La Minimizacion de Residuos en la Industria del

Transcripción

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..
de Residuos
en la Industria
del Acabado de
Desarrollado por
U.S. EPA/SEDESOL
Grupo de Trabajo Sobre la
Prevención de la Contaminación
mayo de 1993
,.
. .. .... . .. .. ,......:...
......./...
SECCIONI
Introducción
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
INTRODUCCION
La elaboración de productos económicamente competitivos es la fuerza que
impulsa a una empresa exitosa. A menudo el proceso de manufactura requiere el
uso de varios químicos. La compra, almacenamiento y uso en el proceso de estos
químicos y la disposición final de los residuos generados por el proceso de
manufactura pueden presentar muchos problemas. Estos problemas incluyen
aspectos financieros, así como también emisiones asociadas con la calidad
ambiental, la salud y la seguridad de los trabajadores. La prevención de la
contaminación se logra cuando se toman medidas para reducir los residuos
creados por el proceso de manufacturas. Incluye prácticas que reducen el uso de
materiales peligrosos y no peligrosos, energía, agua y otros recursos, así como
también aquellas prácticas que protegen los recursos naturales a través de la
conservación o mediante un uso más eficiente de éstos.
Debido al enorme potencial para la prevención de la contaminación a lo largo de
la frontera de México y los Estados Unidos, la EPA (Environmental Protection
Agency, Agencia para la Protección del Medio Ambiente) y SEDESOL
establecieron un Grupo de Trabajo para la Prevención de la Contaminación en
febrero de 1990, para promover y coordinar la reducción de la contaminación
mediante una gran variedad de estrategias: la asistencia técnica, entrenamiento,
programas de concientización sobre la prevención de la contaminación para los
sectores públicos y privados, la evaluación de alternativas para prevenir la
contaminación, gl desarrollo de políticas y de apoyo institucional, desarrollo de
tecnologías y de actividades para la inversiones.
El propósito de este primer manual es ofrecer información sobre la prevención de
la contaminación para la industria del acabado de metales. En un futuro el manual
se extenderá para incluir otras industrias típicas de la frontera como las industrias
de productos químicos y de acabado de madera. Este manual contiene las
siguientes secciones:
Sección 1.
Las Metas y Beneficios de la Prevención de la
Contaminación
Es una introducción general, definiendo el término de “prevención de la
contaminación”. Esta sección también incluye una presentación general de los
beneficios que resultan al aplicar las técnicas de la prevención de la
contaminación.
Sección II.
La Minimización de Residuos en la Industria del
Acabado de Metales
Esta sección técnica contiene descripciones de varios procesos que se asocian
con la industria de acabado de metales y alternativas de prevención de la
contaminación para esta industria. Esta sección es de particular interés para
los ingenieros de procesos.
Sección III.
Casos de Estudios
Se incluyen ejemplos específicos de empresas que han utilizado técnicas de
prevención de la contaminación. Estos casos de es@dío describen los
beneficios, particularmente en cuanto a la reducción de costos que han logrado
estas empresas.
INTRODUCClON
1
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
AnexoAI
Información Sobre Cómo Lograr Acceso a
Bancos de Información Sobre la Prevención de la
Contaminación
Este folleto describe c&no lograr acceso a la base de datos del Banco
Internacional de Información Sobre Producción Limpia, ICPIC (Internacional
Cleaner Product Information Clearinghouse). Este es un banco internacional
infom-wión sobre la prevención de la contaminación para la industria.
Anexo B:
de
Encuesta
POR FAVOR COMPLETE LA ENCUESTA QUE SE INCLUYE EN ESTA
SECCION. Su respuesta nos proporcionará información valiosa para evaluar la
utilidad de este manual. Adicionalmente, al enviamos su encuesta, su nombre
apareceti en la lista de envíos para recibir revisiones del manual con nueva
información y otros documentos, según estén disponibles.
Apéndice A: Lista de Referencias para Obtener Información
Adicional (en Inglés)
.
En la lista aparecen documentos técnicos adicionales que se refieren a
alternativas de prevención de la contaminación para la industria del acabado de
metales, y otra información. Actualmente estos documentos sólo están
disponibles en inglés.
SECCION 1: LAS METAS Y BENEFICIOS DE LA
PREVENCION DE LA CONTAhJINACION
El objetivo de un programa de prevención de la contaminación es minimizar la
producción de residuos. La prevención de la contaminación 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 evaluación continua y
comprensiva de las operaciones en determinada instalación.
LOS BENEFICIOS
CONTAMINACION
DE UN PROGRAMA
DE PREVENCION
DE LA
Tanto la industria como el gobierno han estimulado fuertemente la reducción de la
toxicidad y el enorme volumen de los residuos generados. Una empresa con un
plan de prevención de contaminación continuo y eficaz, podrá ser un productor
con una ventaja competitiva significativa. El costo por unidad de producción se
reducirá a la vez que las medidas de prevención de la contaminación reduzcan
los costos de operación.
Los beneficios generales de un programa de prevención de la contaminación,
se comentan con más detalle se incluyen a continuación:
que
H Protección de la salud humana y de la calidad del medio ambiente
H Reducción de los costos de operación
w Mayor motivación y participación 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
Reducción en el potencial de incurrir en sanciones y multas
PROTJXCION DE LA SALUD HUMANA
MEDIO AMBIENTE
Y LA CALIDAD
DEL
Reducir los residuos que se liberan al suelo, aire y agua ayudara al medio
ambiente y a la salud humana. Algunos contaminantes dañinos típicos que se
pueden reducir significativamente con técnicas de prevención de la contaminación
incluyen:
m Emisiones al aire carbono y otras
de vapores de solventes, partículas finas, monóxido de
n
La disposición en suelo - de sedimentos de metales pesados, de residuos
de solventes, y de escombros
q
La disposición en el agua - el agua contaminada
pesados, cianuro, y otros materiales tóxicos.
con residuos de metales
La salud y la seguridad de bs empleados se puede afectar por la ventilación
deficiente, por mal manejo de bs químicos, 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 químicos y residuos, porque hay menos necesidad de
espacio físico para el alamacenaje, y esto puede disminuir el potencial de
derramar materiales accidentalmente. Además, puede que se reduzcan los
requisitos de transportación de materiales peligrosos si se minimiza el volumen de
contaminantes.
LA REDUCCION
DE LOS COSTOS DE OPERACION
Un programa eficaz de prevención de la contaminación 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 reducción de costos es
particularmente notable cuando los costos que resultan del tratamiento,
almacenamiento o de la disposición~de residuos se asignan a la unidad de
producción, 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 producción y de empaque que
consumen menos recursos. Esta estrategia utiliza los recursos de manera más
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
reducción proporcional en el costo de los materiales.
Los costos de manejo y disposición 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 también los métodos
específicos para la disposición y transportación, 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
Los costos de producción se pueden reducir mediante una evaluación de
prevención de la contaminación. Cuando uno examina los procesos de
producción desde una nueva perspectiva, pueden surgir alternativas para
aumentar la eficiencia, que de otra forma no se hubiera notado. La programación
de la producción, el manejo de materiales, el control del inventario y el
mantenimiento del equipo son áreas que las empresas pueden optimizar para
reducir la producción de toda clase de residuos y también para controlar bs
costos de producción.
Los costos de energía disminuirán a la vez que las empresas implementen
medidas de prevención de la contaminación en varias líneas de producción.
Además, las empresas pueden reducir la cantidad de energía en general que
usan para operar las instalaciones llevando a cabo una evaluación minuciosa
sobre cómo se relacionan entre sí varias operaciones.
MAYOR MOTIVACION
EMPLEADOS
Y PARTICIPACION
DE LOS
Los empleados probablemente sentirán más aprecio por la empresa, sabiendo
que la gerencia se compromete a crear un ambiente de trabajo más seguro y que
actúa como una entidad responsable en h comunidad. Al participar en actividades
de prevención de la contaminación, bs empleados tiene la oportunidad de formar
parte de un “equipo” y de llevarse en forma positiva con sus compañeros y con la
administración. Ayudara implementar y mantener un programa de prevención de
’ la contaminación deberá 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 políticas y las prácticas que emplea su empresa para
controlar los residuos influyen cada día más en las actitudes de la comunidad en
general.
Las actitudes de la comunidad serán más positivas cuando se trata de empresas
que operan y hacen público un programa de prevención de la contaminación. Si
una empresa crea productos que son compatibles con el medio ambiente y evita
el uso excesivo de recursos de materiales y energía, la imagen de la empresa se
realza en la comunidad y a nivel global en cuanto a clientes y consumidores en
potencia.
REDUCCION
Y MULTAS
DEL POTENCIAL
DE INCURRIR
EN SANCIONES
La ley sobre el medio ambiente en México 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
prevención de la contaminación, 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 éstas.
LA Mll\rlMZAClON
DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA
DEL ACABADO
DE METALES
¿QUE ES LA PREVENCION
DE LA CONTAMINACION?
La prevención de la contaminación (que también se conoce como “reducción de
contaminantes en su fuente u origen” y “minimización de residuos”) es cualquier
medida que reduce la producción de residuos contaminantes (en la fuente que los
genera) que pueden liberarse al aire, al agua o al suelo. Hay dos métodos
generales para lograr la prevención de la contaminación: 1) los cambios de
proceso y 2) los cambios de producto. La figura 1 hace resumen de varios
cambios en la reducción de origen de los contaminantes.
Los cambios de proceso permiten que los recursos se usen más eficientemente
durante el proceso de manufactura, e incluyen:
n
Compras prudentes, en las que se compra el tamaño de envase más
apropiado del nuevo material, en lugar de comprar demasiado y tener que
disponer de la porción que no se usa
n
Cambios en las operaciones, como reusar los materiales que entran
inicialmente a la producción y la reducción del consumo de agua en las
líneas de procesamiento
n
Cambios en tecnología, como usar materiales de proceso menos peligrosos
w Un aumento en el uso eficiente de la energía
.
Figura 1 - Métodos
de Reducción
ta Reducción
en la Fuente
en la Fuente
I
1
r
Cambios
Cambios
de Proceso
de Producto
m Diseños 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 purificación de
materiales
m La sustitución con
materiales menos
tóxicos
Prácticas de Operación
Mejoradas
n Cambios de formato
n
n
PrActicas de gerencia
n
La segregación
corrientes
n
Mejoras
en el manejo
de materiales
n
la programación
n
El control del
n
El entrenamiento
n
La segregación
m Equipo mejorado
Nueva tecnologfa
de Tecnologia
Procedimientos de
operación y de
mantenimiento
Más automatización
m Condiciones de
operación mejoradas
n
1NTRODUCClON
Cambios
n
de
de la
de los
5
La figura 2 señala más ejemplos específicos de cambios de proceso.
Los cambios de producto reducen el volumen de contaminación durante la fase
de manufactura, cuando el producto terminado tiene menos impacto sobre el
medio ambiente, como también durante el uso último y la disposición del
producto. Los cambios de producto pueden incluir:
n
Desarrollo de productos que requieran menos químicos
n
Desarrollo de productos de mayor calidad y durabilidad
n
Incorporación de un análisis del ciclo de vida del producto, que incluya
alternativas para el uso y disposición final del producto
Figura 2 - Los Cambios
de Proceso
Los siguientes cambios de proceso son medidas de prevención de la contaminación
la cantidad de residuos que se crean durante la producción.
Ejemplos
n
de cambios
porque reducen
en la materia prima:
Deje de utilizar pigmentos de metales pesados
n
Use un solvente menos peligroso o menos tóxico para limpiar o como capa revestidora
n
Compre materia prima libre aún de pequeñísimas cantidades de impurezas peligrosas o
tóxicas
.
Ejemplos
de cambios
de tecnología:
w Cambie el diseño del equipo y de la tubería para reducir el volumen del material que contiene,
para minimizar las pérdidas durante cambios de baños o de color, o cuando el equipo se
escurra para mantenerlo 0 limpiarlo
n
Instale equipo de limpieza y de remoción mecánico, para evitar el uso de solventes
n
n
Instale un sistema de revestimiento con polvo
Instale un sistema de recuperación de vapores con tubería pesada para capturar y devolver
las emisiones evaporativas
n
Use motores más eficientes
n
Instale un control de velocidad en los motores de las bombas para reducir el consumo de
energía
Ejemplos
de práctica
de operación
mejoradas:
H Entrene operadores
n
n
n
Cubra los tanques de solventes cuando éstos no se utilicen
Segregue las corrientes de residuos para evitar que se contaminen entre sí los materiales
peligrosos y no peligrosos
Mejore el control de las condiciones de operación (ej. la velocidad de flujo, la temperatura, la
presión, el tiempo de residencia, la estequiometría)
w Mejore la programación del mantenimiento,
para mejorar la eficiencia
n
de la documentación,
o de los procedimientos
Optimice los métodos 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. Evalúe nuevamente las características de duración de
materiales para evitar disponer de materiales estables sin necesidad
n
Elimine las fugas, goteras y derrames
n
n
Apague el equipo eléctrico, como luces y fotocopiadoras, cuando no se estén usando
Coloque el equipo de tal manera que se minimicen los derrames y las pérdidas durante el
transporte de piezas o de materiales
l
Use vertederos de desagüe y protectores contra salpicaduras
LA MINfMlZACION
DE RESIDUOS EN LA RJDUSTRIA
DEL ACABADO
DE METALES
IIIIIIlIIIIIIIIIIIIIIIIII
OTRAS ESTRATEGIAS PARA LA ADMINISTRACION
MEDIO AMBIENTE
DEL
Hay ciertas medidas de control de la contaminación que se aplican sólo después de
que se generan los residuos. Por lo tanto, no se categorizan correctamente como
prevención de la contaminación. 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 contaminación. Muchas de las prácticas 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 carbón activado. Sin embargo, regenerar el
carbón 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
válida. Sin embargo, con demasiada frecuencia el propósito ha sido trasladar el
contaminante a un medio que se regula menos estrictamente. En cualquiera de
estos casos, la transferencia entre medios no es prevención de la contaminación.
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 habrá 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
producción, es probable que haya más residuos que requerirán disposición.
Además, la transportación de residuos y el proceso de reciclaje mismo implican el
riesgo de la exposición 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 disposición, pero no elimina todos los
materiales contaminantes. Esto incluye procesos como la reducción del volumen, la
dilución, la destoxicación, la incineración, la estabilización, y otras medidas.
Figura 3 - Otras Estrategias
Las siguientes son otras estrategias para la administración
El reciclaje fuera del lugar de producción:
n
Ambientales
del medio ambiente.
El reciclaje fuera del lugar de producción (ej. la recuperación de solvente en una empresa
central de destilación) es una alternativa excelente para la disposición de residuos. Sin
embargo, se crea contaminación 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 composición de una corriente de
residuos mediante reacciones controladas para reducir o eliminar la cantidad del contaminante.
Algunos ejemplos incluyen la destoxicación, la incineración, la descomposición, la
estabilización, y la solidificación o encapsulación.
La concentración
n
de los constituyentes
para reducir
su volumen:
para reducir el peligro o su toxicidad:
Una corriente de reslduos se diluye después de que ésta se genera y no reduce la cantidad
absoluta de constituyentes peligrosos que se liberan al medio ambiente.
Transferir
n
o tóxicos
Las operaciones de reducción del volumen, como la de eliminar el agua, son estrategias de
tratamiento útiles. pero no evitan la creación de contaminantes. Por ejemplo, cuando se filtra
bajo presión 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 número de
moléculas de metales pesados en el sedimento.
Diluir los constituyentes
n
peligrosos
los constituyentes
peligrosos
o tóxicos
de un medio ambiental
a otro:
Muchas de las prácticas actuales de manejo, tratamiento y control de residuos no han hecho
más 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 combustión.
INTRODUCCION
7
La jerarquización de la prevención de la contaminación, que se presenta en la
figura 4, señala la prioridad de las alternativas de manejar los residuos, de menor
a mayor daño al medio ambiente. En la Sección ll de este manual aparece más
información técnica sobre alternativas para la prevención de la contaminación en
la industria del acabado de metales.
Figura 4 -Jerarquización
de la Prevención
Prevención de la Contaminación
de la Contaminación
Reducción de las Fuentes
\
.
7
v
Dkpc&%n
LA MlNIMlZACION
DEL ACABADO
DE METALES
SECCIONII
La Minimización
de Residuos
en la Industria
del Acabado de
Metales
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,
UNIVERSIlY
OF CALIFORNIA
EXTENSION.
DAVID
RINGWALD,
DIRECTOR
MOLLY
OF CALIFORNIA
PUBLICADO
EN EDUCACION
EXTENSION.
OF CALIFORNIA,
RIVERSIDE
BS.
DE PROYECTO:
CARPENTER,
ESPECIALISTA
UNIVERSIM
M.B.A., CHWS
UNIVERSITY
M.A.T.
CONTINUADA
UNIVERSIPI
OF CALIFORNIA,
RIVERSIDE
ORIGINALMENTE
EN$GLES
MAYO DE 1991
EN
llllIIIIIlllllllIIIllllll
RECONOCIMIENTOS
GRACIAS EN ESPECIAL A:
Revisión
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
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 aráficas
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
Health Services
of Environmental
Robert Ludwig, California Environmental Protection Agency, Department of
Michael Meltzer, Lawrence Livermore Lab, University of California, Berkeley
Steve Mercer, forme@ with Rohr Industries, Riverside
Judy Orttung, County of San Bernadino, Department
Health Services
Mike Sheltler, Riverside County Health Department,
of Environmental
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 Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos. La mención de
productos comerciales, de sus fuentes, o de su uso con relación al material que
aquí se informa no se debe interpretar como un endorso real o implícito de dichos
productos.
RENUNCIA
f
IIIIIIIIIIlllllIIIIIIIIII
INDICE
Y PROPOSITO ............................................................... 1
INTRODUCCION
CAPITULO 1. LA DESCRIPCION
DE ACABADO DE METALES
DE LOS SISTEMAS
La remoción y la limpieza del metal ........................................................................
3
La limpieza con solventes orgánicos.. ..............................................................
5
La limpieza en base acuosa .............................................................................
6
Los métodos abrasivos y térmicos ...................................................................
7
.......................................................
8
..........................................................
9
y otros procesos relacionados ...........................................
10
El tratamiento de la superficie y el enchapado
La conversión química y electroquímica
Electroenchapado
Las capas metálicas .......................................................................................
10
El temple superficial .......................................................................................
. 10
La manufactura del tablero de circuitos impresos ..................................................
ll
CAPITULO 2. LAS ALTERNATIVAS DE MINIMIZACION
RESIDUOS PARA LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE
METALES
DE
l
La reducción de las fuentes en la limpieza y en el desprendimiento..
................... .13
14
Para evitar la necesidad de limpieza ...............................................................
14
La reducción de las fuentes de solventes .......................................................
Los residuos de base acuosa ........................................................................
La reducción de las fuentes de abrasivos .......................................................
La reducción de las fuentes en el enchapado de la superficie y los procesos
relacionados ..........................................................................................................
La sustitución de los procesos ........................................................................
La compra, el almacenaje y la administración
de materiales.. .........................
Para evitar la degradación de los materiales ...........................................
El manejo de muestras .............................................................................
Los derrames ..........................................................................................
Los residuos y los recipientes vacíos .......................................................
Las inspecciones ......................................................................................
Los baños de proceso ....................................................................................
La sustitución de materiales ....................................................................
.15
15
16
16
16
.18
18
.18
19
19
.19
-19
Para extender la vida útil de la solución ....................................................
20
La reducción de la solución arrastrada .....................................................
21
Los sistemas de enjuague ..............................................................................
23
Para mejorar el proceso de limpieza del lugar de trabajo ................................
23
CONTENIDO
...
111
IIIIIIIIIIIIlIIIIIIIIIIII
La reducción de las fuentes de manufactura del tablero de circuitos impresos.. .. ..2 3
La sustitución de productos ...........................................................................
.24
La limpieza y preparación de la superficie.. ....................................................
.24
La impresión de patrones y el enmascaramiento
...........................................
El grabado ...............................................................................................
.26
El reciclaje y la recuperación de recursos en la limpieza y en el
desprendimiento.. .................................................................................................
.26
El reciclaje de los solventes ...........................................................................
26
El reciclaje y la recuperación de recursos en el enchapado de superficies y en
procesos relacionados .........................................................................................
.27
La recuperación y la reutilización del material ................................................
.27
La evaporación ........................................................................................
.27
La osmosis inversa.. ................................................................................
.28
El intercambio de iones ...........................................................................
.29
La recuperación electrolítica ....................................................................
.29
La electrodiálisis ......................................................................................
.29
El reciclaje y la recuperación de recursos en la manufactura del tablero de
circuitos impresos.. ...............................................................................................
Referencias
Glosario
iV
.26
El reciclaje de limpiadores de base acuosa ....................................................
La reutilización del agua de enjuague ............................................................
l
.24
.29
.30
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
. . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
LA MINIMJZACJON
DE RESIDUOS ENLA INDUSTRIA
DEL ACABADO
DE METALES
INTRODUCCION
Y PROPOSITO
Este folleto es parte de un proyecto cuyo propósito es desarrollar materiales de
entrenamiento para inspectores y generadores de residuos peligrosos. Los tres
módulos de entrenamiento tratan aspectos diferentes de la minimización de
residuos.
Este m6dulo presenta en términos generales los procesos que involucran la
limpieza y acabado del metal, la manufactura del tablero de circuitos impresos, y
señala además el potencial de minimización de residuos en cada una de estas
actividades. Sin embargo, la posibilidad de poner en práctica en un taller particular
las estrategias de minimización de residuos tendrá 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 evaluación realista del potencial de
reducción de residuos deberá incluir tanto información cualitativa como una
evaluación cuantitativa de los costos y beneficios de los cambios que se
proponen.
Este módulo pretende proporcionar los conceptos necesarios para familiarizar al
inspector con las actividades de la industria del acabado del metal y con la
investigación de alternativas viables para minimizar los residuos. Describirá las
dos categorías principales de las operaciones del acabado del metal, la limpieza y
remoción del metal, y el tratamiento y enchapado de la superficie. También se
comentará una industria relacionada, la manufactura del tablero de circuitos
impresos. Las estrategias para reducir los residuos incluirán ejemplos de la
reducción de las fuentes, el reciclaje y la reutilización. También se comentarán los
factores económicos que pueden servir ventajas y desventajas de la minimización
de residuos. El glosario provee definiciones de términos relacionados a la materia
más allá de los que se utilizan en este módulo.
