evitar que se oxiden mientras estn almacenadas o en trnsito.

LA DESCRJPCJON DE LOS SISTEMAS DE ACABADO DE METALES 3

IIIIIlIIIIIIIIIIIIIIIllII Antes de continuar con el prximo paso, se deben eliminar estas capas protectoras. Adems, las piezas que tienen que ser manejadas recogen rastros de aceites del cuerpo y otro tipo de suciedad que pueden interferir con los subsiguientes pasos de procesamiento. Tradicionalmente se han utilizado solventes orgnicos para eliminar estos materiales. Estos solventes no aaden metales al residuo del proceso, pero se considera que presentan riesgos significativos para la salud humana y para el medio ambiente. Esto es resultado no tan solo de su toxicidad, sino tambin de su flamabilidad y de su resistencia a la biodegradacin.

Los costos de la limpieza en la industria del acabado de metales son considerables, pero los costos de limpiar inadecuadamente o imcompletamente las superficies antes de enchaparlas pueden ser an mayores. Por ejemplo, se ha identificado que la falla prematura de las piezas mviles de un motor tienen que ver con la limpieza inadecuada de la superficie, que causa un desgaste excesivo. La causa primaria de que la pintura y el enchapado no se adhieran apropiadamente, es que se aplicaron a una superficie sucia.

El proceso de Los mtodos de limpieza varan considerablemente dependiendo del tipo y de la limpieza que se cantidad de suciedad, la naturaleza del metal de base y del material de la capa,

selecciona depende dependiendo tambin de la forma de la pieza y su uso final. Un proceso de del tipo de limpieza que se ha comprobado sirve para la subsiguiente anodizacin del acero

contaminacin sera totalmente inapropiado si la misma pieza fuese a ser niquelada.

. En el proceso de limpieza se deben considerar cuatro formas de contaminacin. Estas son la suciedad por grasa, la suciedad flojamente adherida, la suciedad adherida y la humedad. Una pieza de trabajo tpica puede tener una combinacin de las anteriores.

El sucio de la grasa - Incluye los aceites normales de lubricacin, los aceites que se utilizan durante el uso de mquinas, las grasas utilizadas para proteger a los componentes durante el alamacenaje y los aceites naturales en la contaminacin de huellas digitales.

La suciedad suelta - Incluye polvo y desechos del torneado fino de las mquinas. Estos con frecuencia se encuentran combinados con el aceite de las mquinas. Esta forma de contaminacin se puede comparara la tiza en una pizarra en que las partculas se adhieren sin cohesin a la superficie.

La suciedad adherida - Esta comnmente incluye las escamas o la herrumbre, pero puede incluir tambin el aceite quemado o la pintura que ya no hacen falta y hay que eliminarlos.

La humedad - Est noralmente presente en la atmsfera, aparece como condensacin en las piezas o se produce en mquinas con aceites solubles en agua. A este contaminante tambin se le puede culpar en parte de la suciedad adherida antes mencionada.

En las secciones subsiguientes se comentarn cada uno de estos tipos de contaminantes y los mtodos para eliminarlos. Sin embargo, se debe volver a recalcar que en la prctica, pocas veces se encontrar slo una forma de contaminacin. Generalmente para preparar completamente una superficie de metal para su tratamiento final, se requiere una serie de operaciones de limpieza. El orden en que las piezas se mueven a travs del proceso de limpieza depender de los tipos de suciedad presente.

4 LA MJNJMJZACJON DE RESJDUOS ENLA JNDUSTRJA DEL ACABADO DE METALES

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII En estos procesos se utilizan cuatro medios diferentes para eliminar la suciedad: 1) la accin de solventes, 2) la accin detergente, 3) la reaccin qumica, y 4) la accin mecnica. Algunos de estos se pueden utilizar en combinacin para aumentar la eficacia de los dems. Por ejemplo, la vibracin ultrasnica, una accin mecnica, se utiliza comnmente con baos tanto de base solvente como de base acuosa, para aumentar su eficiencia limpiadora.

LA ACCION DE SOLVENTES ORGANICOS. Describe la habilidad de un material (solvente) de mezclarse fcilmente con otro material (soiuto). Para este propsito de esta explicacin el solvente y el soluto no son bases acuosas.

LA ACCION DETERGENTE. Describe una sustancia o una mezcla de sustancias que remueven la suciedad de un superficie y lo mantienen en una solucin acuosa. Generalmente los detergentes se componen de agentes surfactantes, o sales alcalinas y custicas, individuales o combinadas. Los agentes surfactantes promueven la eliminacin de los contaminantes en una superficie. Los limpiadores de emulsin combinan agentes surfactantes y solventes.

LA ACCION QIJIMICA. Esta cambia qumicamente (ej., oxidacin, reduccin) la suciedad, utilizando procesos qumicos o electroqumicos de forma tal que la suciedad se remueve de la superficie del metal y se retiene en una solucin.

LA ACCION MECANICA. Esta trata el contacto directo con un material slido bajo presin, 0, en el caso de la vibracin ultrasnica, ondas de sonido de alta frecuencia a travs de un medio lquido, para eliminar determinada suciedad. Esto incluye el frotado, el pulido y el sopleteado.

Existen tres procesos primarios de limpieza que se utilizan con los metales: 1) la limpieza con solventes orgnicos, 2) la limpieza de base acuosa, y 3) los mtodos abrasivos y trmicos.

LA LIMPIEZA CON SOLVENTES ORGAN-ICOS

La limpieza con solventes describe su uso para eliminar el aceite y la grasa de las superficies. Esto se puede lograr de varias formas, incluyendo la ms simple, limpiar frotando, mojando un pao en un solvente y frotndo la superficie. Aunque todava se practica con algunas piezas sumamente sucias, puede tener como resultado contaminar otras reas. Pdemos decir lo mismo sobre la limpieza por Mtodos de inmersin cuando se sumerje la pieza, montada en un aparato, en un bao de l impieza solventes. El bao rpidamente se contamina con el sucio de forma tal que, de metales cuando se saca el aparato que sostiene la pieza y se evapora el solvente, una pelcula de suciedad cubre totalmente la superficie.