Acompaña a este módulo una publicación del Departamento de Servicios de
Salud (Department of Health Services) que se titula “Lista de Cotejo de la
Reducción de Residuos Peligrosos y Manual para la Evaluación 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 Sección 1 del folleto proporciona una lista de cotejo de oportunidades de
minimización de residuos que se de‘sarrolla a la par con la presentación que hace
este manual. La Sección 2 del folleto proporciona una serie de tablas para evaluar
la aplicabilidad potencial de las alternativas que presenta este manual.
El inspector deberá familiarizarse tanto con el folleto del Departamento de
Servicios de Salud (Department of Health Services) como con los Módulos I y ll
de esta serie de entrenamiento. De tal forma, el inspector se preparará para asistir
a las empresas inspeccionadas en sus evaluaciones de alternativas de
minimización de residuos.
El Módulo III pretende añadir la información del folleto del Departamento de
Servicios de Salud y proporcionarle, al inspector, la información técnica básica
para entender los procesos relacionados, para así aprovechar al máximo su
eficacia para exigir el cumplimiento de los reglamentos y para contribuir a los
objetivos del Estado de reducir el volumen y toxicidad de los residuos industriales.
INTRODUCCIOK
1’FROPOSITO
Objetivos
52
Reducirel
Volumen
Reducirla
Toxicidad
1
IIIlIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
LA MINJ~v~JZACION DE RESJDUOS EN LA INDUSTRIA
DEL ACABADO
DE METALES
n Revisará los procesos del acabado de metales, limpieza y remoción; y los
procesos de tratamiento y enchapado.
n Revisará el proceso de manufactura de circuitos impresos.
Capítulo 1
LA DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS DE
ACABADO DE METALES
En los Estados Unidos hay aproximadamente 13,000 talleres de acabado de
metales y de circuitos impresos. La Agencia de Protección del Medio Ambiente de
los Estados Unidos (U.S. Environmental Protection Agency, EPA) calcula que en
1986 la industria del acabado de metales generó unos 129’000,000 galones de
residuos conteniendo metales. La industria incluye un gran conjunto de empresas
de manufactura. El tamaño de las operaciones varía, desde talleres pequeños de
empresarios independientes que sólamente utilizan unos pocos procesos y
generalmente trabajan bajo contrato para compañías más grandes, hasta incluir
operaciones muy grandes, con muchas líneas de terminación, 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
compañías generan sedimentos de metales tóxicos que regula el Acta de
Conservación y Recuperación de Recursos (Resource Conservation and
Recovery Act). Cumplir con estas dos leyes federales, además 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
prohibición contra el enterramiento de residuos ha causado un aumento de entre
el 25 y el 150 por ciento de los gastos de disposición. Es por esta realidad de la
industria del acabado de metales que la minimización de residuos es una gran
prioridad.
LA REMOCION
Y LA LIMPIEZA
Talleres grandes y
pequeños
co&+buy~
a la producción de
desperdicios
DEL METAL
El objetivo de la remoción y la limpieza del metal es simplemente limpiar tanto las
superficies metálicas como las no metálicas como preparación 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 químicas,
o acciones mecánicas. En el tratamiento de la superficie y en las operaciones de
enchapado se utilizan procesos para impartir a un material características
particulares, como reducir la reactividad de la superficie; aumentar la resistencia a
la corrosión, la fuerza o la conductividad; o producir texturas y colores deseados.
Para lograr estos objetivos se utilizan procesos mecánicos y químicos, y ambos
producen materiales de desecho que contienen metales y otros químicos de los
cuales se debe disponer apropiadamente.
Con frecuencia el terminado de metales implica muchos pasos, y entre los pasos
puede haber períodos de tiempo considerables. Frecuentemente, como
protección durante estos intérvalos, las piezas de metal se cubren con aceites o
pinturas para evitar que se oxiden mientras están almacenadas o en tránsito.
LA DESCRJPCJON DE LOS SISTEMAS DE ACABADO
DE METALES
3
IIIIIlIIIIIIIIIIIIIIIllII
Antes de continuar con el próximo paso, se deben eliminar estas capas
protectoras. Además, 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 orgánicos para eliminar estos materiales. Estos solventes no añaden
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 también de su flamabilidad y de su resistencia a
la biodegradación.
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 aún mayores. Por ejemplo, se ha
identificado que la falla prematura de las piezas móviles 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
limpieza que se
selecciona depende
del tipo de
contaminación
Los métodos de limpieza varían considerablemente dependiendo del tipo y de la
cantidad de suciedad, la naturaleza del metal de base y del material de la capa,
dependiendo también de la forma de la pieza y su uso final. Un proceso de
limpieza que se ha comprobado sirve para la subsiguiente anodización del acero
sería totalmente inapropiado si la misma pieza fuese a ser niquelada.
.
En el proceso de limpieza se deben considerar cuatro formas de contaminación.
Estas son la suciedad por grasa, la suciedad flojamente adherida, la suciedad
adherida y la humedad. Una pieza de trabajo típica puede tener una combinación
de las anteriores.
El sucio de la grasa - Incluye los aceites normales de lubricación, los aceites
que se utilizan durante el uso de máquinas, las grasas utilizadas para proteger a
los componentes durante el alamacenaje y los aceites naturales en la
contaminación de huellas digitales.
La suciedad suelta - Incluye polvo y desechos del torneado fino de las
máquinas. Estos con frecuencia se encuentran combinados con el aceite de las
máquinas. Esta forma de contaminación se puede comparara la tiza en una
pizarra en que las partículas se adhieren sin cohesión a la superficie.
La suciedad adherida - Esta comúnmente incluye las escamas o la herrumbre,
pero puede incluir también el aceite quemado o la pintura que ya no hacen falta y
hay que eliminarlos.
La humedad - Está noralmente presente en la atmósfera, aparece como
condensación en las piezas o se produce en máquinas con aceites solubles en
agua. A este contaminante también se le puede culpar en parte de la suciedad
adherida antes mencionada.
En las secciones subsiguientes se comentarán cada uno de estos tipos de
contaminantes y los métodos para eliminarlos. Sin embargo, se debe volver a
recalcar que en la práctica, pocas veces se encontrará sólo una forma de
contaminación. 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 través del proceso de limpieza
dependerá de los tipos de suciedad presente.
4
LA MJNJMJZACJON
DE RESJDUOS ENLA JNDUSTRJA DEL ACABADO
DE METALES
En estos procesos se utilizan cuatro medios diferentes para eliminar la suciedad:
1) la acción de solventes, 2) la acción detergente, 3) la reacción química, y 4) la
acción mecánica. Algunos de estos se pueden utilizar en combinación para
aumentar la eficacia de los demás. Por ejemplo, la vibración ultrasónica, una
acción mecánica, se utiliza comúnmente con baños 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 fácilmente con otro material (soiuto). Para
este propósito de esta explicación 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
solución acuosa. Generalmente los detergentes se componen de agentes
surfactantes, o sales alcalinas y cáusticas, individuales o combinadas. Los
agentes surfactantes promueven la eliminación de los contaminantes en una
superficie. Los limpiadores de emulsión combinan agentes surfactantes y
solventes.
LA ACCION QIJIMICA. Esta cambia químicamente (ej., oxidación, reducción)
la suciedad, utilizando procesos químicos o electroquímicos de forma tal que la
suciedad se remueve de la superficie del metal y se retiene en una solución.
LA ACCION
bajo presión,
frecuencia a
Esto incluye
MECANICA. Esta trata el contacto directo con un material sólido
0, en el caso de la vibración ultrasónica, ondas de sonido de alta
través de un medio líquido, para eliminar determinada suciedad.
el frotado, el pulido y el sopleteado.
Existen tres procesos primarios de limpieza que se utilizan con los metales: 1) la
limpieza con solventes orgánicos, 2) la limpieza de base acuosa, y 3) los métodos
abrasivos y térmicos.
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 más simple,
limpiar frotando, mojando un paño en un solvente y frotándo la superficie. Aunque
todavía se practica con algunas piezas sumamente sucias, puede tener como
resultado contaminar otras áreas. Pòdemos decir lo mismo sobre la limpieza por
inmersión cuando se sumerje la pieza, montada en un aparato, en un baño de
solventes. El baño rápidamente se contamina con el sucio de forma tal que,
cuando se saca el aparato que sostiene la pieza y se evapora el solvente, una
película de suciedad cubre totalmente la superficie.
Métodos de
limpieza
de metales
El método clásico 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 hídrocarbonos clorados, para obtener una fase de vapor
caliente, en la que se introducen piezas. La fase de vapor se condensa sobre los
componentes fríos, o sea un solvente caliente y limpio, que disuelve el aceite y la
grasa. Según se condense más solvente será mayor la suciedad disuelta.
Históricamente, la industria ha utilizado el tetracloruro de carbono y otros
hidrocarburos como el benceno para la limpieza con solventes. Se ha demostrado
que éstos constituyen riesgos importantes para la salud y han sido eliminados del
LA DESCRIPCION DE LOS SISTEMAS DE ACABADO
DE METALES
5
lugar de trabajo. Los solventes que ahora se utilizan más comúnmente son el
1 ,l ,l-tricloroetano (TCA), el tricloroetileno (TCE), el percloroetileno (PERC), y el
cloruro de metileno (METH). Los últimos tres solventes mencionados ya no se
usan con tanta frecuencia por varias razones, incluyendo la depleción del ozono.
En particular, el tricloroetileno, un carcinogénico, 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 métodos de limpieza en
base acuosa que utilizan detergentes, ácidos y compuestos alcalinos para
desplazar la suciedad en vez de disolverla en un solvente orgánico. 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 ultrasónica, la
electrolimpieza y la limpieza a vapor, se aplican limpiadores alcalinos y ácidos.
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 orgánicos utilizados en los baños alcalinos. La desventaja principal es
que las piezas están mojadas luego de la limpieza y las piezas de hierro se oxidan
con facilidad bajo estas condiciones, a menos que se sequen rápidamente. Una
técnica común para lograr esto es enjuagarlas en agua caliente, pero es una
alternativa más costosa. Otra desventaja asociada con la limpieza de base
acuosa es un aumento en la demanda química de oxígeno (DQO) de las aguas
residuales y los costos de tratamiento de éstas. Los aceros son difíciles de limpiar
eficientemente en un proceso acuoso.
Cerca de la mitad de los aproximadamente 1OO millones de toneladas del acero
que se producen en los Estados Unidos cada año se tratan en baños de
decapado ácido. En este proceso se utiliza el ácido sulfúrico (H2S04) o et ácido
clorhídrico (HCI) para eliminar la costra’de la superficie del lingote, la hoja o la
varilla cruda. Las soluciones de limpieza ácidas pueden contener otros ácidos
minerales como el nítrico o el fosfórico; ácidos orgánicos como el acético, el
cítrico, el oxálico, o el sulfámico; detergentes; agentes secuestradores
(agentes quelantes); y posiblemente pequeñas cantidades de solventes. Este
proceso remueve hasta un 1.5 por ciento del metal y lo disuelve en un licor de
decapado (el ácido con la costra disuelta). Según aumenta el contenido de
hierro en el baño, la eficiencia de decapado del baño disminuye hasta el punto
en que se debe añadir un nuevo ácido o se debe quitar el hierro disuelto. Cuando
se enjuaga el acero, el ácido residual y el metal disuelto se “arrastran” al agua de
enjuague, creando otra fuente de residuos: el licor de decapado que se utilizó, el
agua de enjuague y el sedimento de metal de la recuperación del ácido.
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 hidróxido
(OH) de sodio. Su función es promover reacciones químicas que eliminen los
óxidos de metal en la superficie de la pieza de trabajo. En conjunto con los
reactivos y los surfactantes, frecuentemente se utilizan otros aditivos que actúan
como anti-oxidantes y estabilizadores. Algunos talleres utilizan un método de
limpieza electrolítico. Todos los métodos requieren un paso de enjuague final
despues de la limpieza.
LA MlNlMlZACION
DEL ACABADO
DE METALES
LOS METODOS
ABRASIVOS
Y TERMICOS
Los medios mecánicos 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 métodos de limpieza abrasivos de sopleteado utilizan
plásticos, cerámica, o arena, para limpiar y desprender las partes. El medio del
sopleteado puede reciclarse, reduciendo de esta forma los costos de disposición.
Con el propósito de mejorar la acción limpiadora, algunas veces se añaden
limpiadores ácidos o alcalinos para formar mezclas abrasivas. Estas mezclas
semi-líquidas se descargan luego de un período de uso determinado, pero
requieren controles para los sólidos disueltos totales (SDT) en el agua residual.
Los hornos de limpieza/desprendimiento de calor o de fuego ofrecen otro método
de eliminar la pintura y otra suciedad orgánica que surgen cuando se queman las
piezas. Las desventajas de la limpieza por calor son el requisito de alto gasto de
energía, y la producción de emisiones de combustión, que requieren de aparatos
de control. Para un resumen de los procesos primarios de limpieza, refiérase 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,
inmersión,
frotamiento
Altos costos
de materiales:
exposición de
trabajadores y
flamabilidad
Limpieza en
base acuosa
Detergentes:
compuestos
caústicos y
ácidos
(NaOH, H2SO4)
Tanques
calientes,
rociado,
limpieza al
vapor, Y
limpieza
ultrasónica
Contenido alto de
DQO y STD
en las aguas
residuales;
crea sedimentos
de metal
Abrasivo
Cascajo, arena,
cerámica,
medio plástico
Pulverizar,
girar en
barriles,
cabinas
de sopleteado
Altos costos de
capital, se
requiere equipo
anticontaminante
Limpieza
térmica
Calor
Hornos
para
quemar
Altos costos de
energía, se
requiere equipo
anticontaminante
LA DESCRIPUON
DE LOS SISTEMAS DE ACABADO
DE METALES
EL TRATAMIENTO
DE LA SUPERFICIE Y EL ENCHAPADO
Las operaciones de tratamiento de la superficie y el enchapado son típicamente
procesos en lote donde las piezas de metal se sumergen y luego se remueven de
baños 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 baño de enchapado.
Para
modificar la
superficie del
metal
La mayoría de los procesos de tratamiento de la superficie y de enchapado
consisten en tres pasos. El primero es de limpieza o preparación de la superficie,
el cual ya ha sido descrito. El segundo paso es la modificación actual de la
superficie misma, lo cual implica algún 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 continuación, se describen
cuatro procesos de modificación de la superficie.
Tabla 2 - TRATAMIENTOS
PRIMARIOS
DE LA SUPERFICIE
PROCESO
DESCRIPCION
QUIMICOS UTILIZADOS
Conversión
química y
electroquímica
Deposito de una capa de
óxido de metal, para la
resistencia a la corrosión y
primeramente para formar
una base de absorción
para la adherencia de
pinturas, etc.
Fosfatos, cromatos,
ácido nítrico, ácido
clorhídrico, y colores
para metales
Electroenchapado
y procesos
relacionados
La pieza actúa como un
ánodo o un cátodo en una
celda galvánica. Se atraen
a la pieza y se esparcen
los iones de metal, o se
remueven para dar un
brillo reluciente.
Latón, bronce,
cadmio, cromo,
cobre, hierro,
níquel, estaño,
zinc, y metales
preciosos
Capas
metálicas
Sumergiendo la pieza
central en metal derretido;
por medio de depósitos
con vapor y revestimiento
al vacío
Aluminio, estaño,
y zinc
Temple
Superficial
Producen una superficie
dura sobre un metal
central blando por medio
de la difusión química o
la aplicación rápida de
calor
Carbón (carburizar),
nitrógeno (nitrurizar),
(usando un baño de
sales de cianuro de
sodio y potasio)
LA MlNlMlZAClON DE RESIDUOSEN LA INDUSTRlA
DEL ACABADO
DE METALES
LA CONVERSION
OUIMICA
IIIIIIIIIIIIIIIlIIIIIIlII
Y ELECTROOUIlWCA
Los tratamientos de conversión química y electroquímica incluyen fosfatado,
cromado, anodizado, la pasivación, y el coloreado de metal. Estos tratamientos
depositan una capa de óxido en la superficie del metal, cuya intención primaria es
la de formar una base con capacidad de absorber, que permita la adhesión de
pinturas, lacas, y aceites aplicados en los procesos subsiguientes. Las capas
también imparten a la superficie alguna resistencia a la corrosión. Vea las Figuras
1 y 2 para ilustraciones de cromado del aluminio y pasivación del acero.
PIEZA
7
LIMPIADOR ALCALINO
CALENTADO
ENTRE 120 Y180” F
7
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
AGUA’ACIDO NITRICO
AGUA
PREPARACION DE LA SUPERFICIE DE ACERO INOXIDABLE (PASIVAClON)
LINEA INDICADORA DEL TANQUE DE SUMERSION
Figura 2
LA DESCRlPClON
DE METALES
9
lllllllllllllllllllllllll
EL ELECTROENCHAPADO
Y OTROS PROCESOS RELACIONADOS
En el electroenchapado, una pieza de trabajo es el equivalente a un cátodo en una
celda galvánica. Esta se coloca en una solución del metal disuelto que se va a
enchapar. El potencial eléctrico que se aplica a través de la celda es suficiente como
para atraer los iones del metal a la pieza catódica donde se reducen en la superficie.
Los metales que comúnmente se electrodepositan en las piezas son el latón, el
bronce, el cadmio, el cromo, el cobre, el hierro, el níquel, el estaño, el zinc, y los
metales preciosos como el oro, el platino y la plata.
En el electropulimiento, la pieza opera como el ánodo. El metal de la superficie se
oxida y se disuelve en la solución del baño. Los puntos altos de la superficie se
disuelven más rápido que los puntos bajos. Se obtiene como resultado una superficie
pulida y reluciente.
LAS CAPAS METALICAS
Existen varias técnicas no eléctricas para aplicar un metal a un núcleo de otro metal.
Con frecuencia el aluminio, el estaño, o el zinc se aplican sumergiendo el núcleo
dentro de un baño fundido del material de capa. El calor elevado tiene como resultado
la adherencia de la capa por medio de una interdifusión de los dos metales. Las
técnicas de revestimiento ligan el metal utilizando alta presión, soldadura o fundición.
Para una gráfica que demuestra el depósito del aluminio por vapor, ver la Figura 3.
l
EL TEMPLE SUPERFICIAL
Este proceso produce una superficie dura sobre un núcleo de metal relativamente
blando. Estos procesos endurecen la superficie difundiendo carbón (carburizar),
nitrógeno (nitruración), o carbón y nitrógeno (carbonitruración) en la superficie del
acero. La nitruración implica el uso de amonio o de un baño de sal compuesto en gran
parte de cianuro de sodio y de potasio. Alternativamente, los procesos no químicos
endurecen la superficie mediante una aplicación muy rápida de calor, el cual actúa
sobre el carbono que se encuentra dentro de la pieza.
Proveedor de
energía para el
evaporador
Proveedor de energía
de alto voltaje
-
de aluminio
Un Depósito por Vapor de Aluminio
Figura 3
10
LA MlNlMlZAClON
DE RESlDUOS EN LA INDUSTRIA
DEL ACABADO
DE METALES
LA~MANUFACTURA
IMPRESOS
DEL TABLERO DE CIRCUITOS
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 conexión de los alambres y del componente
eléctrico. Entonces el tablero se enchapa con cobre no eléctrico a
aproximadamente un espesor de setenta millonésimas de pulgada (0.000070).
Esto sirve de base para el cobre electrolítico que se enchapa a un espesor
aproximado de una milésima de pulgada (0.001) ó una millonésima de pulgada.
Entonces se electroenchapa el oro, el plomo, el níquel, o el estaño, seguido por el
grabado del patrón del circuito al tablero.
Los químicos utilizados en la manufactura del tablero de circuitos impresos
incluyen el ácido crómico, el cloruro cúprico y el cloruro férrico para el grabado;
compuestos de estaño y cloruro de paladio como catalizadores; el sulfato de cobre
para enchapados sin electricidad; el pirofosfato de cobre, el sulfato ácido de cobre,
el fluorborato ácido de cobre, el estaño-plomo, el oro y soluciones de níquel para el
electroenchapado; y dicromato-sulfúrico para resistir el desprendimiento. Refiérase
a la Tabla 3 para una lista de materiales y de sus componentes.
TABLA 3 - LOS QUIMICOS
IJEL TABLERO
UTILIZADOS
EN LA MANUFACTURA
DE CIRCUITOS IMPRESOS
ProductolProceso
Material
Materiales
Vidrio epóxico. cerámicas, plástico, papel fenólica, la hoja de cobre
del tablero
Bruto
Limpiadores
Acido sulfúrico, ácido Ruoroacético, ácido fluorhídrico, hidróxido de
sodio, hidróxido de potasio, tricloroetileno, 1 .l ,l -tricloroetano,
percloroetileno, cloruro de metileno
Acidos para grabar
Acido sulfúrico y crómico. persulfato de amonio, peróxido de hidrógeno,
cloruro cúprico, cloruro férrico, hidróxido de amonio
Catalizadores
Cloruro de estaiioso, cloruro de paladio
Baño de cobre no eléctrico
Sulfato de cobre, carbonato de sodio, gluconato de sodio, sales
Rochelle, hidróxido de sodio, formaldehido
Placa
Tinta de placa
Seda, poliéster, acero inoxidable compuesto de aceite, celulosa, asfalto,
vinilo u otras resinas
Resinas protectoras
Cinamato de polivinilo, ester allil, resinas, resinas isoprenoides,
derivados de metacrilato, sulfonatos poliolefinos
Sensibilizadores
Compuestos de tiazolina, compuestos azídicos, compuestos de
nitrógeno, derivados de nitro anilina, antones. quinones, difenilos,
azidas, xantina, bencilo
Solventes
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
protectores
Electroenchapado
Solución de cobre pirofosfato, solución de sulfato ácido cúprico,
solución fluorborato ácido cúprico, plomo-estañoso, oro, y soluciones
de niquelado
El desprendimiento
con protectores
Dicromato-sulfúrico, peróxido de hidrógeno amoniacal, soluciones de
ácido metacloroperbenzoico.
cloruro de metileno, alcohol metílico,
furfural, fenol, cetonas, hidrocarburos clorados, solventes orgánicos no
clorados, hidróxido de sodio
LA DESCRIPCION
DE METALES
ll
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIlI
12
LA MINIMIZAClON
DEL ACABADO
DE METALES
n
Señala las técnicas utilizadas para la reducción 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
Señala los procesos de reciclaje y de recuperación 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
Capítulo 2
LAS ALTERNATIVAS DE MINIMIZACION
RESIDUOS PARA LA INDUSTRIA DEL
ACABADO DE METALES
DE
MenosDeseable
LA REDUCCION DE LAS FUENTES EN LA
LIMPIEZA Y EN EL DESPRENDIMIENTO
L
(1
Acido
Alcalino
Detergentes
Abrasivos
Aire y Agua
Si hay que limpik piezas, se debe considerar primero el material
menos peligroso. Idealmente, el método de limpieza preferido
implicará el número menor de pasos, empleará el medio menos
tóxico, y generará el menor residuo. Los medios mas deseables
de limpieza son el aire y el agua. Si éstos no son efectivos, los
medios abrasivos con aire y agua como acarreadores son los
próximos más deseables. Estos pueden aplicarse frotando la
pieza a mano o con un aparato de tipo soplete que utiliza
presión.
1
1
Más Deseable
Si para lograr el acabado necesario se requiere el uso de químicos, estos deben
probarse en el orden siguiente: las soluciones acuosas de detergentes, las
soluciones alcalinas, los ácidos, y los solventes. Esta jerarquía 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 líquidos que contienen
detergentes acuosos llenan los requisitos de disposición del sistema de drenaje
sin tratamiento adicional, a menos que la contaminación del metal sea excesiva.
Cuando se requiere tratamiento es usualmente debido a los sólidos totales
disueltos (STD) o por la demanda química de oxígeno (DQO). Típicamente las
soluciones alcalinas sólo requieren ajuste del pH antes de su disposición. Las
soluciones ácidas pueden tener un contenido de metal considerable y por lo tanto
deben ser tratadas más extensamente. Los solventes presentan un número 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,
deberá evaluar completamente los efectos del nuevo limpiador, como por ejemplo
el efecto en los proceso subsiguientes del residuo o solución arrastrada de un
limpiador de superficie que sirva de sustituto. El taller también deberá 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
PARA EVITAR LA NECESIDAD
DE LIMPIEZA
El primer paso en la implementación de ésta alternativa es el de identificar el tipo
de suciedad que tiene la superficie. Para facilitar el corte, pulido, y extracción de
las piezas de metal se utiliza una gran variedad de materiales. Estos incluyen
aceites minerales, talco, grafito, aceites sintéticos clorados, y jabones metálicos.
Las piezas se pueden cubrir también 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 podrían 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 nitrógeno seco es una forma de
mantenerlas limpias y libres de oxidación, mientras se almacenan para luego
ponerles una capa en la superficie.
Para sustituir
las capas que no
son peligrosas
l
Los vendedores que proveen las piezas al pulidor de metales le aplican algunas
capas a las piezas. Estas capas tienen como propósito proteger el material, pero
simplemente añaden otra fuente de residuos cuando hay que quitarlas. El pulidor
debe trabajar con el vendedor para reemplazar la capa con un material no
peligroso que se pueda fácilmente descortezar, o con una capa de laminado
polimérico encogido con calor.
Se debe recalcar, sin embargo, que aunque la alternativa más 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 sólo deben utilizarse cuando no
es viable una alternativa de emulsión de base acuosa, o un método de limpieza
mecánico. 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, Nmetil-2-pirolidono o ésteres ácidos dibásicos.
Limpiadores
alcalinos
sustitutos
14
El uso de limpiadores alcalinos calientes se podría 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. También los costos de tratamiento y disposición son generalmente más
bajos para los limpiadores alcalinos. Algunos sólo necesitan ajuste del pH antes
de descargarlos a un sistema público de tratamiento de aguas. Otros pueden
requerir tratamiento para STD o DQO en exceso. A continuación se comentan
otras alternativas para la limpieza con solventes, enfatizando la minimización de la
producción de residuos.
LA MJNlMIZACION
DE RESIDUOS EN LA 1NDUSTRlA DEL ACABADO
DE METALES
LOS RESIDUOS DE BASE ACUOSA
Si bien es cierto que los métodos 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 ácidos 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 dañino para los
trabajadores y el medio ambiente.
Una regla general para lograr el objetivo de minimizar los residuos,
independientemente del método de limpieza de base acuosa que se seleccione,
es la de aumentar la duración del baño de la solución limpiadora. Es esencial
asegurarse de que las piezas de trabajo que se introduzcan en la solución
limpiadora estén libres tanto como sea posible de aceites, solventes y otros
limpiadores. Podría ser deseable un baño de agua caliente como prelimpieza. El
baño debe ser abastecido con agua desmineralizada, posiblemente del último
baño de enjuague de la operación de limpieza.
Para extender
la duración
de la utilidad
del baño de
soluí3ón
limpiadora
La acumulación de polvos de metal y de partículas de pintura es perjudicial para
las soluciones de limpieza de base acuosa. Se debe utilizar la filtración continua y
la eliminación frecuente del sedimento para prolongar la utilidad de la solución.
Los tanques deben tener forros plásticos o cubrirse con una capa protectora para
evitar la entrada de impurezas del tanque a la solución limpiadora. Las perchas y
los barriles que se usan para sostener las piezas de trabajo deben estar libres de
corrosión para qye no se añada herrumbre a la solución de limpieza y para evitar
demasiada solución arrastrada, debido a la adhesión de la solución a las
superficies ásperas.
Las válvulas de flotación, 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 baño.
La efectividad de los baños de limpieza alcalinos se reduce al introducir
materiales que reducen la alcalinidad, incluyendo la suciedad que se tiene como
propósito eliminar. La vida del baño puede prolongarse evitando cargarlo
innecesariamente con agua, con gran cantidad de minerales o con el dióxido de
carbono del aire que se utiliza para agitar el tanque. La agitación mecánica y el
uso de agua con bajo contendio de minerales o deionizada son soluciones a estos
problemas. El operador también debe mantener el tanque continuamente caliente
para minimizar la absorción del dióxido de carbono y para permitir el enfriamiento
ocasional para la eliminación de aceites.
LA REDUCCION
DE LAS FUENTES DE ABRASIVOS
Los empastes de base aceitosa se pueden quemar debido al calor de la fricción
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, tendrán como resultado piezas limpias
y secas después de que se pulan. Estos compuestos de pulido no grasosos
también 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
La técnica utilizada para rociar con abrasivos líquidos la rueda de pulimiento
puede crear una diferencia importante en la generación de residuos. Et rociar
poco abrasivo líquido deteriorará excesivamente las ruedas, mientras que la
sobreaplicación producirá un compuesto de residuos y creará la necesidad de una
limpieza adicional de la pieza. El uso de una pistola rociadora para rociar
abrasivos líquidos ha demostrado ser la técnica más eficaz para controlar el paso
con que se aplica.
Para utilizar
compuestos
de pulimiento
no grasosos
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
ensuciarán el baño. El flujo excesivo de agua aumentará el desgaste del abrasivo
y aumentará la frecuencia con que se reemplace.
LA REDUCCION
LA SUPERFICIE
.
DE LAS FUENTES EN EL ENCHAPADO
Y LOS PROCESOS RELACIONADOS
DE
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
comúnmente, al sugerir alternativas de procedimientos químicos o de
procedimientos de operación, es la de “Lpara qué cambiarlo si está
funcionando?“. Esta actitud podría llevara una operación frustrada, con un
aumento exagerado de los costos de disposición de residuos. El objetivo primario
es retar al pulidor de metal para que inicie una revisión de su operación. El éxito
que han logrado otros pueden servir de gran ayuda. La bibliografía contiene
referencias de numerosos casos de estudio.
LA SUSTITUCION
DE LOS PROCESOS
Las operaciones de enchapado son por su naturaleza más peligrosas para el
medio ambiente que muchas otras técnicas 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 sección anterior titulada
“las capas metálicas”. Además, la Tabla 4 hace referencia a algunos materiales
que se aceptan-como sustitución, para reducir o eliminar la toxicidad.
LA COMPRA, EL ALMACENATE
MATERIALES
Para cambiara
procesos menos
peligrosos
16
Y LA ADMINISTRACION
DE
Una forma importante para reducir la generación de residuos es la de controlar
adecuadamente los químicos que se usan en el proceso del acabado. Esto se
puede lograr estableciendo procedimientos de compra y control de materiales. El
inspector deberá determinar, como uno de los primeros pasos en una inspección,
hasta qué punto el pulidor de metales ha establecido o no procedimientos
relacionados a la compra de químicos. Es importante, por ejemplo, que todas las
compras de materiales las revise una persona o un grupo clave dentro de la
operación, antes de que se realice la compra. El proceso de aprobación deberá
determinar si los materiales que se evalúan contienen componentes peligrosos.
De ser así, se debe determinar el costo del tratamiento y de disposición de los
residuos generados, y añadirlo al costo de compra. Esto ayudará a la empresa a
evaluar el costo total de la compra de un químico. Es posible que muchos de los
materiales que se usan como sustitutos tengan un precio de compra mayor que el
LA MINIMIZACION
LIC RESIDUOS EN LA INDUSTRIA
DEL ACABADO
DE METALES
Tabla 4 - SUSTITUTOS
QUIMICOS
CONTAMINANTE
SUSTITUTO
OBSERVACIONES
Inmersión en fuego
(cianuro de sodio)
Acido muriático con
aditivos
De acción más lenta que
la sumersión en fuego
tradicional + Hz02
Bañodeenchapadode
cianuro de cobre
Sulfato de cobre
Tiene un poder de
lanzamiento excelente y
un acabado rápido,
brillosos y suave.
Probablemente el acero,
el zinc, o los metales de
base de estaño-plomo
necesiten un tratamiento
de cianuro de cobre.
Requieren una buena
limpieza previa. Los
procesos sin cianuro
eliminan la acumulación
de carbonato en los
tanques.
Decapado en ácido
crómico, desoxidantes,
baños que dan brillo.
Acido sulfúrico y peróxido
de hidrógeno
Sustituto no-crómico. No
humante.
Solución para evitar el
empañado con base de
cromo
Benzotriazole (solución en
metano1 0.1-l .O%) 0
apropiados para base
acuosa
Sustituto no-crómico.
Extremadamente reactivo,
requiere ventilación.
Limpiador de cianuro
Fosfato de sodio o de
amonio
Limpiador sin cianuro.
Buen desengrasante
cuando se usa caliente y
en baño ultrasónico.
Altamente básico. Puede
complicarse con metales
solubles si se usa como
enjuague intermedio entre
los baños 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.
Cianuro de estaño
Acido- cloruro de estaño
Funciona mejor y más
rápido que el químico
contaminante.
Enchapado con ácido
crómico
Enchapado con cromo
trivalente, o níquel brilloso
Reduce la exposición del
trabajador al cromo
hexavalente (que es más
peligroso).
Acido fluorhídrico en el
decapado y en el
desprendimiento
Sales de fluoruro
apropiadas
Reduce los peligros al
trabajador.
LAS ALTERNATIVAS
DE MlNlMlZAClON
DEL ACABADO
DE METALES
17
precio de los materiales que se usan actualmente, pero los costos de disposición
y de tratamiento pueden ser más bajos. El inspector deberá estimular a la
empresa de acabado de metales para que emplee la filosofía de examinar todos
los costos de un material, desde que aparece en la empresa hasta que acaba su
vida útil, cuando quiera que se evalúe la compra de un material.
Para Evitar la Degradación de los Materiales
Los materiales peligrosos que se han deteriorado por un almacenamiento
prolongado o los materiales que se han guardado más allá de su vida útil deben
tratarse como residuos peligrosos. Usted deberá estimular a los pulidores de
metales para que revisen su inventario y su política del uso de materiales.
Algunas sugerencias al respecto podrían incluir las siguientes: un seguimiento
estricto del inventario, minimizar el volumen de materiales en el inventario, y
adoptar una política de usar los materiales en el orden en que se compran.
Limitar el acceso que tienen los empleados a las materias
reduzca la generación de residuos por descuido. Además,
responsabilidad de mezclar los materiales para los baños
número limitado de empleados, asegurará la consistencia
el residuo.
primas probablemente
asignar la
de proceso a un
en las tandas y reducirá
El Manejo de Muestras
El pulidor de metales debe pedirle a los proveedores de químicos, muestras
pequeñas de químicos menos peligrosos que se puedan usar como sustitutos. El
pulidor de metales deberá también acordar por adelantado con el proveedor de
químicos devolverle a éste la porción de la muestra que no se use, ya que ésta
debe tratarse como un residuo peligroso. Se puede hacer una prueba en pequeña
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 pequeña escala hacen que el
proceso de selección sea mucho más fácil y menos costoso. Además, así no se
pierde tiempo valioso de la producción, y se puede volver a tratar un gran número
de piezas si el químico que se examina no produce resultados adecuados.
Los Derrames
La mejor manerà de reducir los residuos generados por los derrames es ofrecer
un programa de entrenamiento para el personal, sobre cómo manejar los
materiales y sobre los procedimientos apropiados para tratar los derrames.
Técnicas tan simples como el uso de caños, 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 líquido derramado de nuevo al
baño. Si se proporciona un espacio libre adecuado a la distancia entre la orilla
superior y el nivel del líquido dentro del tanque, se puede reducir los
desbordamientos durante el proceso. Con un paño 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 disposición. Sin embargo, los derrames deben ser
compatibles con el paño que se usa, éste y los demás artículos de limpieza deben
mantenerse separados. Además se puede sugerir el uso de bermas de
contención para las áreas de alta probabilidad de derrames.
LA MINIMIZACION
DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO
DE METALES
IIIIIIIIIIlIIIIIIIIIIIIII
Los derrames causados por fallas en el equipo se pueden evitar siguiendo
estrictamente los programas de mantenimiento preventivo.
Los Residuos y los Recipientes Vacíos
Para lograr que se use completamente el químico de un recipiente antes de abrir
uno nuevo, se debe controlar el acceso a las materias primas e instituir un
procedimiento de verificación para los recipientes vacíos. De esta manera, se
minimizarán los residuos y, si es apropiado, asegurará que se enjuaguen los
recipientes. Desafortunadamente, muchos proveedores no están dispuestos a
aceptar recipientes vacíos. Antes de comprarlos, intente un acuerdo por parte de
los proveedores para que acepten los recipientes vacíos.
Las Inspecciones
La implementación exitosa de las sugerencias que aparecen en esta sección
depende de una cuidadosa supervisión por parte del gerente del taller. Un
elemento clave de esta supervisión es una inspección programada con
regularidad. La inspección debe incluir el examen del equipo, tubería, áreas de
almacenaje de químicos, recipientes de químicos y de sus etiquetas, expedientes
del entrenamiento del personal, y la documentación del inventario de químicos.
LOS BANOS DE PROCESO
La Sustituciófi de Materiales
Los secuestradores (chelated) químicos se usan en muchos procesos para
aumentar la solubilidad de los metales en el baño. Esta clase de compuestos
incluye ácidos orgánicos, como el ácido cítrico, el ácido maléico y los ácidos
oxálicos y las aminas como la EDTA. En las soluciones alcalinas estos químicos
tienen una fuerte afinidad por los iones de metal y pueden sostener
concentraciones más altas de los metales en las soluciones. El problema con
estos químicos es el gran volumen de sedimento que se produce cuando se
tratan. El primer paso en el tratamiento de los químicos de los procesos de
secuestro (chelated) es el de ajustar el pH entre 3 y 5. Este proceso desactiva los
secuestradores (chelates) químicos y permite que los iones de metal se
precipiten. Esto generalmente se logra añadiendo sulfato férreo al metal
contaminado en una proporción 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.
Los químicos no secuestradores son una alternativa que se le puede sugerir al
pulidor de metal. El costo de estos materiales no secuestradores es un poco más
alto que la alternativa secuestradora (chelated), pero el volumen de sedimento
generado es bastante menos. El químico no secuestrador usualmente requiere
filtración continua, que costará entre $400 y $1,000 por tanque, además de los
costos de reponer los filtros y de mantenimiento. Con esta inversión mínima, el
pulidor de metales reducirá los desperdicios y bajará los costos de tratamiento, y
además es más probable que el líquido que ha sido tratado llene los requisitos del
sistema público 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 añada el metabisulfito
LAS ALTERNATIVAS
DE MINIMIZACION
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 más importante de este sistema es que las piezas enchapadas
tienden a aparecer más oscuras y menos brillosas que las piezas enchapadas
hexavalentes. A fin de cuentas, sin embargo, las desventajas de esta sustitución
las sobrepasan las ventajas, que incluyen la disminución del riesgo, costos
menores de disposición y mayor seguridad para el trabajador.
Uno de los materiales más 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 químicos alternos. Cuando se necesita
disponer de los baños que contienen cianuro, usualmente se tratan con
clorinación alcalina usando sales hipocloritas o gas clorino. Si se tratan cianuros
complejos, se debe usar el sulfido férreo para crear precipitación, con dicho
volumen alto de sedimento generado. Vea la Tabla 4 para alternativas ai cromo
hexavalente y a los cianuros.
.
Se ha demostrado que se puede enchapar al zinc y al cobre sin cianuro
exitosamente. La investigación se concentra en desarrollar un proceso práctico
para enchapar el cadmio sin cianuro. Los incentivos económicos de usar
procesos químicos 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 químicos de tratamiento.
Para Extender la Vida Util de la Solución
Use agua
desionizada
para componer
los baños
Agua
desionizada
Químicos
enchapada
Precipitantes
Los pulidores de metales también deben considerar métodos para extender la
vida de los baños de proceso, como una estrategia para reducir los desperdicios.
Mientras más tiempo se pueda usar un baño, menos serán los costos anuales de
tratamiento y de disposición. Se debe usar siempre agua desionizada en los
tanques de proceso y en los sistemas de disposición. El carbonato y el fosfato que
están presentes en el agua que sale del grifo reducen la eficiencia de las
operaciones de enjuague y reducen la vida de los baños de proceso. Los sólidos
en el agua del grifo también aumentan la cantidad de sedimentos peligrosos que
se crean. Los sistemas de desionización 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. Según pasa el agua del grifo por las
resinas, éstas absorben compuestos iónicos, purificando de esta forma el
abastecimiento de agua. El costo de instalación y de alquiler de un sistema de
desionización generalmente lo compensarán los costos reducidos que resultan de
la vida alargada de los baños de enjuague.
Un problema que se encuentra comúnmente en los baños alcalinos es la
acumulación de sales carbonatadas. Estas provienen de la disolución en los
baños del dióxido de carbono en la atmósfera. Las sales acumuladas, como
también otros compuestos de limpiar y de grabar, pueden interferir con la
eficiencia de los baños de proceso y reducir su vida útil. La eliminación de estos
precipitantes usando la filtración continua puede extender la vida útil del baño y
así reducir el desperdicio que se produce anualmente con este proceso.
20
LA MlNlMlZAClON
DEL ACABADO
DE METALES
Los baños de procesos se agotan en varias formas. Los químicos esenciales para
el proceso salen del baño en el arrastre que cubre las piezas; el agua se evapora
del baño, y los químicos contaminantes se introducen cuando las piezas no están
completamente enjuagadas. Volver a llenar el baño es una opción que el pulidor
de metales debe considerar antes de tirar el contenido del baño. Esto requiere
prácticas de supervisión simples como medir rutinariamente el pH y las
concentraciones del metal. Cuando la eficacia del baño disminuya, se puede tirar
parte del baño y añadirla agua fresca y químicos nuevos para reemplazar lo que
se ha perdido.
La introducción de contaminantes no se puede controlar simplemente añadiendo
más agua y más químicos. Eventualmente los niveles de contaminantes
aumentarán 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 útil del baño. Por ejemplo, el cobre puede
contaminar los baños de zinc y de níquel. Cuando esto ocurre algunos
enchapadores emplean un proceso de tratamiento que se llama falseado
electrolítico. Este proceso se basa en el hecho de que el contaminante, el cobre,
tiene un potencial electrolítico más bajo que el zinc o el níquel en el baño de
enchapado. Una placa electrolítica se coloca en el baño y se aplica una corriente
muy baja. Como el cobre, para ser reducido, requiere menos potencial eléctrico,
se esparce preferentemente en el panel. Reducir el cobre contaminante a niveles
aceptables puede tomar varios días, esto lo compensan las ventajas: una vida útil
del baño más larga y menos generación de desperdicios.
Mantenga
llenos los baños
en lugar de
vaciarlos
Elimine los
con taminan tes
de los baños
En otro ejemplo, el enchapador puede aprovecharse de la extrema insolubilidad
del plomo y de las sales de sulfido de cadmio. La vida del baño se puede extender
con tan solo añadirle sulfido férreo al baño de proceso y filtrar del baño 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 útil de
sus baños de proceso. Los análisis de laboratorio del tanque de procesos,
llevados a cabo periódicamente, ayudarán a entender mejor los químicos que se
emplean y cómo extender la vida de la solución del proceso.
La Reducción de la Solución Arrastrada
La reducción de soluciones de arrastre en los baños de procesos es una clave
para reducir los desperdicios en la’industria 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 solución arrastrada crea un flujo de
desperdicios que entonces debe ser tratado. Reducir el arrastre puede ahorrar
tanto en los costos de procesos químicos y en los costos de la disposición de
desperdicios, ambos de los cuales serán menores.
Al volumen de arrastre lo afecta el tamaño y la forma de las piezas, la viscosidad
del baño de proceso, y la concentración del baño.
Algunas piezas tienen superficies cóncavas, lo cual atrapa volúmenes
considerables de solución cuando se remueven del baño. El inspector debe
observar los procedimientos que usan los operadores cuando las perchas que
contienen las piezas se remueven de los baños. Intente determinar si con
simplemente virar, voltear o sacudir las perchas se puede lograr un drenaje
adicional de la solución del proceso. Asegúrese también 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
instalado un carril sobre los baños de proceso, en el que los operadores pueden
colgar las perchas para aumentar el tiempo de drenaje. Observe también la
velociad con la que se sacan las perchas del tanque. Mientras más lentamente
se saquen, más fina será la capa de arrastre que cubra las piezas.
.,.1<,.1;-.
,‘,,id, >
Mientras más alta sea la viscosidad del baño, más espesa será la capa de
arrastre que cubre las piezas. Hay varias maneras en que el pulidor de
metales puede reducir la viscosidad y el arrastre que resulta. Reducir la
concentración química del baño no sólo reduce la viscosidad, sino que
también reduce los costos de los químicos y del tratamiento, cuando se
tira el contenido del baño. El inspector deberá animar al pulidor para que
compruebe con concentraciones menores de químicos cuando formule
los baños de proceso, para determinar si esta opción es viable. Si se
reduce la calidad del producto, se le pueden añadir los químicos por
incrementos, hasta que se logre la calidad deseada. Es posible que esto
no sirva como alternativa si las especificaciones de los contratos requieren una
concentración mínima en el baño.