El mtodo clsico para eliminar el aceite y la grasa de una superficie es el desengrasado a vapor. Consiste usualmente en hervir un solvente limpiador, generalmente uno de los hdrocarbonos clorados, para obtener una fase de vapor caliente, en la que se introducen piezas. La fase de vapor se condensa sobre los componentes fros, o sea un solvente caliente y limpio, que disuelve el aceite y la grasa. Segn se condense ms solvente ser mayor la suciedad disuelta.

Histricamente, la industria ha utilizado el tetracloruro de carbono y otros hidrocarburos como el benceno para la limpieza con solventes. Se ha demostrado que stos constituyen riesgos importantes para la salud y han sido eliminados del

LA DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS DE ACABADO DE METALES 5

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII lugar de trabajo. Los solventes que ahora se utilizan ms comnmente son el 1 ,l ,l-tricloroetano (TCA), el tricloroetileno (TCE), el percloroetileno (PERC), y el cloruro de metileno (METH). Los ltimos tres solventes mencionados ya no se usan con tanta frecuencia por varias razones, incluyendo la deplecin del ozono. En particular, el tricloroetileno, un carcinognico, con frecuencia se sustituye con sustancias como el metano1 y la acetona.

LA LIMPIEZA EN BASE ACUOSA

La limpieza acuosa comprende una gran variedad de mtodos de limpieza en base acuosa que utilizan detergentes, cidos y compuestos alcalinos para desplazar la suciedad en vez de disolverla en un solvente orgnico. Se ha encontrado que la limpieza acuosa es un sustituto viable para muchas operaciones de acabado de metales que actualmente utilizan solventes. Utilizando la limpieza de remojo, el rociado, la limpieza ultrasnica, la electrolimpieza y la limpieza a vapor, se aplican limpiadores alcalinos y cidos. Las ventajas principales de la limpieza en base acuosa son la facilidad de tratar las soluciones usadas ajustando el pH y la buena biodegradabilidad de los detergentes orgnicos utilizados en los baos alcalinos. La desventaja principal es que las piezas estn mojadas luego de la limpieza y las piezas de hierro se oxidan con facilidad bajo estas condiciones, a menos que se sequen rpidamente. Una tcnica comn para lograr esto es enjuagarlas en agua caliente, pero es una alternativa ms costosa. Otra desventaja asociada con la limpieza de base

. acuosa es un aumento en la demanda qumica de oxgeno (DQO) de las aguas residuales y los costos de tratamiento de stas. Los aceros son difciles de limpiar eficientemente en un proceso acuoso.

Cerca de la mitad de los aproximadamente 1 OO millones de toneladas del acero que se producen en los Estados Unidos cada ao se tratan en baos de decapado cido. En este proceso se utiliza el cido sulfrico (H2S04) o et cido

clorhdrico (HCI) para eliminar la costrade la superficie del lingote, la hoja o la varilla cruda. Las soluciones de limpieza cidas pueden contener otros cidos minerales como el ntrico o el fosfrico; cidos orgnicos como el actico, el ctrico, el oxlico, o el sulfmico; detergentes; agentes secuestradores

(agentes quelantes); y posiblemente pequeas cantidades de solventes. Este proceso remueve hasta un 1.5 por ciento del metal y lo disuelve en un licor de decapado (el cido con la costra disuelta). Segn aumenta el contenido de

hierro en el bao, la eficiencia de decapado del bao disminuye hasta el punto en que se debe aadir un nuevo cido o se debe quitar el hierro disuelto. Cuando

se enjuaga el acero, el cido residual y el metal disuelto se arrastran al agua de enjuague, creando otra fuente de residuos: el licor de decapado que se utiliz, el agua de enjuague y el sedimento de metal de la recuperacin del cido.

Las soluciones de limpieza alcalinas (que usualmente se usan calientes) se componen de reactivos y de agentes surfactantes. Usualmente los reactivos consisten en sales de fosfato (PO4), carbonato (CO3), silicato (SiO4), e hidrxido (OH) de sodio. Su funcin es promover reacciones qumicas que eliminen los xidos de metal en la superficie de la pieza de trabajo. En conjunto con los reactivos y los surfactantes, frecuentemente se utilizan otros aditivos que actan como anti-oxidantes y estabilizadores. Algunos talleres utilizan un mtodo de limpieza electroltico. Todos los mtodos requieren un paso de enjuague final despues de la limpieza.

LA MlNlMlZACION DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII LOS METODOS ABRASIVOS Y TERMICOS

Los medios mecnicos de limpieza pueden ser una alternativa efectiva para la limpieza acuosa. Los abrasivos pueden utilizarse en barriles que giran, o aplicarse a ruedas pulidoras. Los mtodos de limpieza abrasivos de sopleteado utilizan plsticos, cermica, o arena, para limpiar y desprender las partes. El medio del sopleteado puede reciclarse, reduciendo de esta forma los costos de disposicin. Con el propsito de mejorar la accin limpiadora, algunas veces se aaden limpiadores cidos o alcalinos para formar mezclas abrasivas. Estas mezclas semi-lquidas se descargan luego de un perodo de uso determinado, pero requieren controles para los slidos disueltos totales (SDT) en el agua residual.

Los hornos de limpieza/desprendimiento de calor o de fuego ofrecen otro mtodo de eliminar la pintura y otra suciedad orgnica que surgen cuando se queman las piezas. Las desventajas de la limpieza por calor son el requisito de alto gasto de energa, y la produccin de emisiones de combustin, que requieren de aparatos de control. Para un resumen de los procesos primarios de limpieza, refirase a la Tabla 1.

Tabla 1 - PROCESOS PRIMARIOS DE LA LIMPIEZA DEL METAL

PROCESO MATERIALES COMO SE USAN DESVENTAJAS

Limpieza con solvente

1,1,1,- Tricloroetano, metano1 y acetona

Desengrasado fase vapor, inmersin, frotamiento

Altos costos de materiales: exposicin de trabajadores y flamabilidad

Limpieza en base acuosa

Detergentes: compuestos casticos y cidos (NaOH, H2SO4)

Tanques calientes, rociado, limpieza al vapor, Y limpieza ultrasnica

Contenido alto de DQO y STD en las aguas residuales; crea sedimentos de metal

Abrasivo Cascajo, arena, cermica, medio plstico

Pulverizar, girar en barriles, cabinas de sopleteado

Altos costos de capital, se requiere equipo anticontaminante

Limpieza trmica

Calor Hornos para quemar

Altos costos de energa, se requiere equipo anticontaminante

LA DESCRIPUON DE LOS SISTEMAS DE ACABADO DE METALES

Para modificar la

superficie del metal

EL TRATAMIENTO DE LA SUPERFICIE Y EL ENCHAPADO Las operaciones de tratamiento de la superficie y el enchapado son tpicamente procesos en lote donde las piezas de metal se sumergen y luego se remueven de baos que contienen varios reactivos. Los reactivos han sido especialmente formulados para lograr el acondicionamiento de la superficie que se requiere. Las piezas pueden ser cargadas en aparatos que las sostienen, o en barriles que rotan en el bao de enchapado.