.~.>
Permita más
tiempo para el
drenaje
Otra forma de reducir la viscosidad de las soluciones de proceso es aumentar la
temperatura. Aunque la temperatura puede aumentar la eficacia de algunos
procesos de limpieza, también puede presentar un riesgo mayor para los
trabajadores, debido a emisiones más altas de contaminantes tóxicos en el aire,
como el cromo y el cianuro, y esto aumentará los costos de energía.
Use baños menos
viscosos
l
Otros métodos
para reducir
el arrastre
Se pueden duplicar los beneficios cuando se usan baños de altas temperaturas
en conjunto con tanques de arrastre. Se coloca un baño de arrastre al lado de un
baño de proceso y se llena con agua desionizada. Cuando las piezas se mueven
del baño de proceso y se escurren, se colocan en en tanque de arrastre.
Eventualmente se puede usar el contenido del tanque de arrastre como fuente de
solución para el tanque de proceso, luego de que se evapore para concentrar la
solución del tanque de arrastre, o se puede usar directamente. Los tanques de
arrastre pueden reducir hasta por un 50% los volúmenes de agua de enjuague y
los costos de los químicos.
Rociar con vapor y con aire bajo presión son formas muy útiles para reducir el
arrastre. Rociar con agua deionizado o con aire puede devolver al tanque de
proceso tanto como un 75% del arrastre. Típicamente el rocío de humedad se
coloca justo sobre la superficie del baño y funciona mejor cuando el paso de rocío
iguala el paso dè evaporación del tanque. El rocío con aire bajo presión, que
también se coloca sobre el tanque, reduce el arastre al restregar mecánicamente
el líquido adherido a la pieza. Sin embargo, cuando se usa aire suplido por un
compresor, es importante filtrar el aire apropiadamente para evitar que se
contamine con aceite el baño o la pieza. Además, es posible que en algunos
casos no sea deseable que la pieza se seque entre los diferentes pasos del
proceso. Estas dos técnicas de reducción del arrastre son muy eficaces y se
pueden instalar por aproximadamente $500 por tanque.
El uso de agentes de remojo puede reducir el arrastre hasta por un 50%. El
pulidor de metales debe de preguntarle al proveedor de químicos si se pueden
usar agentes de remojo en los procesos químicos que éste le suplee, y si no, si se
le pueden añadir agentes de remojo.
En algunos baños de enchapado se ha encontrado que los agentes de remojo no
sólo aumentan la calidad del acabado sino que también reducen la cantidad de
arrastre.
22
LA MINIMIZAClON
DE RESIDUOS EN LA 1NDUSTRIA DEL ACABADO
DE METALES
IIIIIIIlIIIIlllIIIIIIIIII
Los que manufacturan los procesos químicos pueden recomendar
concentraciones mayores que las que son necesarias para hacer un trabajo de
calidad. Mantener los baños con las concentraciones mínimas aceptables
reducirá la cantidad del arrastre. Los baños nuevos funcionarán con
concentraciones menores, que luego se pueden aumentar cuando se vuelvan a
llenar. El inspector deberá tratar de recalcarle al pulido! de metales la importancia
de estas medidas para reducir el arrastre, que empleadas independientemente o
en combinación son esenciales para lograr un programa eficaz de minimización
de desperdicios y que podrían de hecho reducir en gran medida los costos del
uso de agua y de tratamiento.
LOS SISTEMAS DE ENJUAGUE
El diseño y la revisión de los sistemas de enjuague se concentra en
la conservación del agua de desperdicio. Si el taller tiene suficiente
espacio, la instalación de un sistema de enjuague contracorriente de
etapas múltiples puede reducir el consumo de agua en hasta un
90%. Este sistema utiliza múltiples tanques de enjuague, a través de
los cuales se remoja la pieza en sucesión. El agua de enjuague
fresca fluye en el último de los tanques. El agua que se desborda de
cada tanque de enjuague fluye al próximo tanque de la fila, en
dirección contraria al movimiento de la pieza. El líquido que sale del
tanque de enjuague último se utiliza como fuente de solución para el
tanque de proceso o se recupera para el reciclaje, la recuperación
del recurso o eI tratamiento.
PVXQWJ
Agua de Tratamiento,
Aya de
Enjuague
deRecklaje0 de
Composición
Independientemente de que se use o no el enjuague de etapas múltiples, rociar
con agua antes de enjuagar y dejar escurrir la pieza reducirá de forma importante
el arrastre, permitiendo así reducir el paso de flujo del tanque o de los tanques de
enjuague.
del EnAo
Emplee sistemas
de enjuague
con fracortien te
Agitar el agua del tanque de enjuague o agitar a las perchas que sostienen las
piezas también aumenta la eficiencia del proceso de enjuague.
Se pueden usar válvulas de bloqueo ya ajustadas o válvulas con aperturas
restrictivas para controlar el flujo del agua.
PARA METORAR EL PROCESO DE LIMPIEZA
TRABAJO
DEL LUGAR DE
Eliminar el espacio entre los tanques o instalar tablas de drenaje para hacer correr
el arrastre de nuevo a los tanques cuando se mueven las piezas de un tanque a
otro, puede ayudar a evitar que se escurra al suelo el arrastre, lo cual de otra
forma pasaría por los desagües del piso durante las operaciones de limpieza.
LA REDUCCION DE LAS FUENTES DE MANUFACTURA
TABLERO DE CIRCUITOS IMPRESOS
DEL
Los procesos que se usan en el enchapado de superficies y los que se usan en la
manufactura del tablero de circuitos impresos (CP) son muy parecidos; por eso
esta sección se concentra en los aspectos de la reducción de fuentes que aplican
sólo a la manufactura del tablero de CP. Para información adicional sobre la
reducción de fuentes en la limpieza y en la preparación de superficies, en el
electroenchapado y en el enchapado sin electricidad, y en los sistemas de
LAS ALTERNATIVAS
DE MINIMIZAClON
DE RESIDUOS PARA LA INDUSTRIA DEL ACABADO
DE METALES
23
enjuague, vea las secciones que así se titulan en lo anterior sobre el enchapado
de superficies y sobre los procesos relacionados a ésta. La Tabla 5 señala los
químicos y los desperdicios que se generan como consecuencia en la
manufactura del tablero de CP.
LA SUSTITUCION
Se están
desarrollando
DE PRODUCTOS
El método convencional para fijar componentes a un tablero de circuitos requiere
que haya agujeros en el tablero. Se han desarrollado nuevas tecnologías para
montar en una superficie que permiten un área de contacto más cercana entre los
alambres de conección, y permitiendo así una reducción en el tamaño del tablero,
hasta llegara treinta y cinco por ciento del diseño convencional. Según disminuye
el tamaño de los tablero, la generación de desperdicios disminuye
conmesurablemente, con la excepción de los agentes desengrasantes como el
CFC-113. que se requiere en cantidades importantes mayores para limpiar
adecuadamente del tablero antes de montar las superficies. Cuando se ‘dentifique
un sustituto apropiado para el CFC-113, que agota el ozono; los impactos
relativos de esta tecnología serán menores que los de la tecnología tradicional.
nuevos
producíos
Battelle ha desarrollado una técnica que combina la moldura por inyección del
tablero con una técnica de electrodepósito de gran rapidez, que se usa para
producir un tablero de circuitos complejo sin la necesidad de usar ácidos para
grabar, reduciendo por lo tanto la generación de desperdicios.
l
LsLIMPIEZA
Y PREPARACION
DE LA SUPERFICIE
Aún y cuando es posible usar secuestradores (chelators) químicos en las
soluciones de procesos de manufactura del tablero de circuitos para aumentar la
solubilidad de los iones de metal, esta práctica ha sido restringida debido a
controles más estrictos sobre las aguas residuales. Esta práctica, cuando se usa,
tiene la necesidad de añadir agentes de reducción adicionales, tales como el
sulfato férreo, que causa la generación de bastante más sedimento. Es viable el
uso de las soluciones de proceso no-secuestradores o de un secuestrador
químico moderado tal y como el ácido etilenonediaminetetracético
(EDTA). Puede
que sean viables ácidos para grabar no-secuestradores tales como el
permanganato y el hidrógeno de peróxidokkido sulfúrico, pero su uso requiere
controles rígidos. Sin embargo, baños de proceso no secuestradores requieren
una filtración continua para controlar la acumulación de sólidos, una partida de
costos que deberá evaluar el pulidor, comparándola con los costos de
administración de los desperdicios.
LA IMPRESION
Utilice resinas
protectoras y la
impresión por
pantalla acuosas
DE PATRONES Y EL ENMASCARAMIENTO
El patrón deseado en un tablero de circuito se crea con la aplicación de un
material que resiste el enchapado. Estos materiales se llaman resinas protectoras.
Las resinas protectoras usadas convencionalmente deben ser procesadas y
desarrolladas con solventes orgánicos. Se encuentran disponibles resinas
protectoras acuosas procesables, lo cual resulta en una disminución de la
generación de desperdicios
Se recomienda la impresión por pantalla de los patrones de circuito en vez de la
fotolitografía, para eliminar la necesidad de relevadores. Las nuevas técnicas de
impresión por pantallas de alta resolución han aumentado la aplicabilidad
potencial de este enfoque alterno.
24
LA MINIMIZACION DE RESIDUOSEN LA 1NDUSTRlA DEL ACABADO DE METALES
Tabla 5
FUENTE DEL
DESPERDICIO
LimpiezaIpreparación
desperdicio
del
Applicación de catalizador/
Enchapado sin electrodos
.
DESCRIPCION
DEL DESPERDICIO
COMPOSICION
DEL DESPERDICIO
1. Monopattículas de
suspensión de aire
2. Vapores ácidos/
vapores orgánicos
3. Solución ácida/
alcanados, álcali
4. Solventes halogenados
gastados
5. Agua de enjuague
residual
Materiales del tablero,
materiales de lijar,
metales, fluoruro, ácidos
solventes halogenados
gastados
1. Baño de
electrodo
2. Solución
gastada
3. Solución
4. Agua de
residual
Acidos, óxido de estaño,
paladio, metales
complejos, agentes
secuestradores
cobre sin
gastado
catalista
ácida gastada
enjuague
Impresión de patrones/
enmascarar
1. Solución de desarrollo
gastada
2. Solución para eliminar
la recina protectora
gastada
3. Solución de ácido
gastada
4. Agua de’enjuague
residual
Polímeros de vinilo,
hidrocarburos, solventes
orgánicos, álcali
Electroenchapado
1. Baño de enchapado
gastado
2. Agua de enjuague
gastada
Cobre, níquel, estaño,
estaño/plomo, oro,
fluoruro, cianuro, sulfato
Grabado
1. Acido para grabar
gastado
2. Agua de enjuague
residual
Amonio, cromo, cobre
hierro, ácidos
LAS ALTERNATIVAS
DE MINIMIZAClON
DEL ACABADO
DE METALES
25
El Grabado
Se debe explorar el potencial de usar hojas de cobre más finas. Esta alternativa
reduce la cantidad de cobre que se produce durante el proceso de grabado.
Explore el uso de ácidos para grabar no secuestradores (non-chelated). El
persulfato de sodio y el peróxido de hidrógenokido
sulfúrico son ácidos para
grabar no secuestradores leves que pueden ser utilizados para reemplazar el
ácido para grabar secuestrador, el persulfato de amonia.
El uso de ácidos para grabar que no usan cromo, como el clorido férreo o el
persulfato de amonia resultará en desperdicios menos tóxicos.
Muchos manufactureros han cambiado al enchapado de patrón en vez de por
panel. Este cambio reduce la cantidad de cobre que debe eliminarse con el
grabado, reduciendo así el volumen y la toxicidad del desperdicio. Este cambio no
es posible en toda instancia, pero debe aprovecharse siempre que sea posible.
El enchapamiento aditivo del tablero en vez del método convencional de
substracción, elimina la necesidad de usar ácidos para grabar. Sin embargo, las
técnicas aditivas actuales requieren el uso de resinas protectoras procesables en
solventes y los baños que quedan como consecuencia contienen cobre de gran
complejidad, lo cuál podría complicar el tratamiento de las aguas residuales.
EL RECICLAJE Y LA RECUI’ERACION DE LOS RECURSOS EN
LA LIMPIEZA Y EN EL DESPRENDIMIENTO
veriyqw los
reglamentos
Espirales
de condulsacián
enfriados
Aún y con un esfuerzo significativo en la reducción de las fuentes, la mayoría de
los pulidores de metal continuarán generrando desperdicios. Existen muchas
opciones para recobrar metales valiosos de entre estos desperdicios. Cualquier
tipo de tratamiento que vaya más allá de la simple neutralización o del ajuste del
pH requiere, bajo el RCRA o bajo las leyes del estado de California, un permiso
de tratamiento, almacenaje, y de disposición. Las actividades de tratamiento que
no requieran un permiso del RCRA podrían ser elegibles para ser incluídas en el
permiso del estado de California de un program de reglamento el cual podría estar
exento de requisitos para obtener permisos. Sin embargo, un permiso por regla
aún implica notificaciones públicas y a agencias y seguridad financiera. El
generador, antes de considerar el reciclaje en el sitio o fuera del sitio, deberá
verificar las leyes de reciclaje para asegurar el cumplimiento. Los requisitos de tal
exención son muy específicos y se determinan caso por caso.
EL RECICLATE DE LOS SOLVENTES
Fondo
cbd dambique
Si es inevitable usar solventes, la mejor estrategia para administrar los
desperdicios es reciclarlos con equipo de destilación en el mismo lugar en que se
usan. Este equipo puede manejar cantidades tan pequeñas como cinco galones.
Si el operador de la planta no quiere comprar o alquilar el equipo para usar en la
planta, entonces como último recurso se debe recurrir al reciclaje fuera de la
planta. Hay que tener cuidado para evitar mezclar y así contaminar aún más los
solventes. Los solventes mezclados son difíciles y a veces imposibles de reciclar
y deben incinerarse.
EL RECICLATE DE LIMPIADORES
DE BASE ACUOSA
El reciclado de limpiadores de base acuosa es posible cuando no hay emulsión
que evita la separación del aceite. Se han demostrado sistemas de cadena
cerrada para tratar los residuos del decapado ácido. Recientemente se ha
26
LA MINlMIZAClON DE RESIDUOSENLA INDUSTRIA
,
DEL ACABADO
DE METALES
IIIIIIIIIlIIIIIIIIIIIIIII
procesado el licor de decapado gastado a través de una membrana bipolar, lo
cual resulta en un licor de decapado regenerado y en un filtrado que contiene los
metales precipitados.
EL RECICLAJE Y LA RECUPERACION DE RECURSOS EN EL
ENCHAPADO DE SUPERFICIES Y EN PROCESOS
RELACIONADOS
LA RECUI’ERACION
Y REUTILIZACION
DEL MATERIAL
Según han aumentado los requisitos reglamentarios para los residuos del
enchapado, los métodos de recuperación que antes no eran económicos se han
convertido en viables, particularmente para las empresas grandes. Aunque las
pequeñas empresas no puedan implementar estas tecnologías en la planta
misma, se les debe informar sobre los métodos relativos de estas alternativas
para que puedan tomar las decisiones apropiadas con relación al tratamiento
fuera de la planta.
Las tecnologías disponibles son: 1) la evaporación, 2) la osmosis inversa, 3) el
intercambio de iones, 4) la recuperación electrolítica, y 5) la electrodiálisis.
La Evaporación
La evaporación se usa para reducir el volumen de una fuente de residuos para
luego tratarlo 0 para concentrar suficientemente un contaminante como para
usarlo como materia de trabajo.
Los sistemas de evaporación atmosférica no pueden recobrar el agua vaporizada
como lo hacen los sistemas cerrados a vacío, pero son considerablemente menos
costosos. La mayor desventaja de los sistemas de evaporación es la demanda de
energía. Véase la Figura 4.
Baño de
enchapado
Enjuague
coníracorriente
Agua de enjuague
de 3 etapas
usada
1
,
EL SISTEMA DE EVAPORACION
Figura 4
LAS ALTERNATIVAS
DE MlNlMlZACION
DEL ACABADO
DE METALES
27
Bañode
Enjuague
enchapado
contracorriente
Material
de 3 etapas
concentrado
v
Material que se envía
para el tratamiento
de desperdicios
EL SISTEMA DE OSMOSIS INVERSA
Figura 5
.
La Osmosis Inversa
Durante mucho tiempo se ha usado la tecnología de la osmosis inversa (RO) para
recuperar los químicos de enchapado del agua de enjuague y también para
purificar las aguas residuales mezcladas para luego volverlas a usar. Se usa más
comúnmente para purificar el agua de enjuague de los baños de proceso de ácido
de níquel. El agua se devuelve al tanque de enjuague mientras que las sales de
níquel se usan para rellenar el tanque de enchapamiento. Este método requiere
hacer pasar por una membrana
semipermeable, bajo presión de
Agua que entra, Iones B+
entre 200 y 1200 libras por
pulgada cuadrada (psi), aguas
con gran contenido de metal. La
membrana es impermeable para
la mayoría de los sólidos
disueltos. El operador debe
evaluar cuidadosamente el tipo de
membrana y el diseño del módulo
Zona activa de
para asegurarse de que la unidad
intercambio de
se desempeñe adecuadamente y
que quepa en el espacio
adjudicado. Este método no es
adecuado para los compuestos
que tienen un alto potencial de
oxidación (ej., el ácido crómico) y
debe añadírsele un tratamiento de
Agua tratada, iones A+
carbón activado, si están
Leyenda:
presentes elementos orgánicos
B = Iones B+
no-ionizados. Los costos de
@ = Resina que contiene iones B+
energía son altos debido a las
@ = Resina que contiene iones A+
altas presiones que se requieren.
A = Iones A+
Figura 6
Vea la Figura 5.
28
LA MlNlh&ZAClON
DE RESIDUOS ENLA INDUSTRIA
DEL ACABADO
DE METALES
El Intercambio
de Iones
El intercambio de iones es también útil para recuperar el arrastre de las aguas de
enjuague. Este proceso ofrece iones de substancias no peligrosas que se
encuentran dentro de la resina de intercambio, a cambio de los metales del agua
de enjuague. Las partículas sólidas de intercambio de iones en las resinas son o
bien zeolitas inorgánicas que están presentes naturalmente, o son las resinas
orgánicas sintéticas que se usan comúnmente. Este sistema es adecuado para
los enjuagues de ácidos de cromo y se usa para recuperar varios metales (ej., Ni,
Cu, Ag) en la forma de soluciones concentradas, para devolverlas al proceso. Sin
embargo, para hacer esto se deben segregar las aguas de enjuague. Este
método es generalmente menos delicado que el de la osmosis inversa. Puede
también ser útil para eliminar/recuperar el aluminio, el arsénico, el cadmio, el
cobre, y el cianuro. Por otra parte, las unidades de intercambio de iones requieren
una cuidadosa supervisión y pueden añadir más residuos al tratamiento de las
aguas, debido a las grandes cantidades de soluciones que se han usado para
regenerar y para lavar. Vea la Figura 6.
La Recuperación Electrolítica
La recuperación electrolítica captura el metal en una solución, enchapándola
sobre una fina hoja nueva hecha del metal que se recupera, o sobre una hoja de
acero inoxidable, que sirve así de cátodo en el tanque. El producto de este
proceso es una plancha de metal sólida, que se puede reciclar o usar como un
ánodo en un tanque de electroenchapado. Esta tecnología, que también se llama
“electrowinning”, se aplica al agua de enjuague y a los baños de proceso
gastados. Esta técnica requiere la segregación del agua de enjuague para evitar
que se contamine el ánodo con los metales mezclados.
l
La Electrodiálisis
La electrodiálisis emplea membranas seleccionadoras para separar los aniones y
los cationes de las aguas de enjuague. Cada componente se puede luego
devolver al tanque apropiado. Vea la Figura 7.
LA REUTILIZACION
DEL AGUA DE ENTUAGUE
Considere la posibilidad de usar el agua de enjuague, después de la limpieza con
ácido, como el agua que compone los tanques de enjuague para después de la
limpieza con compuestos alcalinos. Este método deberá alargar la vida del agua
de enjuague y mejorará el enjuague de la pieza que se limpia con compuestos
alcalinos, al reducir la viscosidad de la capa de arrastre. Las normas que
especifican la calidad de la pieza determinarán si este método de reciclaje
funcionará o no, ya que produce depósitos de sal en la pieza (ej., manchas).
El agua de enjuague final o crítica podría ser suficientemente limpia para usarse
como el agua que compone los enjuagues que requieran menos eficiencia. (Vea
los comentarios sobre los sistemas de enjuague en la sección sobre la reducción
de las fuentes de residuos).
LAS ALTERNATIVAS
DE MlNlMlZAClON DE RESIDUOSPARA IA INDUSTRIA
DEL ACABADO
DE METALES
29
Fuente
4
Purificada
1
(va a los
tanques de
enjuague)
*
o-
Vapor
Concentrado
(va al baño de
enchapado)
-0
Anodo
Cátodo
Agua de Enjuague
Contaminada
Leyenda:
M+ = Cationes
X- = Aniones
Membrana Seleccionadora
de Cationes
Membrana Seleccionadora
de Aniones
iA ELECTRODIALISIS
Figura 7
EL RECICLAJE Y LA RECUPERACION DE RECURSOS EN LA
MANUFACTURA DEL TABLERO DE CIRCUITOS IMPRESOS
Hay varias oportunidades para recuperar metales de las soluciones que tienen
que ver con la manufactura del tablero de circuitos impresos, además de los
métodos que ya se describieron para electroenchapado.
El cobre de los baños de grabado se pueden recuperar, purificar y usar como
material para los baños de electroenchapado,
El cloruro cúprico para grabar, que se convierte a cloruro cuproso al reducir el
cobre grabado, puede regenerarse mediante la clorinación directa. Esta es una
idea nueva, el equipo y la tecnología no están disponibles actualmente.
La recuperación de formas metálicas de cobre, plomo, y estaño han sido
demostradas al pasar residuos por un reactor de intercambio que contiene
aluminio, el cuál por tener un potencial más alto de oxidación desplaza los
metales.