La mayora de los procesos de tratamiento de la superficie y de enchapado consisten en tres pasos. El primero es de limpieza o preparacin de la superficie, el cual ya ha sido descrito. El segundo paso es la modificacin actual de la superficie misma, lo cual implica algn cambio en las propiedades de la superficie. El paso final es el enjuague de la pieza de trabajo. Residuos conteniendo metal se generan con estos tres procesos. En la Tabla 2, a continuacin, se describen cuatro procesos de modificacin de la superficie.

Tabla 2 - TRATAMIENTOS PRIMARIOS DE LA SUPERFICIE

PROCESO

Conversin qumica y electroqumica

Electroenchapado y procesos relacionados

Capas metlicas

Temple Superficial

DESCRIPCION

Deposito de una capa de xido de metal, para la resistencia a la corrosin y primeramente para formar una base de absorcin para la adherencia de pinturas, etc.

La pieza acta como un nodo o un ctodo en una celda galvnica. Se atraen a la pieza y se esparcen los iones de metal, o se remueven para dar un brillo reluciente.

Sumergiendo la pieza central en metal derretido; por medio de depsitos con vapor y revestimiento al vaco

Producen una superficie dura sobre un metal central blando por medio de la difusin qumica o la aplicacin rpida de calor

QUIMICOS UTILIZADOS

Fosfatos, cromatos, cido ntrico, cido clorhdrico, y colores para metales

Latn, bronce, cadmio, cromo, cobre, hierro, nquel, estao, zinc, y metales preciosos

Aluminio, estao, y zinc

Carbn (carburizar), nitrgeno (nitrurizar), (usando un bao de sales de cianuro de sodio y potasio)

LA MlNlMlZAClON DE RESIDUOS EN LA INDUSTRlA DEL ACABADO DE METALES

IIIIIIIIIIIIIIIlIIIIIIlII LA CONVERSION OUIMICA Y ELECTROOUIlWCA

Los tratamientos de conversin qumica y electroqumica incluyen fosfatado, cromado, anodizado, la pasivacin, y el coloreado de metal. Estos tratamientos depositan una capa de xido en la superficie del metal, cuya intencin primaria es la de formar una base con capacidad de absorber, que permita la adhesin de pinturas, lacas, y aceites aplicados en los procesos subsiguientes. Las capas tambin imparten a la superficie alguna resistencia a la corrosin. Vea las Figuras 1 y 2 para ilustraciones de cromado del aluminio y pasivacin del acero.

PIEZA 7

7

LIMPIADOR ALCALINO CALENTADO ENTRE 120 Y180 F

AGUA DE ENJUAGUE SIN CALENTAR

7

ACLARADOR DE ACIDO SIN CALENTAR

7

. AGUA DE ENJUAGUE SIN CALENTAR

7

PROCESO lRRIDITF SIN CALENTAR

AGUA DE ENJUAGUE CALENTADA ENTRE 120 Y 180 F

PREPARACION DE LA SUPERFICIE DE ALUMINIO -LINEA INDICADORA DEL TANQUE DE SUMERSION

Figura 1

AGUA AGUAACIDO NITRICO AGUA

PREPARACION DE LA SUPERFICIE DE ACERO INOXIDABLE (PASIVAClON) LINEA INDICADORA DEL TANQUE DE SUMERSION

Figura 2

LA DESCRlPClON DE LOS SISTEMAS DE ACABADO DE METALES 9

lllllllllllllllllllllllll EL ELECTROENCHAPADO Y OTROS PROCESOS RELACIONADOS

En el electroenchapado, una pieza de trabajo es el equivalente a un ctodo en una celda galvnica. Esta se coloca en una solucin del metal disuelto que se va a enchapar. El potencial elctrico que se aplica a travs de la celda es suficiente como para atraer los iones del metal a la pieza catdica donde se reducen en la superficie. Los metales que comnmente se electrodepositan en las piezas son el latn, el bronce, el cadmio, el cromo, el cobre, el hierro, el nquel, el estao, el zinc, y los metales preciosos como el oro, el platino y la plata.

En el electropulimiento, la pieza opera como el nodo. El metal de la superficie se oxida y se disuelve en la solucin del bao. Los puntos altos de la superficie se disuelven ms rpido que los puntos bajos. Se obtiene como resultado una superficie pulida y reluciente.

LAS CAPAS METALICAS

Existen varias tcnicas no elctricas para aplicar un metal a un ncleo de otro metal. Con frecuencia el aluminio, el estao, o el zinc se aplican sumergiendo el ncleo dentro de un bao fundido del material de capa. El calor elevado tiene como resultado la adherencia de la capa por medio de una interdifusin de los dos metales. Las tcnicas de revestimiento ligan el metal utilizando alta presin, soldadura o fundicin. Para una grfica que demuestra el depsito del aluminio por vapor, ver la Figura 3.

l EL TEMPLE SUPERFICIAL

Este proceso produce una superficie dura sobre un ncleo de metal relativamente blando. Estos procesos endurecen la superficie difundiendo carbn (carburizar), nitrgeno (nitruracin), o carbn y nitrgeno (carbonitruracin) en la superficie del acero. La nitruracin implica el uso de amonio o de un bao de sal compuesto en gran parte de cianuro de sodio y de potasio. Alternativamente, los procesos no qumicos endurecen la superficie mediante una aplicacin muy rpida de calor, el cual acta sobre el carbono que se encuentra dentro de la pieza.

- Proveedor de energa de aluminio

de alto voltaje

Un Depsito por Vapor de Aluminio Figura 3

Proveedor de energa para el evaporador

10 LA MlNlMlZAClON DE RESlDUOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII LA~MANUFACTURA DEL TABLERO DE CIRCUITOS IMPRESOS

Muchos aspectos de la manufactura del. tablero de circuitos impresos son muy similares a los procesos utilizados en el electroenchapado. El tablero de circuitos consiste en un material no conductivo laminado con una hoja de cobre. Se taladran y se pulen agujeros para permitir la conexin de los alambres y del componente elctrico. Entonces el tablero se enchapa con cobre no elctrico a aproximadamente un espesor de setenta millonsimas de pulgada (0.000070). Esto sirve de base para el cobre electroltico que se enchapa a un espesor aproximado de una milsima de pulgada (0.001) una millonsima de pulgada. Entonces se electroenchapa el oro, el plomo, el nquel, o el estao, seguido por el grabado del patrn del circuito al tablero.

Los qumicos utilizados en la manufactura del tablero de circuitos impresos incluyen el cido crmico, el cloruro cprico y el cloruro frrico para el grabado; compuestos de estao y cloruro de paladio como catalizadores; el sulfato de cobre para enchapados sin electricidad; el pirofosfato de cobre, el sulfato cido de cobre, el fluorborato cido de cobre, el estao-plomo, el oro y soluciones de nquel para el electroenchapado; y dicromato-sulfrico para resistir el desprendimiento. Refirase a la Tabla 3 para una lista de materiales y de sus componentes.

TABLA 3 - LOS QUIMICOS UTILIZADOS EN LA MANUFACTURA IJEL TABLERO DE CIRCUITOS IMPRESOS

ProductolProceso

Materiales del tablero

Limpiadores

Material Bruto

Vidrio epxico. cermicas, plstico, papel fenlica, la hoja de cobre

Acido sulfrico, cido Ruoroactico, cido fluorhdrico, hidrxido de sodio, hidrxido de potasio, tricloroetileno, 1 .l ,l -tricloroetano, percloroetileno, cloruro de metileno

Acidos para grabar Acido sulfrico y crmico. persulfato de amonio, perxido de hidrgeno, cloruro cprico, cloruro frrico, hidrxido de amonio

Catalizadores Cloruro de estaiioso, cloruro de paladio

Bao de cobre no elctrico Sulfato de cobre, carbonato de sodio, gluconato de sodio, sales Rochelle, hidrxido de sodio, formaldehido

Placa Tinta de placa

Resinas protectoras

Seda, polister, acero inoxidable compuesto de aceite, celulosa, asfalto, vinilo u otras resinas

Cinamato de polivinilo, ester allil, resinas, resinas isoprenoides, derivados de metacrilato, sulfonatos poliolefinos

Sensibilizadores Compuestos de tiazolina, compuestos azdicos, compuestos de nitrgeno, derivados de nitro anilina, antones. quinones, difenilos, azidas, xantina, bencilo

Solventes protectores Orto-xileno, meta-xileno, para-xileno, tolueno, benceno, clorobenceno, celosolve, y acetato de celosolve, acetato de butilo, 1,l ,l -tricloroetano. acetona, metil-etil cetona, metil-isobutil cetona

Electroenchapado Solucin de cobre pirofosfato, solucin de sulfato cido cprico, solucin fluorborato cido cprico, plomo-estaoso, oro, y soluciones de niquelado

El desprendimiento con protectores

Dicromato-sulfrico, perxido de hidrgeno amoniacal, soluciones de cido metacloroperbenzoico. cloruro de metileno, alcohol metlico, furfural, fenol, cetonas, hidrocarburos clorados, solventes orgnicos no clorados, hidrxido de sodio

LA DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS DE ACABADO DE METALES ll

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIlI

12 LA MINIMIZAClON DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

n Seala las tcnicas utilizadas para la reduccin en fuentes de: la limpieza y el desprendimiento de metales el enchapado de la superficie y los procesos relacionados la manufactura del tablero de circuitos impresos

n Seala los procesos de reciclaje y de recuperacin utilizados en: la limpieza y el desprendimiento de metales el enchapado de la superficie y los procesos relacionados la manufactura del tablero de circuitos impresos

Captulo 2

LAS ALTERNATIVAS DE MINIMIZACION DE RESIDUOS PARA LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

LA REDUCCION DE LAS FUENTES EN LA LIMPIEZA Y EN EL DESPRENDIMIENTO

Si hay que limpik piezas, se debe considerar primero el material menos peligroso. Idealmente, el mtodo de limpieza preferido implicar el nmero menor de pasos, emplear el medio menos txico, y generar el menor residuo. Los medios mas deseables de limpieza son el aire y el agua. Si stos no son efectivos, los medios abrasivos con aire y agua como acarreadores son los prximos ms deseables. Estos pueden aplicarse frotando la pieza a mano o con un aparato de tipo soplete que utiliza presin.

Menos Deseable L

(1 Acido

Alcalino Detergentes 1 Abrasivos

Aire y Agua 1

Ms Deseable

Si para lograr el acabado necesario se requiere el uso de qumicos, estos deben probarse en el orden siguiente: las soluciones acuosas de detergentes, las soluciones alcalinas, los cidos, y los solventes. Esta jerarqua se basa en las propiedades de riesgo de las opciones y de los costos de tratamiento. Muchos detergentes acuosos pueden ser descargados directamente a un sistema de drenaje sin tratamiento previo. Con frecuencia los lquidos que contienen detergentes acuosos llenan los requisitos de disposicin del sistema de drenaje sin tratamiento adicional, a menos que la contaminacin del metal sea excesiva. Cuando se requiere tratamiento es usualmente debido a los slidos totales disueltos (STD) o por la demanda qumica de oxgeno (DQO). Tpicamente las soluciones alcalinas slo requieren ajuste del pH antes de su disposicin. Las soluciones cidas pueden tener un contenido de metal considerable y por lo tanto deben ser tratadas ms extensamente. Los solventes presentan un nmero de problemas, incluyendo el peligro de flamabilidad y el riesgo que presentan para la salud de los obreros. Antes de que un taller cambie un proceso de limpieza a otro, deber evaluar completamente los efectos del nuevo limpiador, como por ejemplo el efecto en los proceso subsiguientes del residuo o solucin arrastrada de un limpiador de superficie que sirva de sustituto. El taller tambin deber aconsejarse con la agencia local que regula la limpieza del aire en el medio ambiente, para asegurar que el uso del solvente es permitido.