30
LA MlNlMlZAClON DE RESlDUOS EN LA LVDUSTRlA DEL ACABADO DE METALES
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LAS ALTERNATIVAS
DE MlNlMlZAClON
DE RESlDUOS PARA LA INDUSTRIA
DEL ACABADO
DE METALES
31
IIIIIlIIIIIIIIIlIIIIIIIII
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32
LA MlNIMlZACION
DEL ACABADO
DI: METALES
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IIIIIIIIIIIIlIIIIIIIIIIII
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LAS ALTERNATIVAS
DE MINIMIZAClON
DEL ACABADO
DE METALES
33
IIIIIIIIllllllIIIIIIIIIII
.
34
LA MlNlMIZAClON DE RESIDUOS EN LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES
IIIIIIIIIIlIlIIIIIIIIIIII
GLOSARIO
Activación
(Activation)
El proceso de eliminar el último rastro de óxido y una fina capa del metal del
mismo para asegurarse de que la superficie que se enchapa sea
electroquímicamente activa. (Vea “grabado”).
Agentes Humectantes (Wetting Agents)
Químicos que reducen la tensión superficial del agua, lo cual permite que ésta
corra entre las piezas sin aglutinarse.
Aleación (Alloying)
Es añadir un metal a otro metal, a un material que no es metal, o a
combinaciones de metales. Por ejemplo, el acero es una aleación de hierro y
carbón. Para impartir características específicas como la fuerza 0 resistencia a
la corrosión se le añaden otros metales al acero.
“Alocrom”
Un proceso apropiado que se aplica al aluminio y a sus aleaciones para
mejorar la resistencia a la corrosión 0 para preparar superficies para la pintura.
El tratamiento produce un óxido de aluminio adherente con algo de cromato
absorbido.
.
Amalgamar
(Amalgamating)
Un proceso en el que se forman aleaciones con mercurio, como el oro, la plata,
el hierro, el cobre, y el aluminio. Debido a la toxicidad del mercurio está
declinando el uso de esta práctica.
Anodizado
(Anodizing)
Un proceso que generalmente se aplica al aluminio y a sus aleaciones para
producir una película de óxido adherido que imparte resistencia a la corrosión o
endurecimiento a la superficie.
Barnizado (Lacquering)
Término que se refiere al aplicar-un barniz claro y no poroso para proteger una
superficie. La mayoría de los barnices son materiales de base de celulosa
disuelta en un solvente. Generalmente se aplican con rociador o con brocha. El
solvente se evapora dejando en la superficie del metal los restos de una capa
fina de celulosa.
Borurizar (Boriding)
Un proceso de altas temperaturas
aceros blandos bajos en carbón.
usado para endurecer la superficie de
Broncear (Bronzing)
Un proceso químico que generalmente se le aplica al acero para impartirle la
apariencia del bronce (cloruro de antimonio en ácido clorhídrico seguido por
cloruro de amonio en ácido acético diluido). La película de “bronce” que se
produce no resiste la corrosión como el bronce verdadero.
LAS ALTERNATIVAS
DE MINIMlZACION
DEL ACABADO
DE METALES
35
Carbonitruración
(Carbonitriding)
Una técnica para el acero, de endurecimiento de la superficie, en la cual un
hidrocarburo (por ej. propano, butano) y el amonia se inyectan en un horno
(entre 750 y 800 “C) en el que se encuentra la pieza. El carbón atómico y el
nitrógeno que se producen reaccionan con el hierro de la superficie para formar
carburos y nitruros de hierro.
Carburizar (Carburizing)
Un proceso que se utiliza para ciertos tipos de acero dúctil que aumenta el
endurecimiento de la superficie entre dos y seis veces. Generalmente se lleva
a cabo en una caja resistente al calor y que contiene una atmósfera de
monóxido de carbono, dióxido de carbono, vapor de agua, metano, hidrógeno,
y butano en proporciones correctas y que se calientan a 900 “C.
Cobrizado (Copper Plating)
En las industrias de circuitos impresos y en la industria eléctrica decorativa, el
cobre se electrodeposita por su conductividad . Hay cuatro tipos básicos de
soluciones de enchapado de cobre; el sulfato de cobre, el cianuro de cobre, el
pirofosfato de cobre y el fluorborato de cobre.
.
La técnica más antigua emplea el sulfato de cobre (200 g/l), el ácido sulfúrico
(30 g/l) y el potasio (12 g/l). Las soluciones modernas usan aditivos, lo cuál
hace posible enchapar a temperaturas más altas y con una acción de alta
“nivelación”.
Con frecuencia se emplean soluciones de cianuro de cobre cuando se enchapa
el acero. Esto produce una película espesa, densa y no porosa. Una solución
típica de cianuro de cobre contiene cobre (8 g/l), y cianuro de sodio libre (5 gil).
Como sucede con el cianuro, las soluciones de pirofosfato de cobre se pueden
usar para enchapar acero, siempre que se le dé un “golpe” inicial antes del
enchapado. Usualmente la solución de “golpe” contiene cobre (5 grnil),
pirofosfato (60 gm/l), oxalato (5gm/l) y cloruro (lOgm/l). Se puede calentar
hasta 50°C. Luego del “golpe” las piezas se colocan en una solución patrón de
enchapado de pirofosfato que contienen cobre (20 gll), pirofosfato (160 g/l),
oxalato (17 g/l) y amonia (6 g/l). El pH del baño se debe mantener a 8.4.
Generalmente los aditivos dan un buen “nivelado”. Las soluciones de
pirofosfato requieren un control cuidadoso y son más costosas que otras
alternativas, pero producen un depósito brilloso y denso con un buen poder de
lanzamiento.
Las soluciones de fluorborato de cobre se emplean cuando se necesita una
rápida acumulación de depósito. Generalmente se requiere’un control de
laboratorio estricto para lograr una eficiencia óptima de enchapado. Una
solución típica contiene cobre (120 g/l), ácido fluorbórico (30 g/l), y se opera a
45°C.
Color por anodizado (Color Anodizing)
Este proceso solo se usa para el aluminio y sus aleaciones donde se usan
tintas para darle color a la película anódica. El proceso anódico produce una
película porosa que cuando está fresca absorbe tintas. La anodización se lleva
a cabo usando el proceso de ácido sulfúrico. Al terminar la anodización, las
piezas se enjuagan en agua fría y se ponen en una solución de tinta. Luego de
teñirse, las piezas se enjuagan de nuevo en agua fría y se sumergen en agua
36
LA MINIMIZACION
DEL ACABADO
DE METALES
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIllllll
hirviendo. El calor sella la película anódica y la superficie queda coloreada
permanentemente.
Coloreado
de
Metal
(Metal
Coloring)
Tintas que se aplican luego de anodizar o enchapar piezas para diferenciarlas
por el color (por ej. para identificarlas).
Corrosión (Corrosion)
La corrosión se produce en algún momento en todos lo metales y se puede
dclasificar en cuatro formas básicas. La oxidación a temperatura de ambiente,
la forma más común, es más notable en las aleaciones de acero moderadas y
bajas. El proceso se acelera dramáticamente al añadir pequeñas cantidades de
contaminantes como el cloruro, el sulfato, y el fluoruro.
Los metales, al exponerse a temperaturas altas, casi invariablemente producen
oxidación en la superficie del metal. La corrosión química se debe al ataque del
ácido o de compuestos alcalinos que disuelven la superficie del metal. La
corrosión electrolítica ocurre cuando dos metales con potenciales eléctricos
diferentes entran en contacto el uno con el otro. Este tipo de corrosión se
presenta en la corrosión de la mayoría de los aceros.
Cromado (Chromium
Plating)
Generalmente este electrodepósito de cromo se aplica al acero en todas sus
formas. Usualmente se hace con propósitos decorativos (el cromo brilloso) o
para proporcionar una superficie dura (el cromo duro). La plancha de cromo
casi siempre se deposita encima de un depósito de níquel. El depósito de
níquel suple la resistencia necesaria contra la corrosión.
Las soluciones de enchapado de cromo contienen ácido crómico (500 g/l) y
ácido sulfúrico (5 g/l). Algunas veces se usan los aditivos adecuados para
aumentar el poder de lanzamiento, para regular la solución y para ayudar a la
distribución de la corriente.
Cromar (Chromizing)
Tratamiento que sólo se aplica al acero moderado y bajo. Es un proceso de
difusión de la superficie el que se forma la aleación del cromo con hierro para
dar una capa rica en cromo.
Las piezas perfectamente limpias se colocan en una caja resistente al calor con
polvo de un compuesto inestable de cromo. Cuando se calienta la caja sobre
1000 “C, el cromo se descompone en un estado activo que reacciona con el
hierro para producir una aleación. Mientras más tiempo se retiene la pieza en la
caja caliente, más profunda es la penetración de la aleación de cromo.
Cromodizado
(Cromodizing)
Nombre que se le ha dado a la cromado del acero, en que se forma una
película de cromato de hierro en la superficie. La protección contra la corrosión
que proporciona este tratamiento es de orden muy bajo. Probablemente la
‘Yosfatación” y el aceitar proveen una resistencia superior a la corrosión sin el
uso del cromo.
LAS ALTERNATIVAS
DE MINIMIZAClON
DEL ACABADO
DE METALES
37
Decapado (Pickling)
Tratamiento químico que quita el óxido y la escama de la superficie de un
metal. La mayoría de las veces se refiere al uso del ácido sulfúrico o clorhídrico
para quitar las escamas formada en las aleaciones blandas y bajas de acero
durante las operaciones de formación en caliente. El tratamiento del acero
inoxidable o de las aleaciones de alta concentración de níquel se hacen con el
ácido fluorhídrico, un material que debe ser manejado con extremo cuidado.
Delustrar (Frosting)
Tipo de acabado de metales en que se produce un acabado mate fino
empleando técnicas cómo grabar en ácido, sopletear, raspar usando una
brocha o rotar en barriles.
Depósito al Vacío Wacuum Deposition)
Proceso bajo el cual ciertos metales puros se depositan en un substrato. La
técnica se basa en el hecho de que en un recipiente cerrado a vacio los
metales puros se pueden vaporiiar a temperaturas bajas. El vapor del metal se
condensara uniformemente en la superficie, obteniéndose una capa metálica.
El aluminio es el metal que mejor se deposita; produciendo un acabado de alta
reflexión.
Desengrasado (Degreasing)
.
Forma de limpieza que generalmente usa solventes clorinados. En su forma de
uso más común, se calienta un solvente líquido en un recipiente con tapa
abierta hasta su evaporación. El vapor se mantiene en el recipiente por medio
de una espiral de enfriamiento que corre alrededor del interior del recipiente, a
poca distancia del borde. Esta zona fría hace que vapor se condense y que
regrese al pozo colector para volverse a evaporar. Es por esto una forma de
destilación continua.
Cuando se coloca en el recipiente cualquier componente frío, el vapor se
condensa inmediatamente en la superficie. El solvente condensado disuelve
cualquier grasa en la superficie, el solvente acarrea la suciedad al pozo
colector.
Desengrasado al Vapor (Vapor Degreasing)
Ver “Desengrasado
Desengrase con Solventes (Solvent Degreasing)
Ver “Desengrasado
“.
Desescamado (Descali@
Témko que describe un proceso para eliminar las escamas aplicable a
cualquier material. Las escamas se producen generalmente durante la
manufactura o el almacenaje y pueden ser tan obvias como el herrumbre, las
escamas (millscale), o pueden ser muy discretas. Hay varios métodos para
desescamar, incluyendo el sopleteado, el decapado, el tratamiento de hidruro
de sodio ácido o alcalino, y el pulido.
Desescamado Alcalino (Alkaline
Descaling)
Un proceso químico para eliminar las incrustaciones. Una solución típica para
desescamar utiliza la sosa caústica con aditivos como detergentes y agentes
secuestradores.
38
LA MINlMlZACION
DEL ACABADO
DE METALES
IIIlIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
Desescamado con Acido (Acid Descaling)
Este es el nombre alterno para “decapar” (pickling), un proceso que utiliza
ácido para disolver el óxido y la costra.
Detención (Stop-off)
Método para proteger determinadas porciones de la superficie de la pieza de
los procesos químicos. Se aplican ceras, barnices o cintas especiales para
evitar el ataque, o la deposición química.
Dorado (Gilding)
Proceso para cubrir con oro la superficie de otro metal de base. El oro en
hojas, que es una capa golpeada o enrrollada tan finamente que es porosa
ante la luz, se pega o se golpea al artículo que se va a dorar. Un método
similar emplea una mezcla de polvo de oro fino con un líquido solvente
flamable y se aplica como pintura al artículo. Se permite que el solvente se
evapore 0 en algunos casos se incinera.
Dorado Electroenchapado (Gold Electroplating)
El oro tiene dos propiedades específicas valiosas para su uso industrial y
comercial, su gran resistencia a la oxidación y la corrosión y que mantiene su
atractivo aspecto.
En la actualidad, el oro se usa mucho en el campo electrónico. Aún y cuando el
oro tiene una conductividad de tan sólo el 60% de la del cobre, tiene la ventaja
de que se mantendrá esa conductividad a través de una gran variedad de
condiciones.
Tradicionalmente el oro ha sido enchapado en soluciones de gran
concentración de cianuro, que frecuentemente se obtiene el cianuro de oro
sumergiendo el oro en el cianuro, esta solución se puede luego usar como
electrolito con un ánodo inerte.
La ventaja más importante que tiene el dorado electrolítico sobre otros métodos
de aplicación de oro a las superficies, es que las capas electroenchapadas no
tienen poros como las capas doradas. Esto alarga la vida y aumenta la
resistencia a la corrosión.
Dorado en Fuego (Fire Gilt Process)
En este proceso, que se limita a la industria de la joyería, se frota el oro
disuelto en mercurio (amalgama en oro) sobre la superficie que se va a
enchapar. Cuando el artículo se calienta, se elimina el mercurio dejando una
capa fina de oro. El proceso representa un peligro de salud considerable,
debido a la emisión del vapor de mercurio.
Electrogalvanizar
(Electrogalvanizing)
Ver “Zincado”
Electrolimpieza
(Eletrocleaning)
Proceso de limpieza electroquímico en el que primero se convierte una pieza
en el cátodo de una celda electrolítica. Al aplicar una corriente, se genera el
gas hidrógeno por la electrólisis del agua en la superficie de la pieza,
produciendo así una eficiente acción de restregado. Una vez que termina el
tratamiento inicial como cátodo, se invierte el circuito para que las pieza se
conviertan en el ánodo. El gas de oxígeno, el cual se genera en la superficie,
produce la acción limpiadora final.
LA.5 ALTERNATIVAS
DE MlNIhUZACION
DE RESIDUOSPARA LA INDUSTRIA DEL ACABADO DE METALES
39
IIIIIIIIIIIIIIIIIlIllIIII
Electro-Osmosis
(Electro-osmosis)
Ver “Osmosis inversa”.
Electroplastia
(Electroforming)
Forma especial de electroenchapado que se utiliza cuando se requieren formas
completas y depósitos de metales bastante finos. Los moldes de plástico, de
cera, o algunas veces de metales con la aplicación de polvo de carbón o metal
se convierten en conductores y se enchapan con métodos convencionales.
Generalmente se seleccionan para enchapado el níquel, el cobre o los metales
preciosos. Generalmente al terminar el proceso de enchapado se remueve el
molde empleando uno de los numerosos métodos, dependiendo del material
del molde.
Enchapado con Indio (Indium Plating)
El indio es un metal no muy diferente al plomo pero con una fricción y
propiedades de resistencia a la corrosión únicas. De hecho, el único propósito
del enchapado con indio es mejorar las características de fricción a normas
muy altas.
Enchapado con Soldadura (Solder Plating)
‘
Término se utiliza para el depósito de una aleación de 60% de estaiio y 40%
de plomo, que se usa comúnmente en la industria eléctrica y electrónica. Esta
aleación tiene dos características valiosas, la resistencia a la corrosión y la
soldabilidad.
Una solución de plateado típica contiene estaño (ckwuro estannoso, 55 gA),
plomo (25 g/l), y ácido fluorbórico libre (40-100 g/l). Para reducir la cantidad de
depósitos granulados se añaden a la solución aditivos orgánicos como el
pegamento.
Enchapado de Cromo Brilloso (Bright Chrome Plating)
Enchapado de cromo decorativo depositado directamente
substrato de níquel.
en una placa de
Enchapado de Cromo Duro (Hard Chrome Plating)
Ver “Cromado”.
Enchapado de Estaño (Contact Tin Plating)
Forma de enchapado sin electricidad que se usa comúnmente en
circuitos impresos y en las industrias electrónicas en general para
soldabilidad de la piezas. Se sumergen las piezas en una solución
caliente que contiene compuestos inestables de estaño. El estaño
en la superficie de las piezas.
el tablero de
mejorar la
química
se reduce
Enchapado de Plomo (Lead Plating)
Enchapado de plomo no tiene muchos usos comunes, con la excepción de la
producctin de electrodos para baterías de plomo ácidas. El acero que ha sido
enchapado con plomo es mecánicamente mucho más fuerte y ligero que el
mismo espesor del plomo duro. También se usa con una capa base para el
enchapado con indio. Las soluciones de enchapado con plomo contienen
aproximadamente 1 OO g/l de plomo y 40 g/l de ácido fluorbórico.
40
LA MJNIzMlZACJON
DE RESIDUOS EN LA JNDUSTKJA
DEL ACABADO
DE METALES
Enchapado “Kanigen” (Kanigen Plating’?
El primer proceso propietario para el niquelado sin electricidad. Para más
información ver “Niquelado sin Electricidad”.
Enchapado por Inmersión
(Immersion
Plating)
Técnica de enchapado similar al enchapado sin electricidad, en el que se
recubre un metal más electropositivo que ha sido disuelto en un electrolito, a la
superficie de una pieza de metal menos electronegativa. Se usa el término
enchapado de inmersión cuando se detiene el proceso una vez que se obtiene
un depósito.
Este proceso es diferente al enchapado sin electricidad, en el que el metal
continúa depositándose mientras la pieza permanece en la solución.
Enchapado
Sin
Electricidad
(Electroless
Plating)
Cuando un metal se sumerge en una solución de otro metal que tiene un
potencial de electrodo mayor, el metal disuetto desplazará en la superficie de la
pieza al metal de potencial menor. El mejor proceso de enchapado sin
electricidad que se conoce se produce cuando el acero se coloca en una
solución de sulfato de cobre. El cobre se enchapa sin la aplicación de una
corriente eléctrica externa.
El aluminio que en la electrólisis convencional rápidamente forma el óxido de
aluminio, se enchapa con zinc empleando otro proceso de enchapado sin
electricidad. Entonces puede electroenchaparse el depósito de zinc empleando
técnicas convencionales.
Endurecimiento
de la Superficie (Surface Hardening)
Término general que se refiere a los métodos utilizados para hacer que las
superficies de las piezas de acero sean mecánicamente más duras que su
interior. Ver también: “Nitrurizado”, “Carburizado”, “Endurecimiento con
Cianuro”, “Carbonitrurizado”.
Envidriamiento
de Hidrógeno
(Hydrogen Embrittlement)
Defecto que ocurre durante el proceso de electroenchapado. Se produce
hidrógeno atómico en el cátodo de la pieza que se está enchapando. Este
hidrógeno atómico es extremadamente reactivo y tiene la capacidad de entrar
en los intersicios del metal. Como es inestable en su estado atómico, el
hidrógeno se combinará con otros átomos tan rápido como sea posible, para
formar hidrógeno molecular. Este hidrógeno molecular, por tener una unidad
de volumen alto, ocasiona presión interna en el metal enchapado.
Fosfatación (Phosphating)
Se refiere a un proceso por el cual la superficie de una pieza de acero se
convierte en fosfato de hierro, usualmente como preparación para la pintura.
Antes de fosfatarse, la superficie debe estar libre de herrumbre y de escamas.
Usualmente esto se logra por medio del decapado ácido, mecánicamente con
brocha de alambre o con el sopleteado.
Fosfatar toma relativamente poco tiempo, usualmente entre cinco y veinte
minutos. Las soluciones se mantienen entre 60% y 90°C. Generalmente las
piezas se pintan o se croman dentro de 24 horas despues del tratamiento, ya
que la resistencia a la corrosión impartida por la fosfatación es pobre.
LAS ALTERNATIVAS
DE MINIMIZAClON
DEL ACABADO DE METALES
41
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIlIIIII
Fosfatado de Zinc (Zinc Phosphating)
Proceso que se le aplica a las piezas recién enchapadas con zinc y que se
sumergen en una solución de fosfato de zinc acidificada con ácido fosfórico. El
depósito de la superficie de zinc se convierte en fosfato de zinc. Luego, para
sellar los depósitos de ácido y para evitar la indeseable formación de óxido de
zinc, se sumergen las piezas en una solución diluida de ácido crómico.
Fundición
(Castina)
Un término general para describir la técnica en que se calienta cualquier metal
hasta su licuefacción, luego se vacía en un molde y se enfría para que se
solidifique.
Fundición a Troquel (Die-casting)
Método de fundición en el que se vierte un metal derretido, algunas veces bajo
presión, en un molde o troquel. El troquel esta hecho de metal, e
inmediatamente luego de la solidificación de la pieza fundida se abre el molde y
se expulsa la pieza fundida.
Fusión (Fluxing)
.
Proceso que se usa en el calentamiento de metales para reducir o para
eliminar la oxidación, para confinar los productos de la oxidación, para reducir
su punto de fusión, y para mejorar la fluidez de las capas de la superficie del
metal. Generalmenie se emplean en el vaciado y en la soldadura.
Galvanización
en Frío (Cold Galvanizing)
Término que a veces se usa para diferenciar entre el electroenchapado de zinc
sobre acero y la inmersión caliente del acero sobre el zinc derretido. También
se refiere a una forma de recubrimiento con pinturas especiales que producen
una película de hasta 90% de zinc en polvo. El objetivo de estos procesos es
proporcionar resistencia a la corrosión.
Galvanizado
(Galvanizing)
Técnica de protección contra la corrosión que se aplica solamente al acero
blando, al hierro de fundición y a las aleaciones de acero, en la que se
sumergen las piezas en zinc líquido a 500°C. Se forma una aleación de zinc/
hierro en la superficie de la pieza dándole una capa adherente de zinc.
Antes degalvanizar, la superficie del metal debe estar en un estado moderado
de limpieza. Generalmente se logra por medio de decapar ligeramente con
ácido o al sopletear.
Usualmente las capas de galvanizadas son de aproximadamente
pulgadas de ancho y protegen entre 10 y 20 años.
0.005
Grabado (Etching)
El grabado se puede usar como una técnica de preparación de la superficie
antes del enchapado (vea “Activación”) o para eliminar el metal, como en la
industria de circuitos impresos, en que el material que no se requiere en el
proyecto final se elimina con una solución química. También, por su habilidad
de acentuar las grietas y los defectos, se puede emplear como técnica de
inspecck.