LAS ALTERNATIVAS DE MINIMIZAClON DE RESIDUOS PARA LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES 13

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII PARA EVITAR LA NECESIDAD DE LIMPIEZA

El primer paso en la implementacin de sta alternativa es el de identificar el tipo de suciedad que tiene la superficie. Para facilitar el corte, pulido, y extraccin de las piezas de metal se utiliza una gran variedad de materiales. Estos incluyen aceites minerales, talco, grafito, aceites sintticos clorados, y jabones metlicos. Las piezas se pueden cubrir tambin con una capa de residuos del agua, sales de metales pesados, o simplemente cubiertas con herrumbre. Se debe estimular a los pulidores de metal a que investiguen otros materiales menos peligrosos para facilitar estas operaciones.

Se debe estimular a los pulidores de metal para que mantengan un enfoque de en tiempo (just in time) en la manufactura, proceso en que las piezas se limpian en conjuntos no mayores de las que se pueden inmediatamente alimentar a los procesos subsiguientes. Esto elimina la necesidad de almacenar las piezas entre las operaciones, donde podran ponerse en contacto con nuevos contaminantes y necesitar limpieza de nuevo. Si se tienen que almacenar las piezas limpias, se ha comprobado que ponerlas en bolsas de nitrgeno seco es una forma de mantenerlas limpias y libres de oxidacin, mientras se almacenan para luego ponerles una capa en la superficie.

Para sustituir Los vendedores que proveen las piezas al pulidor de metales le aplican algunas las capas que no capas a las piezas. Estas capas tienen como propsito proteger el material, pero

son peligrosas simplemente aaden otra fuente de residuos cuando hay que quitarlas. El pulidor l debe trabajar con el vendedor para reemplazar la capa con un material no

peligroso que se pueda fcilmente descortezar, o con una capa de laminado polimrico encogido con calor.

Se debe recalcar, sin embargo, que aunque la alternativa ms conveniente se debe examinar primero, un descuido en el estudio de los requisitos de limpieza puede tener el efecto opuesto, aumentando el residuo generado, al tener que volver a procesar los rechazos causados por una capa pobre.

LA REDUCCION DE LAS FUENTES DE SOLVENTES

Los solventes que generalmente se utilizan en las operaciones de limpieza son los compuestos halogenados. Se conoce que estos compuestos presentan peligros ambientales de salud importantes y que slo deben utilizarse cuando no es viable una alternativa de emulsin de base acuosa, o un mtodo de limpieza mecnico. Si no es posible la limpieza que no use solventes, se debe considerar el uso de solventes alternos menos peligrosos, como por ejemplo los terpenos, N- metil-2-pirolidono o steres cidos dibsicos.

Limpiadores alcalinos

sustitutos

El uso de limpiadores alcalinos calientes se podra comprobar como un sustituto viable para el desengrase con solventes. El precio de compra de los limpiadores alcalinos puede llegar a ser tan bajo como la mitad de lo que cuestan los solventes. Tambin los costos de tratamiento y disposicin son generalmente ms bajos para los limpiadores alcalinos. Algunos slo necesitan ajuste del pH antes de descargarlos a un sistema pblico de tratamiento de aguas. Otros pueden requerir tratamiento para STD o DQO en exceso. A continuacin se comentan otras alternativas para la limpieza con solventes, enfatizando la minimizacin de la produccin de residuos.

14 LA MJNlMIZACION DE RESIDUOS EN LA 1NDUSTRlA DEL ACABADO DE METALES

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII LOS RESIDUOS DE BASE ACUOSA

Si bien es cierto que los mtodos de limpieza en base acuosa son mejores que los solventes, se debe considerar primero el uso de agua, de vapor, o de abrasivos como sustitutos para los limpiadores cidos o alcalinos. Si no es posible usarlos, entonces consulte con el encargado del taller para evaluar cada limpiador de base acuosa, buscando seleccionar el limpiador menos daino para los trabajadores y el medio ambiente.

Una regla general para lograr el objetivo de minimizar los residuos, Para extender independientemente del mtodo de limpieza de base acuosa que se seleccione, la duracin es la de aumentar la duracin del bao de la solucin limpiadora. Es esencial asegurarse de que las piezas de trabajo que se introduzcan en la solucin

de la utilidad

limpiadora estn libres tanto como sea posible de aceites, solventes y otros del bao de limpiadores. Podra ser deseable un bao de agua caliente como prelimpieza. El solu3n bao debe ser abastecido con agua desmineralizada, posiblemente del ltimo limpiadora bao de enjuague de la operacin de limpieza.

La acumulacin de polvos de metal y de partculas de pintura es perjudicial para las soluciones de limpieza de base acuosa. Se debe utilizar la filtracin continua y la eliminacin frecuente del sedimento para prolongar la utilidad de la solucin. Los tanques deben tener forros plsticos o cubrirse con una capa protectora para evitar la entrada de impurezas del tanque a la solucin limpiadora. Las perchas y los barriles que se usan para sostener las piezas de trabajo deben estar libres de corrosin para qye no se aada herrumbre a la solucin de limpieza y para evitar demasiada solucin arrastrada, debido a la adhesin de la solucin a las superficies speras.

Las vlvulas de flotacin, que son importantes para mantener el nivel apropiado en el tanque, deben sin embargo supervisarse de cerca para asegurarse de que no existan goteras que diluyan el bao.

La efectividad de los baos de limpieza alcalinos se reduce al introducir materiales que reducen la alcalinidad, incluyendo la suciedad que se tiene como propsito eliminar. La vida del bao puede prolongarse evitando cargarlo innecesariamente con agua, con gran cantidad de minerales o con el dixido de carbono del aire que se utiliza para agitar el tanque. La agitacin mecnica y el uso de agua con bajo contendio de minerales o deionizada son soluciones a estos problemas. El operador tambin debe mantener el tanque continuamente caliente para minimizar la absorcin del dixido de carbono y para permitir el enfriamiento ocasional para la eliminacin de aceites.

LA REDUCCION DE LAS FUENTES DE ABRASIVOS

Los empastes de base aceitosa se pueden quemar debido al calor de la friccin generada durante el pulido. Esto tiene como resultado la necesidad de limpieza adicional para eliminar el aceite quemado. Como una alternativa, los compuestos no grasosos, si se utilizan apropiadamente, tendrn como resultado piezas limpias y secas despus de que se pulan. Estos compuestos de pulido no grasosos tambin prolongan la vida de las ruedas al adherirse a la superficie de la rueda.