Como los bordes han sido disueltos prefencialmente, aún los
defectos minúsculos de la superficie se resaltan.
42
LA MlNlMl.ZAClON
DEL ACARADO
DE hfETALCS
Grabado Anódico (Anodic Etching)
Una forma de grabado electrolítico en el que la pieza que se graba es el ánodo
en el circuito electrolítico (en el enchapado, la pieza es el cátodo).
Grabado Catódico (Cathodic Etching)
Se refiere a una tr5cnica que se aplica a las piezas de acero en que la pieza se
convierte en el cátodo en una celda electrolítica donde se usa el ácido sulfúrico
como el electrolito. Generalmente el ánodo es el plomo o el acero inoxidable. Al
aplicar una corriente, el hidrogeno reacciona en el cátodo y se reduce el óxido
de metal superficial. La técnica se aplica usualmente inmediatamente antes del
electroenchapado.
Grabado Electrólito (Electrolytic Etch)
Técnica que se aplica generalmente al acero, que ataca la superficie para
producir un material limpio y libre de óxido. Usualmente se usa antes del
electroenchapado, especialmente antes del cromado. Atacando
preferentemente a los bordes, abriendo grietas diminutas en las superficies, lo
cual permite que se use como una técnica de inspección.
Limpieza con Solventes (Solvent Cleaning)
Usualmente la limpieza con solventes utiliza alcoholes desnaturalizados, o el
alcohol metílico. No se debe pemitir la limpieza con tetracloruro de carbono,
benceno, toluqno, xileno, o éter porque presentan peligros para la salud.
Para eliminar la suciedad, las piezas se frotan con un paño mojado en el
solvente o se sumergen en el solvente. Parte de la suciedad se disuelve en el
solvente y parte queda sobre la superficie de la pieza cuando se evapora el
solvente.
Limpieza por Emulsión (Emulsion Cleaning)
Técnica de limpieza que funciona emulsionando los contaminantes. Las
emulsiones son mezclas de dos líquidos en que uno sostiene al otro en una
suspensión similar a un coloide. Típicamente los líquidos tienen diferentes
polaridades y disolverán diferentes tipos de materiales. Uno de los líquidos es
usualmente el agua y el otro tendrá propiedades no polares. Por lo tanto se
pueden usar para disolver contaminantes no polares, como el aceite y la grasa
de las superficies de metales.
Con el uso apropiado, los limpiadores de emulsión pueden tener una larga vida
de uso y pueden producir superficies muy limpias. Es posible que se tengan
que formular específicamente para limpiar sucios particulares.
Limpieza Ultrasónica (Ultrasonic Cleaning)
Método sofisticado de limpieza en el que se elimina la suciedad adherida
aplicándole energía al líquido. La energía toma la forma de ciclos de presión
negativos y positivos sobre la superficie de la pieza. Un líquido actúa como el
fluido activo mientras que la acción de tirar y empujar de la alta frecuencia
(hasta 10 kHz) afloja la suciedad más resistente. Es aún mas efectivo cuando
las superficies se colocan directamente bajo el rayo de energía. Su aplicación
en la limpieza de piezas de formas complejas con muchas depresiones es
limitada.
LAS ALTERNATIVAS
DE MlNlMlZACION DE RESIDUOS PARA LA INlhSTRlA
DEL ACABADO
DE METALES
43
Lubricación
en Forma Seca (Dry-form
Lubrication)
Capa que se aplica a las superficies de acero de piezas propensas al desgaste
o a la abrasión leve. Generalmente se usa el grafito coloidal o el disulfito de
molibdeno contenido en una resina fenólica.
Microquímica
(“Micro-Chem”)
Proceso de limpieza electroquímico empleado para “abrillantar” o “pasivisar” el
acero inoxidable. Es una forma de electropulido que da un acabado
considerablemente más suave y brilloso.
Niquelado
(Nickel Plating)
Forma muy común de depósito electrolítico que generalmente se emplea como
una capa primaria para depósitos subsiguientes. Hay tres soluciones que se
usan en el niquelado: la solución Watts, el ácido suRámico, y el enchapado
electrolítico. Vea “Niquelado sin Electricidad”, para explicación completa de
este último.
.
La solución Watt’s típicamente contiene sulfato de níquel (300 g/l), cloruro de
nlquei (50 g/l), y ácido bórico (35 g’lj. La mezcla de constituyentes es necesaria
para balancear la solución correctamente. Se requiere el cloruro de níquel para
contrarrestar la baja conductividad del sulfato de níquel. Sin el ácido bórico
para actuar como amortiguador, el proceso de enchapado haría que la soiución
fuera cada vez más ácida. Para lograr los mejores resultados los baños se
mantienen usualmente a 40°C ó más.
El enchapado de sulfamato de níquel es un desarrollo más reciente. Emplea
una solución que contiene sulfamato de níquel (500 @l), ácido bórico (30 CJI) y
c/oruro de níquel (5 g/l).
El niquelado se usa principalmente an?es del depósito de cromo brillante para
propósitos decorativos, donde se requiere una superficie muy dura. Por esta
razón ei niquelado se apiica usualmente en una condición “briliosa”. Debido al
alto costo el níquel, usualmente éste se aplica sobre un depósito de cobre
brilloso. El depósito de cobre brilloso nivela inicialmente la superficie de la
pieza de tal forma que sólo se requiere una capa fina de níquel.
Niquelado
sin Electricidad (Electroless Nickel Plating)
Con este proceso se puede aplicar una aleación de níquel y de fósforo a casi
cualquier metal, y a muchos materiales plásticos incluyendo el vidrio. Antes del
depósito del níquel, se limpian las piezas perfectamente y luego se “graban” o
“sensibilizan” antes de sumergirse en la solución del niquelado sin electricidad.
Se catien!an las soluciones sobre 80 “C para lograr una buena adhesión.
El niquelado sin electricidad se usa considerablemente para dos aplicaciones
importantes. En primer lugar, se emplea cuando se necesita una buena
resistencia a la corrosión en las formas completas, las grietas, los agujeros
escondidos, y las cavidades profundas, y cuando no es posible emplear el
enchapado convencional. Los depósitos de níquel se producen de manera
homogénea, uniforme en todas las superficies, en contraposición al enchapado
electrolítico, donde siempre hay áreas de corriente de alta densidad, como las
esquinas y los puntos donde los depósitos son más espesos, y áreas de
44
LA MlNlMlZACION
DE RESIDUO5 CN ¿A INDUSTRIA
DLL ACARADO
DE METAl.I:S
IIIIIIIIIIIIIIIIIlIIIIIII
corriente de baja densidad, corno los huecos, donde los depósitos son mas
delgados.
En segundo lugar, se usa cuando, después del electroenchapado,
tratamiento de calor para endurecer la superficie.
Nitruración
se emplea el
(Nitriding)
Proceso de endurecimiento de la superficie que se aplica tan solo a ciertos
tipos de acero y que proporciona la superficie más dura que es posible realizar
por medio del tratamiento de calor. El proceso consiste en mantener la pieza a
500°C en una atmósfera de amonio hasta por 1 OO horas. Bajo estas
condiciones el nitrógeno atómico se combina con el hierro de la superficie para
formar nitruro de hierro. Mientras se mantenga la temperatura apropiada, el
nitrógeno se difunde lentamente en la superficie. El espesor de la capa
obtenida depende por lo tanto de la duración del tratamiento.
Nivelación (Leveling)
Los metales electrodepositados tienden a concentrarse en las esquinas
puntiagudas, los picos y los lomos, porque la corriente distribuida en una
superficie tiende a concentrarse en estas irregularidades mucho más que en
las superficies cóncavas como las depresiones. Por lo tanto, cuando se
enchapa una pieza con una superficie áspera, el grado de deposito es más
rápido en estas irregularidades convexas. El resultado es que se acentúa la
aspereza original del artículo.
Para contrarrestar este defecto, se añaden aditivos a la solución electrolítica, lo
cual produce un efecto de polarización que se concentra en los picos y los
lomos. Este efecto de polarización disminuye la densidad de la corriente en los
picos y de esta forma reduce el grado de deposito. El resultado neto es que se
suaviza 0 “nivela” el metal.
Qsmosis Inversa (Reverse Osmosis)
Técnica utilizada para recuperar químicos de enchapado del agua de enjuague
y para purificar las aguas residuales. El método requiere hacer pasar por una
membrana semipermeable, bajo presión de entre 200 y 1200 libras por pulgada
cuadrada (psi) aguas con gran contenido de metal. La membrana es impermeable para la mayoría de los sólidos disueltos.
Pasivación (Passivation)
Limpieza del acero inoxidable con ácido nítrico para quitarle el carbón y otras
impurezas.
Pintura Electrostática (Electrostatic Paint)
Forma de pintura rociada que emplea pinturas formuladas especialmente con
partículas de pigmento que aceptan una carga eléctrica estática y que se
transportan en un solvente no polar. Las pistolas de pintura lanzan la pintura a
una velocidad suave. Las partículas que salen de la pistola reciben una carga
electrostática de cualquier cantidad hasta 30,000 voltios. Se emplean
comentes muy pequeñas para que los riesgos sean insignificantes. La pieza
que se va a pintar hace contacto con tierra causando una atracción considerable entre la pintura y la pieza. Según se acercan las partículas a la pieza,
éstas se atraen y se adhieren a la superficie. Esto produce la neutralización de
la carga estática y la atracción adicional de las partículas de pintura a áreas
que nc han sido pintadas.
LAS ALTERA’ATWAS
DE h4lNIMIZAClON
DEL ACABADO
DE METALES
45
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
Plateado (Silver Plating)
La plata, el material más fácil de usar (en el enchapado), se deposita para
decoración de objetos domésticos y de joyería. A veces se utiliza en la industria
eléctrica donde se enchapa el cobre para mejorar la resistencia a la corrosión.
Una solución de plateado típica contiene cianuro de plata (19 UI), cianuro de
potasio (15 g/l) y el carbonato de potasio (25 g/l).
Preventivos Contra la Herrumbre (Rustproofing)
Término general que se refiere a procesos aplicados al acero. Incluye pintura o
galvanizado, pero la mayoría de las veces se refiere a fosfatado y a preventivos
contra la herrumbre de bajo rendimiento.
Proceso de Cromado (Inchrom Process)
Ver “Cromodizado”.
Proceso de Evaporación (Evaporation Process)
Ver “Depósito en Vacío”
Proceso “Ferrostan” (“Ferrostan” Process)
.
Se refiere a un método electrolítico continuo de enchapado de estaño para tiras
de acero. La tira de acero reducida y fría se nutre continuamente de los
procesos de limpieza, de grabado, de enchapado y de enjuague.
Generalmente la solución es un sulfato ácido, el cuál produce un acabado
mate.
Protección Catódica (Cathodic Protection)
Una técnica que se aplica al acero en la que los metales anódicos (por ej. zinc,
aluminio, magnesio) se aplican a la superficie de una pieza de acero para
proveer una superficie resistente a la corrosión. Este proceso se basa en que si
hay una celda entre dos metales con un electrólito, uno de los metales se
disuelve y se deposita en el otro metal.
Protección de Sacrificio (Sacrificial I’rotection)
Técnica de protección contra la corrosión que emplea un metal de potencial
eléctrico menor, para proteger a un metal de potencial eléctrico mayor. Esto es
posible porque en presencia de un electrólito se establece una celda
electroquímica en la que el potencial del menor actúa como ánodo, y el metal
que se protege actúa como cátodo. El ánodo se corroe y se deposita en la
superficie del cátodo. En la práctica, el zinc y el aluminio son los metales que
se usan con más frecuencia en la protección de sacrificio.
Protección Galvánica (Galvanic Protection)
Término general que se usa en la protección contra la corrosión del acero.
Técnicamente, se refiere al metal que se usa para proteger a otro metal de
mayor potencial eléctrico. En la práctica, se refiere al uso del zinc para proteger
el acero.
Pulido Electrolítico (Electrolytic Polishing)
Un proceso electroquímico que se aplica usualmente a los aceros, aluminio y
sus aleaciones, y que produce una superficie brillosa con un acabado de alta
reflexión. En la mayoría de los casos se usa para propósitos decorativos y
46
muchas veces de asocia con otra forma de acabado de metales como
anodizado, enchapado, o barnizado con laca.
En el pulimento electrolítico la pieza se convierte en el ánodo de una celda
electrolítica. Cuando se aplica la corriente se remueve metal de la superficie
del ánodo. Las esquinas y los picos se disuelven preferentemente, debido a la
mayor densidad de corriente que les rodea. El resultado es que se suaviza la
superficie de la pieza. Los electrólitos que generalmente se usan son el ácido
sulfúrico, el ácido fosfórico o el ácido crómico. Algunos métodos alternos de
pulido incluyen rotar en barriles u otras formas de pulido mecánico, y sopletear
a vapor.
Pulimiento
(Buffing)
Un tipo específico de pulimiento mecánico que emplea un disco de alta
velocidad hecho de capas de tela, cuero o plástico, impregnado con un
abrasivo. La pieza que se pule se presiona contra el disco.
Pulimiento
Químico (Chemical Polishing)
Se refiere a un proceso que se lleva a cabo en aleaciones de acero con un
contenido de carbón bajo, de acero inoxidable y aluminio. Las soluciones
especiales se usan para atacar las superficies de estos metales, de tal forma
que los puntos altos y la esquinas se afectan preferencialmente a las
superficies cóncavas. El resultado es un suavizado general de la superficie.
Recubrimiento’ de Cromato (Chromate Coating)
Una técnica de protección a la corrosión que tiene muchas variaciones y que
puede ser aplicada al acero, aluminio, manganeso, y zinc. Produce la
formación de óxidos de metales en la superficie de una pieza, la cual reacciona
y a su vez forma cromatos metálicos. La cromatización del aluminio y del
manganeso aumenta considerablemente la resistencia a la corrosión. En el
caso del acero esta resistencia es menos permanente.
Recubrimiento
de Inmersión en Caliente (Hot-Dip Coating)
Ver “Galvanizado”.
Reflujo (Reflowing)
Técnica empleada en la industria del tablero de circuitos impresos, en la
un componente se calienta para derretir y hacer que fluyan los depósitos
soldadura. Su propósito principal es controlar la calidad, aunque produce
material atractivo y brilloso. En este proceso los defectos de la superficie
mojan, lo que permite señalar las áreas en que no se ha soldado.
cual
de
un
no se
Revestimiento de Zinc (Zinc Coating)
Ver “Galvanizado”.
Revestimiento Duro (Hard Facing)
Término que se refiere a los procesos que se usan para endurecer las
superficies de los metales y para impartirles resistencia al desgaste, por medio
de una variedad de tratamientos térmicos. Ver también “Rociado de Metal”
LAS ALTERNATIVAS
DE MINIMIZAClON
DE RESIDUOS PAPA LA INDUSTRIA
DEL ACABADO
DE METALES
47
Rociado de Metal (Metal Spray)
Término general que se emplea cuando se rocía uno de varios metales encima
de una capa interior de otro metal. En general se busca producir tres efectos.
El primero, la protección contra la corrosión, usualmente implica que se rocía el
zinc o el aluminio a componentes estructurales de acero. Se usa también para
piezas de alta tensión como las que se usan en los aviones, que no pueden ser
electroenchapadas debido al envidriamiento del hidrógeno.
El segundo propósito del rociado de metal es el revestimiento duro. Los
materiales empleados en el revestimiento duro son materiales que llevan
tungsteno o son carburos de tungsteno, el cobalto y el níquel, con cantidades
pequeñas de cromo, y materiales de alta concentración de cromo manganeso
Estos materiales proporcionan una importante resistencia al desgaste.
La tercera aplicación del rociado de metal es la de salvamento.
Consideraciones de naturaleza técnica y económica hacen del rociado del
metal una mejor alternativa que el reemplazo para los componentes de
ingeniería que se desgastan mientras están en servicio.
.
El método más común de rociado de metal es el de “efecto con flama” (flame
impingement). Esta técnica emplea polvos de metal que continuamente
alimentan a una flama de alta velocidad. La llama derrite el polvo de metal y 1;1
energía de la flama proyecta sus partículas sobre una superficie de metal que
ha sido preparada.
El revestimiento de plasma es un método similar que emplea plasmas
producidas con frecuencias de radio a temperaturas de hasta 30,OOO”C. Este
método se limita a componentes de alta integridad, lo cual requiere una
adhesión excelente o materiales sofisticados.
Satinado (Burnishing)
Una forma de acabado de metales en el que la superficie se trata
mecánicamente de forma tal que no se remueve una cantidad apreciable de
metal pero sí se suaviza.
Sellar (Sealing)
Término que se refiere a cualquier proceso de metal que involucra un
tratamiento subsiguiente capaz de afectar al proceso previo, para aumentar la
protección contra la corrosión (por ej. anodizado, fosfatado).
Sensibilizado
(Sensiting)
Término no específico que cubre una variedad de procesos de acabado de
metales para mejorar la capacidad de tratamiento de una superficie de metal
para los procesos subsiguientes. Se refiere específicamente a una parte del
procedimiento de enchapado sin electricidad para los plásticos, o para las
superficies que no son metales. Luego del grabado de la superficie, ésta
reacciona con una solución que deposita una capa fina de un metal o de un
compuesto de metal. La superficie entonces se denomina sensibilizada.
Sopleteado (Blasting)
Vea el listado para información sobre medios específicos (e.g. Abrasivo, Seco,
Arena, Perdigón, Agua).
48
LA MINIMIZAClON
DE RESIDUOS ENLA WlXlSTKIA
DEL ACABADO
VE Mi JAJ.I.S
Sopleteado Abrasivo (Abrasive Blasting)
Un método que se usa para eliminar material quebradizo como el óxido, la
escama, los remanentes de pintura, etc. Más comúnmente se le llama
sopleteado de arena (grit blasting).
Sopleteado con Agua (Aquablast)
Un proceso de limpieza de la superficie que puede aplicarse a cualquier
material donde se suspende en agua un material abrasivo. El lodo que se
produce se pone bajo presión y se expulsa por la boquilla de la manguera.
Como en este proceso se puede usar mayor presión que con otros tipos de
sopleteados, el metal de la superficie se remueve rápidamente dejando un
buen acabado.
Sopleteado de Arena (Grit Blasting)
Técnica de limpieza abrasiva o de preparación de la superficie que emplea
partículas puntiagudas (por ej. el perdigón de hierro fundido, el óxido de
aluminio). Cubre procesos como remoción de escamas, corrosión, pintura y
otras capas de la superficie. El uso del sílice presenta una amenaza a la salud
y se debe evitar.
Sopleteado Seco (Dry Blasting)
Nombre general que se le da a cualquier forma de sopleteado en el caso de
que el agente abrasivo no se transporte en agua.
.
Templado (Annealing)
Un proceso de calor que se puede aplicar a todos los metales para
ablandarlos.
Templado con Cianuro (Cyanide Hardening)
Técnica para endurecer las superficies la cual emplea sales de cianuro
derretidas, para darle a las piezas una capa de carbón y nitrógeno. Para ser
efectiva se debe mantener la temperatura entre 650” y 80°C por lo menos
durante 20 ó 30 minutos. La alta toxicidad del cianuro que se usa hace que
esta alternativa sea costosa, debido a los requisitos de tratamiento.
Temple Superficial
(Case Hardening)
Se refiere a una familia de procesos de endurecimiento de superficies que
generalmente se aplica sólo a los aceros. (Vea el listado específico para los
términos carbonitruración, carburizar, cromado, endurecimiento de cianuro,
enchapado no eléctrico del níquel, nitruración).
Tratamiento
de Borax (Borax Treatment)
Un método para cubrir el acero con una fina capa de lubricante seco. Luego de
la limpieza de la superficie o del decapado de ácido, el material se coloca en
una solución caliente de borax, se le permite llegara la temperatura de
solución y se remueve y se seca. La capa alcalina que se produce imparte
lubricación para las operaciones subsiguientes de extracción y provee una
protección mínima contra la corrosión.
LAS ALTERNATIVAS
DE MINIMIZAClON
DEL ACARADO
DE METALES
49
IIIIIIIIIIIIIlIIIIIIIIIII
Tratamiento
de Zincado (Zincate Treatment)
Pretratamiento necesario para el aluminio y sus aleaciones antes del
electroenchapado. Después de la limpieza, las piezas grabadas en ácido
crómico o fosfórico para eliminar el óxido, se sumergen en ácido nítrico para
activar la superficie y por último en una solución de zinc-sodio. Se deposita el
zinc metálico en la superficie de la pieza, se enjuaga y se lleva inmediatamente
a la operación final del enchapado.
Zincado (Zinc Plating)
Forma común de enchapado proporciona a los aceros
corrosión. Hay tres tipos de soluciones de enchapado
frecuencia, dos de ellas emplean cianuro. La primera,
contenido alto de cianuro, generalmente contiene zinc
(85 g/l), y sosa cáustica.
resistencia a la
que se usan con
una solución con un
(30 gA), cianuro de sodio
La segunda solución contiene poco cianuro, zinc (8 g/l), cianuro de sodio (8 g!
1), y sosa cáustica (65 g/l). La tercera es una solución de zinc que contiene zinc
(30 g/l), cloruro de sodio (25 g/l), y ácido bórico (1.5 g/l).
LA MlNlMlZAClON
DEL ACABADO
DE METALES
SECCIONIII
Casos de Estudio
CASOS DE ESTUDIO PARA LA INDUSTRIA
DEL ACABADO DE METALES
Este apéndice muestra ejemplos específicos de esfuerzos que se han llevado a
cabo para minimizar los residuos en la industria del acabado de metales. Los
casos de estudio representan la variedad de alternativas que existen para la
prevención de la contaminación en esta industria. Teniendo en cuenta que los
costos de disposición de residuos son diferentes entre México y los Estados
Unidos (que es el lugar donde se originan estos casos de estudio), los casos de
estudio presentan los ahorros potenciales. Además, cuando se implementa un
programa de prevención de la contaminación, se producen mejoras a la salud y
otros beneficios.
Este apéndice ofrece cuatro casos de estudio. Estos se derivaron de diversas
fuentes, y por eso el material que contiene cada caso puede diferir en alguna
medida de lo que se presenta en los otros. En los Estados Unidos se han
redactado mayor número de casos de los que se presentan en este apéndice. La
lista de referencia que aparece al final de este manual contiene fuentes para
conseguir casos de estudio adicionales.