LAS ALTERNATIVAS DE MlNlMlZACION DE RESIDUOS DARA LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES 15

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII

Para utilizar compuestos

de pulimiento no grasosos

La tcnica utilizada para rociar con abrasivos lquidos la rueda de pulimiento puede crear una diferencia importante en la generacin de residuos. Et rociar poco abrasivo lquido deteriorar excesivamente las ruedas, mientras que la sobreaplicacin producir un compuesto de residuos y crear la necesidad de una limpieza adicional de la pieza. El uso de una pistola rociadora para rociar abrasivos lquidos ha demostrado ser la tcnica ms eficaz para controlar el paso con que se aplica.

Mantener el nivel de agua apropiado en las operaciones de limpieza en masa es esencial para reducir los residuos. Si no se utiliza suficiente agua, las piezas ensuciarn el bao. El flujo excesivo de agua aumentar el desgaste del abrasivo y aumentar la frecuencia con que se reemplace.

LA REDUCCION DE LAS FUENTES EN EL ENCHAPADO DE LA SUPERFICIE Y LOS PROCESOS RELACIONADOS

Los pulidores de metales tienen importantes alternativas para reducir los residuos. Al sugerir cambios, es posible que el inspector inicialmente encuentre resistencia por parte de los que hacen acabado de metales. Una respuesta que se escucha comnmente, al sugerir alternativas de procedimientos qumicos o de procedimientos de operacin, es la de Lpara qu cambiarlo si est funcionando?. Esta actitud podra llevara una operacin frustrada, con un

. aumento exagerado de los costos de disposicin de residuos. El objetivo primario es retar al pulidor de metal para que inicie una revisin de su operacin. El xito que han logrado otros pueden servir de gran ayuda. La bibliografa contiene referencias de numerosos casos de estudio.

LA SUSTITUCION DE LOS PROCESOS

Las operaciones de enchapado son por su naturaleza ms peligrosas para el medio ambiente que muchas otras tcnicas para cubrir metales. Es poco probable que el inspector revise mentalmente el proceso entero que se utiliza en un taller de acabado, pero uno debe generalmente ser conciente de las sustituciones en potencia para procesos como el pulimento, el revestimiento, y el recubrimiento sin electricidad, algunos de los cuales se presentaron en la seccin anterior titulada las capas metlicas. Adems, la Tabla 4 hace referencia a algunos materiales que se aceptan-como sustitucin, para reducir o eliminar la toxicidad.

LA COMPRA, EL ALMACENATE Y LA ADMINISTRACION DE MATERIALES

Para cambiara procesos menos

peligrosos

Una forma importante para reducir la generacin de residuos es la de controlar adecuadamente los qumicos que se usan en el proceso del acabado. Esto se puede lograr estableciendo procedimientos de compra y control de materiales. El inspector deber determinar, como uno de los primeros pasos en una inspeccin, hasta qu punto el pulidor de metales ha establecido o no procedimientos relacionados a la compra de qumicos. Es importante, por ejemplo, que todas las compras de materiales las revise una persona o un grupo clave dentro de la operacin, antes de que se realice la compra. El proceso de aprobacin deber determinar si los materiales que se evalan contienen componentes peligrosos. De ser as, se debe determinar el costo del tratamiento y de disposicin de los residuos generados, y aadirlo al costo de compra. Esto ayudar a la empresa a evaluar el costo total de la compra de un qumico. Es posible que muchos de los materiales que se usan como sustitutos tengan un precio de compra mayor que el

16 LA MINIMIZACION LIC RESIDUOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

Tabla 4 - SUSTITUTOS QUIMICOS IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII

CONTAMINANTE SUSTITUTO

Inmersin en fuego (cianuro de sodio)

Acido muritico con aditivos

Baodeenchapadode cianuro de cobre

Decapado en cido crmico, desoxidantes, baos que dan brillo.

Solucin para evitar el empaado con base de cromo

Limpiador de cianuro

Cianuro de estao

Enchapado con cido crmico

Acido fluorhdrico en el decapado y en el desprendimiento

Sulfato de cobre

Acido sulfrico y perxido de hidrgeno

Benzotriazole (solucin en metano1 0.1-l .O%) 0 apropiados para base acuosa

Fosfato de sodio o de amonio

Acido- cloruro de estao

Enchapado con cromo trivalente, o nquel brilloso

Sales de fluoruro apropiadas

OBSERVACIONES

De accin ms lenta que la sumersin en fuego tradicional + Hz02

Tiene un poder de lanzamiento excelente y un acabado rpido, brillosos y suave. Probablemente el acero, el zinc, o los metales de base de estao-plomo necesiten un tratamiento de cianuro de cobre. Requieren una buena limpieza previa. Los procesos sin cianuro eliminan la acumulacin de carbonato en los tanques.

Sustituto no-crmico. No humante.

Sustituto no-crmico. Extremadamente reactivo, requiere ventilacin.

Limpiador sin cianuro. Buen desengrasante cuando se usa caliente y en bao ultrasnico. Altamente bsico. Puede complicarse con metales solubles si se usa como enjuague intermedio entre los baos de enchape, en los cuales se pueden depositar iones de metal en el limpiador, causando a su vez problemas con el tratamiento de las aguas residuales.

Funciona mejor y ms rpido que el qumico contaminante.

Reduce la exposicin del trabajador al cromo hexavalente (que es ms peligroso).

Reduce los peligros al trabajador.

LAS ALTERNATIVAS DE MlNlMlZAClON DE RESIDUOS PARA LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES 17

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII precio de los materiales que se usan actualmente, pero los costos de disposicin y de tratamiento pueden ser ms bajos. El inspector deber estimular a la empresa de acabado de metales para que emplee la filosofa de examinar todos los costos de un material, desde que aparece en la empresa hasta que acaba su vida til, cuando quiera que se evale la compra de un material.

Para Evitar la Degradacin de los Materiales

Los materiales peligrosos que se han deteriorado por un almacenamiento prolongado o los materiales que se han guardado ms all de su vida til deben tratarse como residuos peligrosos. Usted deber estimular a los pulidores de metales para que revisen su inventario y su poltica del uso de materiales. Algunas sugerencias al respecto podran incluir las siguientes: un seguimiento estricto del inventario, minimizar el volumen de materiales en el inventario, y adoptar una poltica de usar los materiales en el orden en que se compran.