CASO DE ESTUDIO NO. 1:
MANUFACTURA DE COMPONENTES PARA EL AIRE
ACONDICIONADO
DE AUTOMQVILES’
INTRODUCCION
El caso de estudio No. 1 presenta los esfuerzos de minimización de residuos que
se llevaron a cabo en una fábrica que manufactura tres distintos componentes de
aire acondicionado de automóviles: (1) enfriadores de aire cargado, (2)
condensadores de tubos redondos con aletas (round tube plate fin, RTPF), y
(3) tubos para el aire acondicionado.
ACTIVIDADES
OUE GENERAN
RESIDUOS
Los Enfriadores de Aire Cargado
Cuando se manufacturan enfriadores de aire cargado, se limpian los tanques de
aluminio fundido-arena en un baño acuoso alcalino, a una temperatura de 160
grados Fahrenheit (“F), se enjuagan en etapas sucesivas, se secan con aire, y se
inspeccionan. Las aletas de aire y del turbulador, las cámaras de circulación y las
planchas laterales se fabrican y se ensamblan a mano para formar los enfriadores
de aire, se soldan con latón y se pintan. Los residuos que generan estos procesos
incluyen:
w El aceite lubricante, que se genera (1) cuando los rollos en existencia se
usan para formar aletas de aire, aletas de turbuladores, cámaras de
circulación, y planchas laterales, y (2) cuando los tubos de aluminio
moldeado bajo presión se cortan a lo largo y se les eliminan las asperezas.
1 Fuente: Pollution Prevention Case Sfudies Compendium. (Compendio de fsfudios de Caso de la Prevencidn de la
Contaminación). U.S. Environmental Protection Agency. Office of Research and Development (Agencia de Protección
del Medio Ambiente de los Estados Unidos, Oficina de Investigaciones y Desarrollo), Washington, D.C. 20460, EPA/
600/R-046, abril de 1992.
CASOS DE ESTUDIO
1
H Chatarra de metal, generada cuando las cámaras de circulación y las
planchas laterales se forman de los rollos de aluminio en existencia.
n
El solvente gastado (tricloroetano, percloroetileno), generado durante las
operaciones de desengrasado. Los residuos de la cabina de pintar que
contienen solventes y pintura, generados durante la limpieza de la pistola de
pintura; agua, que se genera cuando corre agua por la cortina de la cabina
de pintar; residuos de pintura sólida; y la pintura rociada en exceso.
Los Condensadores de Tubos Redondos con Aletas
Cuando se manufacturan los condensadores de tubos redondos con aletas, las
cámaras de acero de circulación , los clavos de aluminio, y los rollos de aluminio
(para las aletas) que se usan para formar piezas, se desengrasan usando
percloroetileno, se secan, se arman al cuerpo del condensador, se soldan con
latón, se enjuagan con agua caliente, se prueban para ver si hay goteras, se
secan al horno, y se pintan por inmersión. Estas operaciones de manufactura
generan residuos similares a los que se generan cuando se manufacturan
enfriadores de aire cargado.
Tubos de Aire Acondicionado
l
Cuando se manufacturan tubos de aire acondicionado, se cortan tubos de
aluminio en espiral al largo apropiado, se forman y se enderezan.
Aproximadamente un 39 por ciento del producto se desengrasa usando
tricloroetano. El 61 por ciento restante se solda, se perfora y se solda de nuevo
antes de que se desengrase, se seque y se pruebe para que no haya fugas.
Estos procesos generan aceites del corte y residuos de solventes.
ACTIVIDADES
DE MANEJO DE RESIDUOS
Esta planta genera diferentes residuos anualmente. Se dispone de
aproximadamente unos 40 barriles de aceite gastado fuera del lugar de la
manufactura. Se dispone de aproximadamente unos 25 barriles de fondos de
alambique (una tercera parte de los cuales es tricloroetano, y el resto es
percloroetano). Se tratan aproximadamente 1.4 millones de galones de agua
residual en la empresa y ésta se vierte en el alcantarillado. Se venden como
residuo aproximadamente 250,000 libras de aluminio y de acero. Se dispone de
unos 20 barriles de sedimento de pintura como residuo peligroso.
Actualmente la planta tiene una unidad de destilación de solventes
para recuperar el solvente gastado del fondo del primer alambique.
eliminado casi todo sedimento del sistema de tratamiento de aguas
planta vende aluminio y chatarra de acero que se genera en el sitio
manufactura, por unos US$146,500 al año.
OPORTUNIDADES
PARA MINIMIZAR
que se usa
La planta ha
de residuo. La
mismo de
LOS RESIDUOS
Al reemplazar los solventes de hidrocarburos clorados con desengrasadores que
se puedan ver-ti directamente al alcantarillado, los costos de disposición se
reducirán por US$6,007 al año y el ahorro en materia prima será de US$62,640
anuales. El período de recuperación de los US$20,700 de costo de
implementación será de unos 4 meses. Fíjese que los más de 11,000 galones de
solventes que se usan cada año, entre el 92 y el 98 porciento se pierden debido a
la evaporación.
LA MINlMlZAClON
DE RESIDUOSEN LA INDUSTRIA
DEL ACABADO
DE METALES
Por no llenar de agua los tanques de enjuague inactivos y por convertirlos a un
sistema de enjuague a contracorriente, se ahorrarán US$33,235 cada año. El
período de recuperación del costo de implementación de US$3,480 será de
aproximadamente un mes. Por convertir las operaciones actuales de pintura a
una capa de polvo electrostático, se reducirán o se eliminarán los residuos de
solventes y demás residuos, incluyendo el agua, la pintura sólida, los forros de
plástico usados, y la capa de pintura de la cabina de rocío. Cada año los costos
de disposición de residuos se reducirán por US$5,869 y el ahorro en los costos de
materia prima será de US$22,885. El período de recuperación del costo de
implementación de $100,640 sería 3.5 años.
Cuando se manufacturan cubiertas de plástico liviano y se utilizan para cubrir las
unidades de desengrasado que no están en uso, la disminución de pérdidas de
solventes evaporados reducirá los costos de la materia prima en US$26,375 al
año. El período de recuperación de los US$S,SOO en costos de implementación
será de aproximadamente un mes.
LA REDUCCION DEL ARRASTRE EN LA RECUPERACION
DEL METAL*
El Caso de Estudio No. 2 presenta los esfuerzos de minimización de residuos de
una empresa de’electroenchapado. Estos esfuerzos se llevaron a cabo como
parte del programa MnTAP del Minnesota Waste Management Board (la Junta de
Administración de Residuos de Minnesota), que es auspiciado con un subsidio de
la Escuela de Salud Pública, División de Salud Ambiental y Ocupacional, de la
Universidad de Minnesota.
INTRODUCCION
La empresa New Dimension Plating es una empresa de electroenchapado que
emplea aproximadamente 40 personas en Hutchinson, Minnesota. Si bien la
planta trabaja con una variedad de metales, incluyendo el oro y el latón, la
mayoría de las actividades de enchapado de la planta involucran la aplicación de
cromo a objetos que anteriormente estaban cubiertos de cobre y de níquel. El
arrastre del tanque de enchapado genera residuos peligrosos. Este residuo
contenía una cantidad importante de cromo y cantidades menores de níquel, cloro
y cobre.
ACTIVIDADES
OUE GENERAN RESIDUOS
El sistema original de electroenchapado de la planta usaba un tanque de
enjuague estancado y tres enjuagues a contracorriente para eliminar el exceso de
solución de cromo de los objetos recién enchapados. El tanque inicial de
enjuague estancado recibía una gran parte de cromo. El contenido de esta agua
de enjuague se devolvía al tanque de enchapado para reponer la solución
evaporada. El agua de residuo del primer enjuague, el más concentrado de la
serie de enjuagues a contracorriente, salía drenado al sistema de pretratamiento
de la planta donde se eliminaba el cromo mediante la producción de sedimento
(vea la Figura 1).
2 Fuente: MnTAP, Minnesota Tachnical Assistance
desconocida.
CASOS DE ESTUDIO
Program (Programa de Minnesota de Asistencia Tbcnica).
de fecha
3
IIIIIIIIIIIIIIIlIIIIIII
Figura 1 - El Sistema Original
‘Bañodeenchapado’
para
procesamiento y
para la primera
7Baño de
enchapado de
cromo
+
n
,
+
Enjuague
estancado
7
I
_
Enjuagues
7-I
p-;....~i~i~e.ai.~~
i
baiiode
j
i enchapado
:
; pala reponer
j
i?..laevaporación
....-..-..-.._...........
1:
Agua de
desperdicio del
enjuague
contracorriente
1
-b-
I
Agua de desperdicio
del enjuague más
concentrado
4
Tratamiento con
metabisulfato
Planta Original de Pretratamiento
(Hidróxido de sodio + Filtro de presión + Secadora de sedimento)
La empresa New Dimension Plating cumplía con los reglamentos del momento para descargar el
agua de residuos, pero la operación del sistema era muy costoso. La empresa quería reducir el
residuo de cromo y reducir los costos de los tratamientos químicos, pero mantener a la vez un nivel
alto de calidad de enchapado.
C-JPOR-IW-NIDADES PARA MINIMIZAR
LOS RESIDUOS
La empresa New Dimension Plating rediseñó el sistema de electroenchapado y el
sistema de pretratamiento de los residuos peligrosos, para lograr los siguientes
objetivos:
w Mantener ùna alta calidad de enchapado
H Reducir la cantidad de cromo arrastrado que producía el baño de enchapar
H Volver a usar el cromo del baño de enchapar
w Reducir la producción de sedimento
n
Reducir el uso de químicos de tratamiento
Para reducir la cantidad de cromo arrastrado, la empresa New Dimension Plating
decidió instalar una barra para escurrir las piezas en el tanque de enjuague por
rocío. New Dimension construyó el tanque de enjuague por rocío y las barras para
escurrir en el tanque de enjuague estancado del sistema original. El sistema
nuevo permite que la empresa reduzca el arrastre al permitir más tiempo de
escurrido, evitando así la posibilidad de que se produzcan manchas. Al ajustar el
tamaño de las boquillas de las mangueras y el tiempo de rocío, se puede también
controlar la cantidad de solución de agua de enjuague. Al aumentar la
evaporación en el tanque de cromo, toda esta solución se puede regresar al
4
LA MINIMIZAClON
DEL ACABADO
DE METALES
1IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
tanque de enchapado diariamente, reduciendo así la cantidad de arrastre que
sigue por el sistema de enjuague (vea la Figura 2).
El costo aproximado del nuevo equipo aparece a continuación:
us$1,000
Evaporadores
1 .ooo
Bombas
Las boquillas de las mangueras de rocío, los estantes
50
Purificador PPS2
350
Instalación
500
US$2,900
Costo total
El costo de operación del nuevo sistema es mínimo, y no hay costos adicionales
de servicios públicos o de materiales. La mano de obra adicional consiste en
aproximadamente 1 hora cada 2 semanas.
Se convirtió al primero de los tres tanques de enjuague a contracorriente original
en un tanque de enjuague estancado, y los últimos dos se combinaron para
formar un tanque grande de enjuague continuo.
.
Figura 2 - El Sistema Nuevo
para
procesamiento
Tanque de
enjuague
por rocío,
Baño de
y +
enchapadode
cromo
*
con
estantes
V
f..‘.__.
_.._..-.............;
Agua de
desperdicio de los
enjuagues
i Vuelve al baño
; de enchapado
; para reponer la
: evaporación
i
i
j
i
Baño de
enchapadode
cromo
Tanque de
enjuague
estancado
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í
i Vuelve en parle
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i enchapado para
reponerla
i
:
;
i
:
:____
9uapEnadsn j
<...._.._.._.._.._.._.......
1
Agua de desperdicio
del enjuague más
concentrado
1
Tratamiento con
metabisulfato
Planta Original de Pretratamiento
(Hidróxido de sodio + Filtro de presión + Secadora de sedimento)
Como resultado del sistema nuevo, la cantidad de arrastre de cromo que entraba al tanque de
enjuague estancado se rebajó de 7 libras a 1 libra por día.
CASOS DE ESTUDIO
5
III1IIIIIIIIIIIIIIIIIIIII
La empresa New Dimension Plating construyó evaporadores para reducir el
volumen de agua en el tanque de enchapado. El tanque de enjuague estancado
se construyó para permitir que volviera al tanque cada día toda la solución de
enjuague por rocío y parte del agua del enjuague estancado.
Se instaló un módulo de electropurificación directamente en el baño de
enchapado para eliminar los contaminantes de la solución arrastrada que se le
devolvió, sin interrumpir el proceso de enchapado. La empresa New Dimension
Plating escogió el purificador de solución de cromo de envase poroso, Modelo
PPS2, manufacturado por Hard Chrome Plating Consultants (Consultores de
Enchapado de Cromo Duro) de Cleveland, Ohio. La empresa está completamente
satisfecha con el funcionamiento de esta unidad y les pareció que otros
manufactureros podrían obtener resultados parecidos con este tipo de unidad.
RESULTADO Y COMENTARIOS
El cambio:
El resultado:
La instalación del enjuague por
rocío y de la barra para escurrir en
el tanque de enjuague estancado
existente.
Este enjuague inicial que sigue al
enchapado de cromo reduce el
arrastre en el sistema porque toda
el agua de enjuague se devuelve al
tanque de enchapado.
La conversión de los enjuagues a
contracorriente en un solo
enjuague estancado y en un
enjuague largo y continuo.
El nuevo sistema de enjuague
reduce el flujo de agua de 1.2
galones por minuto (gpm) a 1 .O
gpm. El tanque de enjuague
grande hace más eficiente el
enjuague de las piezas grandes.
Instalación de una unidad de
electropurificación (el purificador de
solución de cromo de envase
poroso, Modelo PPS2) en el tanque
de enchapado de cromo.
Esta unidad permite el reuso del
cromo arrastrado eliminando los
contaminantes del agua de
enjuague que se devolvió al tanque
de enchapado.
Usando un sistema de enjuague por rocío con una barra para escurrir después
del baño de enchapado de cromo, la empresa New Dimension Plating ha reducido
el arrastre de 7 libras a 1 libra por día. Cuando se combina con la
electropurificación de los contaminantes metálicos dentro del tanque, esta
producción reducida de sedimento ahorra un estimado de US$7,000 que se
asocia con la compra del cromo y de los químicos de tratamiento. La empresa
New Dimension ha quedado bastante satisfecha con los resultados del nuevo
sistema.
LA MINIMIZACION
DE RESIDU;lS EN LA INDUSTRIA
DEI. ACARA DO DE METALES
LA EVALUACION DE COMO MINIMIZAR
LOS RESIDUOS
DE UN MANUFACTURERO
DE GABINETES DE PLANCHAS
DE METAL Y DE PIEZAS DE METAL DE PRECISOW
INTRODUCCION
El Caso de Estudio No. 3 presenta los esfuerzos que se llevaron a cabo para
minimizar los residuos de una planta que manufactura gabinetes de planchas
metálicas y piezas de metal de precisión. Unos 140 empleados que operan la
planta producen aproximadamente 1 .15 millones de piezas anualmente,
trabajando 2,210 horas al año. Para construir los gabinetes, las planchas de metal
se cortan al tamaño correcto, se doblan, se soldan, y se pulen. Luego fa superficie
de las piezas se trata y se pinta. Las piezas procesadas se producen con varillas
que se cortan, se taladran, se muelen y se pulverizan, según lo necesario. La
mayor parte del residuo de la empresa se genera en los procesos de conversión
de cromato y de revestido con fosfato de fierro. Estos procesos se usan para
preparar las piezas para pintarlas.
ACTIVIDADES
OUE GENERAN
RESIDUOS
Cuando se fabrican los gabinetes de metal, se cortan planchas de aluminio y de
acero al tamaño y la forma apropiada, y se perforan. Luego el metal se dobla y se
solda, según lo que se necesite. Se pulen las orillas y las superficies ásperas,
usando pulidoras y lijadoras eléctricas. El residuo metálico se envía a un
comprador de chatarra para reciclarlo. Se combinan el líquido de cortar gastado y
el aceite hidráulico residual y se envían fuera del lugar de manufactura para
reciclarlos 0 incinerarlos.
Antes de pintar, las superficies de las piezas de metal se tratan para mejorar la
adhesión de la pintura y como protección contra la corrosión. Las piezas de
aluminio reciben un revestimiento de conversión de cromato y las piezas de acero
reciben un revestimiento de fosfato de fierro.
Durante el tratamiento, las piezas de aluminio se sumergen en una solución de
limpieza cáustica y se enjuagan con un flujo continuo de agua del grifo. Luego las
piezas se sumergen en un tercer tanque que contiene una solución desmut, y se
enjuagan de nuevo con un flujo continuo de agua del grifo. Luego las piezas se
colocan en una solución crómica de conversión de cromato a base de ácido, se
enjuagan de nuevo con un flujo continuo de agua del grifo, y finalmente se
colocan en un tanque que contiene un enjuague de agua caliente. El limpiador
cáustico, la solución desmut, y los primeros tanques de enjuague se vierten
mensualmente; el tanque de ácido crómico se vierte cada 3 ó 4 años; y las
soluciones restantes se vierten cada 5 meses. Además, se acumula sedimento en
el tanque de limpiador cáustico, que se limpia mensualmente.
Cuando se cubren las piezas de acero con una capa de fosfato de fierro, las
piezas se sumergen en un tanque de limpiador cáustico luego se enjuagan con un
flujo continuo de agua del grifo. Las piezas luego se sumergen en un tanque que
contiene una solución de fosfato de fierro y pasan por otro enjuague de flujo
3 Fuente: Environmental Research Brief (Sumario de hesligaciones
Sobre el Medio Ambiente), U.S. Environmental
Protection Agency, Office of Research and Development (Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados
Unidos, Ofcina de Investigaciones y Desarrollo), Risk Reduction Engineering Laboratory (Laboratorio de Minlmización
de Riesgos), Cincinnati, OH 45266. EPA/600/S-9Z021,
mayo de 1991.
CASOS DE ESTUDlO
7
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIllll
continuo de agua del grifo. Finalmente, las piezas se sumergen en una solución
desoxidante. Todos estos baños se vierten y se llenan de nuevo mensualmente.
Las aguas de residuo de las líneas de fosfato de fierro y de conversión de
cromato combinadas se drenan en un tanque de descarga. Estas aguas de
residuo luego se drenan, y se descargan al alcantarillado como agua de residuo
industrial. Generalmente, las aguas de residuos no se pretratan antes de
descargarlas porque el agua de residuo cumple con los límites de descarga que
fija la planta de tratamientos, que pertenece al sector público (publicly owned
treatment works, POTW). El sedimento se acumula en los tanques de limpiador
cáustico y de fosfato de fierro y se vierte mensualmente.
La pintura a base de solventes se le aplica a las piezas de metal en cabinas de
pintura secas. El residuo de pintura, que se genera cuando la mezcla de pintura
se vuelve demasiado espesa, se envía a una empresa de tratamiento, almacenaje
o disposición de residuos peligrosos (Treatment, Storage, Disposal Facility,
TSDF). El disolvente de pintura gastado también se envía fuera del lugar de
manufactura. Las piezas pintadas se secan y se curan en hornos. La planta usa
capas de pintura a base de polvo en algunas piezas. El tipo de pintura que se usa
de acuerdo a como lo requiera el cliente.
l
Cuando se producen piezas hechas a máquina, se cortan, se taladran, se muelen
y se pulverizan varillas, según lo que se necesite. Las piezas terminadas se
ensamblan (si esto se requiere) y se le envían a los clientes. La chatarra
generada se envía a una empresa recicladora de chatarra. El líquido de corte y el
aceite hidráulico gastado se combinan con residuos similares y se envían fuera
del lugar de manufactura para reciclarlos o incinerarlos.
ACTIVIDADES
DE MANETO DE RESIDUOS
Esta planta toma las siguientes medidas para el manejo de residuos:
n
La chatarra se segrega en el lugar de manufactura y se le vende a una
empresa de reciclaje.
q
Para limitar los derrames, todos los tanques de reactivos de las líneas de
fosfatado y de cromado se localizan en un gran pozo con una salida central
de drenaje.
q
Se usan planchas de desagüe entre los tanques de tratamiento de la
superficie para reducir el arrastre.
q
Las soluciones de reactivos en las líneas de tratamiento de la superficie se
agitan con aire para aumentar su eficacia.
q
Se usan cabinas secas para pintar las piezas de metal, evitando así los
residuos cargados de pintura acuosa que generan las cabinas de pintura
líquida.
n
Se emplea una pequeña unidad de revestido con polvo para pintar algunos
productos, evitando así el uso de pinturas a base de solventes.
n
Se coordinan las actividades de verter los tanques, para lograr una
neutralización, de manera que los líquidos que se descargan al POTW
cumplan con los requisitos para el agua residual.
LA MlNlMlZAClON
DE RESIDUOS EN LA INDU5 l-KlA LlEL ACAHADO DC METALES
Tabla 1
Resumen de las Recomendaciones para Minimizar
Residuos
La práctica actual
La medida que se propone
Los ahorros
Se usan pinturas a base de
solventes para pintar la mayoría
de los productos de esta planta.
Reemplazar las pinturas a base
de solventes con pinturas a
base de polvo para una parte de
los productos de la planta. Se
producirán ahorros en los
costos de disposición y los
costos de materia prima
reducidos. Se requiere la
instalación de una cabina de
rocío por lote.
La reducción de residuos = 72
galones al aiio (gallaño) (pintura
perdida y sedimento de pintura)
+ 66 gal/año (solvente gastado);
Ahorros en el manejo de
residuos =US$740 al año;
Ahorro neto del costo de la
materia prima = US$14.230 al
año; Ahorro total en costos =
US$14,970 al año; Costo de
implementación = US$20.600;
Recuperación de costos simple
= 1.4 años.
Sustituir la pintura a base de
solventes con pintura a base de
agua para una parte de los
productos de la planta (una
parte separada del anterior
WMO). Los ahorros resultarán
de reducción de costos de
materia prima y disposición de
residuos. Este cambio requiere
la compra de equipo nuevo para
aplicar la pintura y puede
aumentar el tiempo de curación.
gal/año (pintura perdida y
sedimento de pintura) + 66 gal/
año (solvente gastado); Ahorros
en el manejo de residuos =
US$740 al año; Ahorro neto en
materia prima = US$10,930 al
año; Ahorros totales =
US$11,670 por año; Costo de
implementación = US$2,500;
= 0.2 año.