Limitar el acceso que tienen los empleados a las materias primas probablemente reduzca la generacin de residuos por descuido. Adems, asignar la responsabilidad de mezclar los materiales para los baos de proceso a un nmero limitado de empleados, asegurar la consistencia en las tandas y reducir el residuo.

El Manejo de Muestras

El pulidor de metales debe pedirle a los proveedores de qumicos, muestras pequeas de qumicos menos peligrosos que se puedan usar como sustitutos. El pulidor de metales deber tambin acordar por adelantado con el proveedor de qumicos devolverle a ste la porcin de la muestra que no se use, ya que sta debe tratarse como un residuo peligroso. Se puede hacer una prueba en pequea escala para determinar la calidad del acabado final antes de hacer pruebas a gran escala. Es posible que se tengan que probar muchos productos alternos antes de encontrar un sustituto adecuado. Las pruebas a pequea escala hacen que el proceso de seleccin sea mucho ms fcil y menos costoso. Adems, as no se pierde tiempo valioso de la produccin, y se puede volver a tratar un gran nmero de piezas si el qumico que se examina no produce resultados adecuados.

Los Derrames

La mejor maner de reducir los residuos generados por los derrames es ofrecer un programa de entrenamiento para el personal, sobre cmo manejar los materiales y sobre los procedimientos apropiados para tratar los derrames. Tcnicas tan simples como el uso de caos, embudos y cazos para recoger el goteo que ocurre cuando se transfieren materiales, pueden tener un importante impacto acumulativo. Para evitar los derrames al suelo, los talleres pueden colocar collares o vertederos que conduzcan el lquido derramado de nuevo al bao. Si se proporciona un espacio libre adecuado a la distancia entre la orilla superior y el nivel del lquido dentro del tanque, se puede reducir los desbordamientos durante el proceso. Con un pao y un exprimidor se limpian mejor los derrames que con un absorbedor que luego hay que enviar fuera de la empresa para su tratamiento o disposicin. Sin embargo, los derrames deben ser compatibles con el pao que se usa, ste y los dems artculos de limpieza deben mantenerse separados. Adems se puede sugerir el uso de bermas de contencin para las reas de alta probabilidad de derrames.

LA MINIMIZACION DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

Los derrames causados por fallas en el equipo se pueden evitar siguiendo estrictamente los programas de mantenimiento preventivo.

Los Residuos y los Recipientes Vacos

Para lograr que se use completamente el qumico de un recipiente antes de abrir uno nuevo, se debe controlar el acceso a las materias primas e instituir un procedimiento de verificacin para los recipientes vacos. De esta manera, se minimizarn los residuos y, si es apropiado, asegurar que se enjuaguen los recipientes. Desafortunadamente, muchos proveedores no estn dispuestos a aceptar recipientes vacos. Antes de comprarlos, intente un acuerdo por parte de los proveedores para que acepten los recipientes vacos.

Las Inspecciones

La implementacin exitosa de las sugerencias que aparecen en esta seccin depende de una cuidadosa supervisin por parte del gerente del taller. Un elemento clave de esta supervisin es una inspeccin programada con regularidad. La inspeccin debe incluir el examen del equipo, tubera, reas de almacenaje de qumicos, recipientes de qumicos y de sus etiquetas, expedientes del entrenamiento del personal, y la documentacin del inventario de qumicos.

LOS BANOS DE PROCESO

La Sustitucifi de Materiales

Los secuestradores (chelated) qumicos se usan en muchos procesos para aumentar la solubilidad de los metales en el bao. Esta clase de compuestos incluye cidos orgnicos, como el cido ctrico, el cido malico y los cidos oxlicos y las aminas como la EDTA. En las soluciones alcalinas estos qumicos tienen una fuerte afinidad por los iones de metal y pueden sostener concentraciones ms altas de los metales en las soluciones. El problema con estos qumicos es el gran volumen de sedimento que se produce cuando se tratan. El primer paso en el tratamiento de los qumicos de los procesos de secuestro (chelated) es el de ajustar el pH entre 3 y 5. Este proceso desactiva los secuestradores (chelates) qumicos y permite que los iones de metal se precipiten. Esto generalmente se logra aadiendo sulfato frreo al metal contaminado en una proporcin ha-a de ocho a uno, por peso. De esta forma, el volumen de sedimento generado aumenta ocho veces sobre el volumen del contaminante solo.

IIIIIIIIIIlIIIIIIIIIIIIII

Los qumicos no secuestradores son una alternativa que se le puede sugerir al pulidor de metal. El costo de estos materiales no secuestradores es un poco ms alto que la alternativa secuestradora (chelated), pero el volumen de sedimento generado es bastante menos. El qumico no secuestrador usualmente requiere filtracin continua, que costar entre $400 y $1,000 por tanque, adems de los costos de reponer los filtros y de mantenimiento. Con esta inversin mnima, el pulidor de metales reducir los desperdicios y bajar los costos de tratamiento, y adems es ms probable que el lquido que ha sido tratado llene los requisitos del sistema pblico de drenaje para las descargas.

Los riesgos que presenta el cromio hexavalente para la salude han sido bien documentado. Tratarlo como desperdicio requiere que se le aada el metabisulfito

LAS ALTERNATIVAS DE MINIMIZACION DE RESIDUOS PARA LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES 19

IIIIIIIIIIIIIlIIIIIIIIIII de sodio para reducirlo a su estado trivalente. Se han demostrado ahorros de costos con el enchapado directo de cromio trivalente. Se ha comprobado que este proceso es viable particularmente para el enchapado decorativo en cromio.

La desventaja ms importante de este sistema es que las piezas enchapadas tienden a aparecer ms oscuras y menos brillosas que las piezas enchapadas hexavalentes. A fin de cuentas, sin embargo, las desventajas de esta sustitucin las sobrepasan las ventajas, que incluyen la disminucin del riesgo, costos menores de disposicin y mayor seguridad para el trabajador.

Uno de los materiales ms peligrosos que usa la industria del acabado de metales es el cianuro. Los inspectores que encuentran a este material en uso general deben sugerirle a la facilidad que busque qumicos alternos. Cuando se necesita disponer de los baos que contienen cianuro, usualmente se tratan con clorinacin alcalina usando sales hipocloritas o gas clorino. Si se tratan cianuros complejos, se debe usar el sulfido frreo para crear precipitacin, con dicho volumen alto de sedimento generado. Vea la Tabla 4 para alternativas ai cromo hexavalente y a los cianuros.