Una unidad de recuperación de
solventes que tiene la planta
actualmente no se puede usar
porque tiene fugas de aceite y
agua.
Arreglar la unidad de
recuperación de solventes para
permitir el reuso del solvente de
pintura gastado. Los ahorros
resultarán de la reducción en el
costo de disposición y en menos
compras de solvente.
gaYaño; Ahorros en el manejo
de los residuos = US$3.890 al
año; Ahorro neto en materia
prima = US$l.780 al año;
Costos de operar la unidad de
recuperación = US$430 al año;
Ahorros netos en el costo =
US$5.240 al año; Costo de
= 2.1 años.
El líquido de corte se usa hasta
que adquiere mal olor o hasta
que su viscosidad o lubricidad
ya no son aceptables. La
duración promedio del líquido es
de 3 meses.
Instituir un programa para
reciclar el líquido de corte en la
planta. El líquido se debe filtrar
periódicamente para quitarle
pedazos pequeños de metal y
partículas, extendiendo así la
duración del líquido de corte.
Además, el líquido de corte
gastado se puede tratar con
ácido para reducir el volumen
de residuos que se deben
transportar fuera de la planta. Al
añadir el ácido, se crea una
separación de fases; la fase
acuosa se puede neutralizar y
vertir en la alcantarilla y la fase
orgánica debe vertirse fuera de
la planta.
gal/año; Ahorros en el manejo
de los residuos = US$2.920 por
año; Ahorro neto en la materia
prima = US$570 al año; Costo
de operar la unidad de filtración
= US$370 por año; Ahorros
totales = US $3,120 al año;
Costo de implementación =
US$7,050; Recuperación de
costos simple = 2.3 años.
La velocidad del agua de
wjuague que fijan los
Dperadores excede el paso que
*equieren los enjuagues en las
íneas de conversión de
:romado y de fosfatado.
Instalar un reductor de
velocidad de flujo y un medidor
del flujo en la línea que suple.
La reducción de residuos =
331,500 gal/año; Ahorros en el
manejo de residuos =US$l,OOO
al año; Ahorro neto en materia
prima = US$510 al año; Ahorros
totales = US$SlO al año; Costo
de implementación = $100;
= 0.2 año.
CASOS DE ESTUDIO
9
IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIlI
OPORTUNIDADES
PARA MINIMIZAR
LOS RESIDUOS
La Tabla 1 señala las oportunidades para minimizar los residuos en la empresa.
Las prácticas actuales, las medidas que se recomiendan, y las reducciones de
residuos junto con los ahorros que producen, también aparecen en la Tabla 1. Las
cantidades de residuos peligrosos que actualmente genera la planta y la
reducción de residuos posible depende del nivel de producción de la planta.
Todos los valores se deben considerar en este contexto.
Se debe notar que los ahorros económicos asociados con cada oportunidad de
minimización de residuos resultan en la mayoría de los casos por la disminución
de materia prima y por la reducción de los costos, presentes y futuros, que se
asocian con el tratamiento y con la disposición. Otros ahorros que no se pueden
cuantificar incluyen una gran variedad de posibles costos en el futuro,
relacionados a las normas para las emisiones, que cambian, como también los
costos que se asocian con la responsabilidad legal y con la salud de los
empleados. Se debe notar que los ahorros que se señalan para cada alternativa
reflejan los ahorros que se pueden lograr cuando se implementan de manera
independiente una de otra; no reflejan la duplicación de ahorros que resultaría si
las alternativas se implementaran conjuntamente.
.
Además de las alternativas que se recomiendan y analizan en la Tabla 1, a
continuación aparecen varias medidas adicionales. Estas medidas no se
analizaron completamente por una falta de datos, por una implementación difícil, o
por una recuperación de costos proyectada a larga plazo. Como una o más de las
estrategias para reducir los residuos podría volverse más atractiva con el tiempo,
se presentaron a la planta para que se consideren en un futuro.
n
Instalar unidades de filtración para las soluciones de fosfato de fierro y de
limpieza cáustica, para aumentar la duración de la solución.
H Usar agua desionizada para crear y mantener las soluciones de limpieza
cáustica y de fosfato de fierro, reduciendo así la formación de sedimentos.
n
Sustituir el revestimiento de conversión que actualmente se usa en las
piezas de aluminio por un revestimiento de conversión no-cromado.
w Aumentar los tiempos de escurrimiento en los tanques de las líneas de
fosfato de fierro y de conversión de cromato, para reducir el arrastre.
n
Segregar y reciclar el aceite residual del líquido de corte gastado.
w Implementar un programa de mantenimiento preventivo en la sala de
maquinaria para reducir las cantidades de líquido de corte gastado y de
aceite residual.
10
LA MlNIMIZAClON
DE RESIDUOS EN LA INDUSTRlA
DEL ACABADO
DE METALES
lI/IIIIIIIIIIIIIIIIIlIIII
LA EVALUACION DE COMO MINIMIZAR
LOS RESIDUOS
LA MANUFACTURA
DE ESTANTERIA ENCHAPADA DE
DE
METAL4
INTRODUCCION
El Caso de Estudio No. 4 comenta una planta que manufactura estantería
enchapada de metal. Los 200 empleados de la planta procesan aproximadamente
10 millones de libras de metal anualmente y operan la planta unas 4,160 horas al
año. Durante este proceso, alambre de acero, tubería, y planchas de metal pasan
por operaciones de maquinado, y las piezas que se obtienen se enchapan con
níquel y latón, con níquel, con zinc, con níquel y cromo, o se pintan. Las diferentes
piezas terminadas luego se ensamblan para formar los estantes. La mayoría de los
residuos de la empresa fue generada por las líneas de enchapado.
LAS ACTIVIDADES
DE GENERACION
DE RESIDUOS
La materia prima que se usa para formar los estantes incluyen alambre de acero,
tubería, y planchas de metal; ánodos de enchapado de níquel, zinc y latón; agentes
limpiadores y químicos de soluciones de enchapado; y pinturas en polvo y líquidas.
Aproximadamente un 40 por ciento de los productos terminados se enchapan con
níquel y latón, un 26 por ciento se enchapa con níquel, un 24 por ciento se
enchapa con zinc, y un 10 por ciento se enchapa con níquel y cromo.
El alambre de acero, la tubería y las planchas se estampan, se doblan, se
moldean, se forman, se soldan y se remachan. Las piezas que se deben enchapar
pasan por una de las tres siguientes líneas de enchapado. Las demás piezas se
envían a la línea de pintura, que también se describe a continuación.
La Línea de Enchapado
por Cilindro
Las piezas pequeñas manufacturadas se limpian antes de enchaparlas para
quitarles aceites residuales y grasa, usando o bien una unidad de limpieza por
vibración o un baño abrasivo rotatorio. El baño vibratorio limpia las piezas,
haciéndolas vibrar dentro de una solución química. La solución de limpieza gastada
y el agua de enjuague se envían al sistema de tratamiento de agua residual de la
planta. En el baño abrasivo rotatorìo, las piezas se colocan dentro de pequeños
tubos que giran, junto con perdigones abrasivos. Se dispone de los perdigones
abrasivos gastados enterrándolos.
Las piezas limpias se colocan en barriles huecos que se cuelgan de un sistema
transportador que corre por lo alto. Los barriles, tienen perforaciones a lo largo de
sus superficies, luego giran lentamente mientras se sumergen por un período de
tiempo específico en los distintos tanques de la línea de enchapado.
Cada lote de piezas que se enchapa pasa por varias etapas en la línea. Todas las
piezas pasan por la mayoría de las mismas etapas preparatorias, mientras que las
últimas etapas de la línea se reservan para un sólo tipo de pieza enchapada. Las
4 Fuente: Environmental Flesearch Bfief(Sumario
de Investigaciones Sobre el Medm Amblenrej. U.S. Environmental
Protectlon Agency, Office of Research and Development (Agencia de Protección del Medio Ambiente de los Estados
Unidos, Oficma de Investigaciones y Desarrollo), Risk Reduction Engmeeñng Laboratory (Laboratorio de Mlnimlzaclón
de Riesgos), Cincinnati, OH 45268, EPA/600/S-92/019,
mayo de 1992.
CASOS DE ESTUDlO
11
piezas enchapadas luego se envían a otras áreas para el ensamble. Las
soluciones gastadas de todos los tanques, excepto por los baños de enchapado,
se vierten en el sistema de tratamiento de agua residual de la planta.
La Línea de Zincado
Las piezas de metal más grandes se cuelgan a mano en perchas que forman
parte de un sistema transportador que corre por lo alto, y que se usa para
sumergir las piezas en los 22 tanques que componen esta línea. Las piezas
enchapadas se trasladan a las áreas de ensamble de la planta. Todas las
soluciones gastadas de los tanques se envían por tubería al sistema de
tratamiento de agua residual de la planta.
La Línea de Enchapado de Marcos
La línea se usa para enchapar con níquel, níquel-cromo, y níquel-latón los marcos
de grandes estanterías. Las piezas se cuelgan en perchas, como en la línea de
zincado. Algunos de los tanques de esta línea se pasan por alto, dependiendo del
tipo de enchapado que se requiera. Las piezas terminadas se transfieren a áreas
de la planta que se dedican al ensamble. Las soluciones gastadas de los tanques
se envían al sistema de tratamiento de agua residual de la planta.
La Línea de Pintura
.
Las piezas de metal misceláneas que no requieren enchapado se envían al
lavado de tres etapas y a las áreas de pintura. Las piezas se cuelgan en un
pequeño sistema de transporte que las lleva por una línea de lavado cerrado que
contiene tres tanques de diferentes soluciones. Las soluciones gastadas se
vierten directamente en el drenaje municipal.
Después de que se limpian y se secan, las piezas se pintan usando un
revestimiento de polvo eiectrostático, o sumergiéndolas en pintura líquida. El
polvo rociado en exceso se recolecta y se vuelve a usar. El arrastre que resulta
del proceso de pintura por inmersión se recolecta en hojas de cartón o de plástico
de las cuales se dispone enterrándolas. Después de que se secan, las piezas
pintadas se transfieren a las áreas de la planta que se dedican al ensamble.
ACTIVIDADES
DE MANETO
DE RESIDUOS
n
La planta opera un sistema de pintura electroestática,
cantidad de residuo de pintura que se genera.
para reducir la
n
La planta usa pinturas líquidas a base de agua, que no son peligrosas.
n
Hay sistemas de filtración que recuperan el zinc y el níquel de las soluciones
de enchapado gastadas.
w El agua de enchapado con latón, conteniendo cianuro, se coloca en un
tanque de almacenamiento y se usa como agua de enjuague en varias de
las etapas de las líneas de enchapado.
12
n
Todas las aguas residuales se tratan en el local mismo antes de salir al
drenaje municipal.
n
Se emplea una secadora que quema gas natural para reducir el volumen de
sedimento que se genera de las operaciones del filtro a presión.
LA MlNIMI/ACION
DE RF-SIDUOS CN LA INDUSTRIA
DEI. ACARADO DE METAI i S
ALTERNATIVAS
PARA MINIMIZAR
LOS RESIDUOS
La Tabla 2 muestra las alternativas que tiene la planta para minimizar los
residuos. La tabla presenta el tipo de residuo, la alternativa de minimizarlo, la
cantidad de residuo que es posible reducir y los ahorros y costos de
implementación asociados, incluyendo el tiempo de recuperación de capital. Las
cantidades de residuos que actualmente se generan en la planta y las
posibilidades de reducción de residuos dependen del nivel de producción de la
planta. Todos los valores se deben considerar en este contexto.
Se debe notar que los ahorros económicos asociados con cada alternativa de
minimización de residuos, resultan en la mayoría de los casos por la redución de
materia prima y por los menores costos, presentes y futuros, que se asocian con
el tratamiento y la disposición. Otros ahorros que no se pueden cuantificar
incluyen una gran variedad de posibles costos en el futuro, relacionados con las
normas para las emisiones, que cambian, como también los costos que se
asocian con la responsabilidad legal y con la salud de los empleados. Se debe
notar que los ahorros que se señalan para cada alternativa reflejan los ahorros
que se pueden lograr cuando se implementan de manera independiente una de
otra; no reflejan la duplicación de ahorros que resultaría si las alternativas se
implementaran conjuntamente.
.
Tabla 2
Residuos
La práctica actual
La reducción de residuos
los ahorros asociados
Agua contaminada del
enchapado, del lavado y
enjuague de las líneas de
enchapado por cilindro, de zinc y
de marcos; y el agua
contaminada del agua de lavado
y enjuague se trata en la planta y
se vierte al alcantarillado.
Instalar un sistema de tubería
para reciclar el agua residual
tratada dentro de la planta,
reduciendo la compra de agua. Si
fuera necesario, mejorar los
métodos actuales de filtrado de
agua residual para proveer agua
suficientemente limpia.
estimada = 3,114,290 galones al
año (gal/año); Ahorros netos de
materia prima = US$11,120 al
año; Costo de operación = US
$3,840 al año: Ahorros totales =
implementación = US$56.380 al
afío; Recuperación de capital
simple = 7.8 años.
Cuando se contaminan los
baños de níquel de las líneas de
enchapado por cilindro y de
marcos, éstos se vierten dentro
de unidades dedicadas a la
filtración, que se usan para
recuperar una porción mayor de
las partículas de níquel en las
soluciones. Las unidades de
filtración se enjuagan periódicamente con una solución de
ácido débil. El sistema operará
en circuito cerrado. Por lo tanto
la cantidad de níquel que se
descarga al sistema de
tratamiento de agua residual se
reducirá. Ya no hará falta una
porción de los químicos que
requieren los baños y el sistema
de tratamiento de agua residual.
Se generará aproximadamente
la misma cantidad de sedimento,
pero se clasificará como no
peligroso.
Modificar las líneas de
enchapado que aquí se
comentan, para que incorporen el
uso de un sistema de
recuperación de cero descarga
(zero dkharge
recovery. ZCR).
Se recomienda que el sistema
use una tecnología de osmosis
inversa para recuperar las
soluciones de los baños de
enchapado a niveles de
concentración específicos de la
planta. La solución de ácido, que
contiene contaminantes, se envía
al sistema de tratamiento de agua
residual. Actualmente, una gran
cantidad de níquel se descarga
en el sedimento del agua residual
que se clasifica como residuo
peligroso.
estimada = ninguna: Ahorro en
la disposición de los residuos =
US$24,460 al año; Ahorro neto
de materia prima = US$6,250 al
año; Costo de operación =
US$8,000 al año; Ahorros
totales = US$22,710 al año;
Costo de implementación =
US$70,000; Recuperación de
capital simple = 3.1 años.
CASOS DE ESTUDIO
y
13
r
Tabla 2 (continuación)
La práctica
14
actual
Residuos
los ahorros asociados
Los tanques de lavado con
ácido, que se usan en cada una
de la líneas de enchapado para
limpiar las piezas de metal, se
envían al sistema de tratamiento
de agua de residuo cuando se
contaminan.
Recuperar y volver a usar la
solución de salkcido de los
tanques de lavado
contaminados. Se estima que
un 70 por ciento de la sal ácida
se puede recuperar y volver a
usar, empleando un evaporador
La implementaclón de esta
recomendación resultará en una
reducción en la cantidad de
ácido y de sal que se compra.
estlmada = 42 galiaiio (residuos
sólidos) + 30,860 galIaño de
agua; Ahorros en el manejo de
residuos = USS390 al año;
Ahorros netos de matena pnma
= USS7.700 al ario; Ahorros
totales = US$e,OSO al año;
Costo de Implementación =
US529.440; Recuperación de
capital simple = 3.6 anos.
El enjuague de las líneas de
enchapado se logra
sumergiendo las piezas en
tanques de enjuague. Como
resultado, se producen
cantidades considerables de
arrastre y de contaminación. El
agua gastada de !os tanques de
enjuague se vierte en el local de
la planta, en el sistema de
tratamiento de agua residual, se
trata, y se vierte en el
alcantarillado.
Cuando fuera posible. modificar
las lineas de enchapado de zinc
y de marcos, usando técnicas
de enjuague con rocío en lugar
de la inmersión de los objetos
en tanques.
La reducción de reslduos
estimada = 617.760 gal/año;
Ahorros netos de materca prima
= US$2,200 al año; Costo de
implementación = US$16,900.
Recuperación de capltal slrnple
= 7.7 años.
i arrastre de las tres lineas de
enchapamiento actualmente
produce una pérdida de
soluciones químtcas que se
estima en el 10 por ciento.
Instalar aparatos de enjuague
por encima de cada tanque de
enchapado y lavado en las
líneas de enchapado de zinc y
de marcos, para rociar con agua
las piezas cuando salen de los
tanques. Como resultado, las
soluciones de enchapado
volverán a sus tanques antes de
que se produzca el arrastre.
La reducción de reslduos
estimada = ninguna; Ahorro
neto de matena pnma =
US$2.800 al año; Costo de
Recuperación de capital simple
= 6.4 aRos.
Varios tanques de las líneas de
enchapamiento y de pintura se
calientan con vapor. La
condensackn no se vuelve a
enviar al calentador por temor
de que se contamine. Se envía
a la empresa de tratamiento de
agua residual.
Instalar conectores individuales
de calefacción en cada ;anque
de lavado y de enchapado
calentado. Las unidades que se
proponen, deberán transferir el
calor de la línea principal de
vapor a otras más pequeñas
que suplan a cada tanque. Por
lo tanto, el vapor no tendrá
contacto con ninguno de los
líquidos de procesamiento y
puede volver al calentador.
estlmada = 262,000 gal!año.
Ahorro neto de materia pnma =
?ISS940 al año; Ahorro de
energía = USS870 al año;
Ahorro de químicos para el
agua del calentador = US$3,500
al año; Ahorros totales =
implementación = US$33,700 al
año; Recuperación de capital
simple = 6.3 años.
LA MJNJMJZACJON
DE RESIDUOS EN J.A INDUSTRIA
DEL. ACABADO
y
DE METALtS
ADJUNTOA
Informacion Sobre Como
lograr Acceso a Depositos
de Informacion Sobre
la Prevencion de la
Contaminacion
ADJUNTOB
Encuesta
Name :
Orqani2ation:
Position:
Address:
Phone:
Fax:
SURVEY:
Please help us by answering the following questions:
.
PROFILE
A.
Trade
/ /
OF YOUR ORGANIZATION
association
/
Business
/
Governmental
Office
Other
What product
How old
is
or
your
service
TRAINING
does
your
business/orqanization
business/organization?
How many employees
B.
/ /
work
in
your
-
years
business/organization?
NEEDS
U.S. EPA and SEDESOL plan to add sections
to
Which industries
should
be addressed
area.
/ / Agricultura1
What
type
of
/ /
Technical
provide?
Chemicals
traininq
workshops
would
/
you
/
/
/
this manual
next?
to
Wood Finishinq
support
/
/
other
industries
in
Other
attend?
General
T' , EPA and SEDESOL are considerinq
h---t
infonnation
would be useful
to
traininq
holdinq
training
you in this
area?
/ /
/
None
sessions
on
/
Other
"pollution
prevention.'
the
border
-2-
USEFULNESS
C.
OF MANUAL
Did
you
find
the
format
Did
you
find
its
content
How would
What
other
who else
you
improve
this
manual
useful?
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useful?
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/ No
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information, you may contact U.S. EPA (415) 744-1500, or SEDESOL 525-553-6421.
----Place
stamp
Here
-----
HILARY
LAUER
POLLUTION
PREVENTION
COORDINATOR
US EPA (H-l-B)
75 HAWTHORNE
ST
SAN FRANCISCO
CA 94105-3901
APENDICEA
lista de Referencias
para Obtener Información
Adicional (en Inglés)
APENDICE A: INFORMACION
DE REFERENCIA
ADICIONAL
Los documentos sobre la prevención de la contaminación que aparecen en la
siguiente lista pueden servirle. Desgraciadamente, actualmente sólo están
disponibles en inglés. Se pueden obtener copias de los documentos que tengan
números de documento del EPA (la Agencia de Protección del Medio Ambiente,
Environmental Protection Agency, EPA), o bien de la EPA misma o del Centro de
Distribución de Información Sobre la Prevención de la Contaminación (Prevention
Information Clearinghouse, PPIC). Se pueden obtener copias de los documentos
que tengan números del Intercambio de Información Sobre la Prevención de la
Contaminación (Pollution Prevention Information Exchange System, PIES) del
PPIC/PIES.
EPA CERI Publications Unit
26 West Martin Luther King Drive
Cincinnati, OH 45268
(513) 569-7562
INFORMACION
PPIC
401 M Street
Mailcode PM221 A
Washington, D.C. 20460
(202) 260-l 023
PIES
Technical Support Office
SAIC
7600-A Leesburg Pike
Falls Church, VA 22043
(703) 821-4800
GENERAL:
1. Guides to Pollution Prevention: The Metal Finishing Industry (Guías Sobre la
Prevención de la Contaminación: La Industria del Acabado de Metales)
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de la EPA de los E.U.)
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Wasfe Audit Study-Metal
Finishing Industry (Estudio Sobre la Revisión de
Desperdicios--La
Industria del Acabado de Metales)
California Alternative Technology Section (Sección de Tecnologías Alternas de
California) y la EPA de los E.U.
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PIES núm. 005-073-A
1988
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Waste Audif Study-Prinred
Circuit Board Manufacturers (Estudio Sobre la Revisión de
Desperdicios-Los
Manufactureros de Tablas de Circuitos Impresos)
California Alternative Technology Section (Sección de Tecnologías Alternas de
California) y la EPA de los E.U.
PIES núm. 005-006
1987
5. Source Reduction of Chlorinated Solvents-Electronic
Products Manufacture and
Solvent Cleaning (La Reducción de Solventes Clorinados en su Fuente de Origen-La
Manufactura y Limpieza con Solventes de Productos Electrónicos)
Metropolitan Water District of Southern California & The Environmental Defense Fund
(El Distrito Metropolitano de Agua del Sur de California y El Fondo de Defensa del
Medio Ambiente)
PIES núm. 609-008-A y
PIES núm. 609-005-A
1990
APENDICE A
1
IlllllllllIllllllIIIIIIII
6.
Facility Pohtion Prevention Gide (Guía de Prevención de la Contaminación de
Facilidades)
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de la EPA de los E.U.)
EPAJ600/R-92l088
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EL TRABAJO A MAQUINA
LIOUIDOS
PARA TRABA10
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2
LA MlNIMIZAClON DE RESIDUOS EN LA INDUSTRlA
DEL ACABADO
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La Minimizacion de Residuos en la Industria del

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