.

Use agua desionizada

para componer los baos

Agua desionizada Qumicos

enchapada Precipitantes

Se ha demostrado que se puede enchapar al zinc y al cobre sin cianuro exitosamente. La investigacin se concentra en desarrollar un proceso prctico para enchapar el cadmio sin cianuro. Los incentivos econmicos de usar procesos qumicos sin cianuros pueden beneficiar enormemente al pulidor de metales. Un flujo de agua de enjuague al paso de dos galones por minuto que contenga cianuro puede costar tanto como $12,000 en equipo de tratamiento y $3.00 por libra en qumicos de tratamiento.

Para Extender la Vida Util de la Solucin

Los pulidores de metales tambin deben considerar mtodos para extender la vida de los baos de proceso, como una estrategia para reducir los desperdicios. Mientras ms tiempo se pueda usar un bao, menos sern los costos anuales de tratamiento y de disposicin. Se debe usar siempre agua desionizada en los tanques de proceso y en los sistemas de disposicin. El carbonato y el fosfato que estn presentes en el agua que sale del grifo reducen la eficiencia de las operaciones de enjuague y reducen la vida de los baos de proceso. Los slidos en el agua del grifo tambin aumentan la cantidad de sedimentos peligrosos que se crean. Los sistemas de desionizacin consisten en una serie de tanques de acero que contienen lechos de resinas mezcladas. Estas resinas tienen lugares activos en sus superficies, los cuales tienen afinidadades con aniones con carga negativa o con cationes con carga positiva. Segn pasa el agua del grifo por las resinas, stas absorben compuestos inicos, purificando de esta forma el abastecimiento de agua. El costo de instalacin y de alquiler de un sistema de desionizacin generalmente lo compensarn los costos reducidos que resultan de la vida alargada de los baos de enjuague.

Un problema que se encuentra comnmente en los baos alcalinos es la acumulacin de sales carbonatadas. Estas provienen de la disolucin en los baos del dixido de carbono en la atmsfera. Las sales acumuladas, como tambin otros compuestos de limpiar y de grabar, pueden interferir con la eficiencia de los baos de proceso y reducir su vida til. La eliminacin de estos precipitantes usando la filtracin continua puede extender la vida til del bao y as reducir el desperdicio que se produce anualmente con este proceso.

20 LA MlNlMlZAClON DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII Los baos de procesos se agotan en varias formas. Los qumicos esenciales para el proceso salen del bao en el arrastre que cubre las piezas; el agua se evapora del bao, y los qumicos contaminantes se introducen cuando las piezas no estn completamente enjuagadas. Volver a llenar el bao es una opcin que el pulidor Mantenga de metales debe considerar antes de tirar el contenido del bao. Esto requiere llenos los baos prcticas de supervisin simples como medir rutinariamente el pH y las concentraciones del metal. Cuando la eficacia del bao disminuya, se puede tirar

en lugar de

parte del bao y aadirla agua fresca y qumicos nuevos para reemplazar lo que vaciarlos

se ha perdido.

La introduccin de contaminantes no se puede controlar simplemente aadiendo ms agua y ms qumicos. Eventualmente los niveles de contaminantes aumentarn hasta el punto en que se afecta la eficiencia del proceso. Es en este momento que se debe estimular al pulidor para que busque un proceso de tratamiento que extienda la vida til del bao. Por ejemplo, el cobre puede contaminar los baos de zinc y de nquel. Cuando esto ocurre algunos enchapadores emplean un proceso de tratamiento que se llama falseado electroltico. Este proceso se basa en el hecho de que el contaminante, el cobre, tiene un potencial electroltico ms bajo que el zinc o el nquel en el bao de enchapado. Una placa electroltica se coloca en el bao y se aplica una corriente muy baja. Como el cobre, para ser reducido, requiere menos potencial elctrico, Elimine los se esparce preferentemente en el panel. Reducir el cobre contaminante a niveles con taminan tes aceptables puede tomar varios das, esto lo compensan las ventajas: una vida til de los baos del bao ms larga y menos generacin de desperdicios.

En otro ejemplo, el enchapador puede aprovecharse de la extrema insolubilidad del plomo y de las sales de sulfido de cadmio. La vida del bao se puede extender con tan solo aadirle sulfido frreo al bao de proceso y filtrar del bao el precipitante que resulta. En todo caso, el inspector debe animar a los pulidores de metales para que aprovechen los conocimientos particulares que tienen sobre los procesos que emplean para encontrar nuevas maneras de extender la vida til de sus baos de proceso. Los anlisis de laboratorio del tanque de procesos, llevados a cabo peridicamente, ayudarn a entender mejor los qumicos que se emplean y cmo extender la vida de la solucin del proceso.

La Reduccin de la Solucin Arrastrada

La reduccin de soluciones de arrastre en los baos de procesos es una clave para reducir los desperdicios en laindustria del acabado del metal. El arrastre ocurre cuando las soluciones de procesos se adhieren a las piezas y se llevan a los tanques de enjuagues subsiguientes. La solucin arrastrada crea un flujo de desperdicios que entonces debe ser tratado. Reducir el arrastre puede ahorrar tanto en los costos de procesos qumicos y en los costos de la disposicin de desperdicios, ambos de los cuales sern menores.

Al volumen de arrastre lo afecta el tamao y la forma de las piezas, la viscosidad del bao de proceso, y la concentracin del bao.

Algunas piezas tienen superficies cncavas, lo cual atrapa volmenes considerables de solucin cuando se remueven del bao. El inspector debe observar los procedimientos que usan los operadores cuando las perchas que contienen las piezas se remueven de los baos. Intente determinar si con simplemente virar, voltear o sacudir las perchas se puede lograr un drenaje adicional de la solucin del proceso. Asegrese tambin de que las perchas se escurran sobre los tanques por suficiente tiempo. Algunos pulidores de metal han

LAS ALTERNATlVAS DE MINIMIZACION DE RESIDUOS PARA LA IilDUSTRL4 DEL ACABADO DE METALES 21

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII instalado un carril sobre los baos de proceso, en el que los operadores pueden

colgar las perchas para aumentar el tiempo de drenaje. Observe tambin la velociad con la que se sacan las

la minimizacion de residuos en la industria del acabado de...

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