normas de control de calidad

1. Concepto. Estrategias relacionadas

2. Beneficios y barreras de la minimización

3. Metodologías de la minimización de residuos. Etapas de un programa de minimización

4. Técnicas de minimización de residuos

5. Minimización en la industria de procesos

6. Herramientas aplicables a la minimización de residuos

7. Análisis del ciclo de vida

Tema 16: MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS INDUSTRIALES

Se trata de abordar el problema de los residuos con un concepto nuevo que ha surgido en esta década frente al problema de la contaminación:

EVITAR SU CONTAMINACIÓN

-No produciendo

- Minimizando su emisión

-- Minimizando sus efectos


Pollution control Cleaner production

Solid waste treatmentand disposal

Wastewater treatment(BOD, P, N, Me, etc.)

Gas treatment(Dust, SO2, NOx, etc.)










Como filosofía global la “minimización” no es sólo la que implica reducción del volumen y toxicidad de los residuos y de sus envases, sino que incluye también:- Utilización de materias primas más compatibles con el medioambiente- Aplicación de técnicas dinámicas de ahorro de energía en el ciclo de vida del producto- Incorporación de conceptos de reutilización y reciclaje de subproductos

Las estrategias de reducción de residuos, suponen abordar el tratamiento de la contaminación en origen, donde se generan. S


Environmental Management Hierarchy

not recognizing or ignoring the problem of environmental pollution

"end-of-pipe" or "pollution control"

reuse and recycling (waste management)

preventing pollution and waste generation at the source

diluting or dispersing pollution


Términos interconectados:

- Minimización de residuos (Waste minimization)

- Reducción de residuos (Waste reduction)

- Tecnologías limpias (Clean technologies)

- Prevención de la contaminación (Pollution prevetion)

- Tecnologías ambientales (Environmental technologies)

- Tecnologías de baja o no producción de residuos (Low

and no waste technologies)


La minimización se refiere a una serie de

acciones concretas como:

- Reducir la cantidad de residuos peligrosos

generados sin aumento de la toxicidad

- Disminución de la toxicidad pero no por

dilución

- Reducir la necesidad de tratamiento posterior

- Conservar los recursos naturales



� Incentivos económicos: Aumenta la inversión de capital, pero bajan los costes de control, transporte, tratamiento y vertido final, bajan los costes administrativos de gestión de residuos peligrosos, bajan los costes de producción (materias primas y energía) y bajan los costes de seguros y responsabilidad.

� Incentivos gubernamentales: del propio país o europeos (LIFE, THERMIE, CRAFT).

� Incentivos de la propia empresa:

• Mejora de seguridad de los empleados

• Mejora de seguridad de la empresa (mejora de riesgo de materiales)

• Mejora de eficiencia y fiabilidad del proceso

• Mejora de imagen de la empresa

� Incentivos globales: Relacionados con la incidencia general de la contaminación, efecto invernadero, desarrollo sostenible, etc.


� Barreras económicas: La inversión de capital necesario conlleva la elección del mejor proyecto.

� Barreras técnicas: Tecnología adecuada o falta de información técnica de minimización de residuos, que se produzcan cambios de calidad no aceptables por el cliente, paradas de proceso parala implantación o que no se disponga de espacio para los nuevos equipos.

� Barreras legales: Pueden ser una barrera o ser la “fuerza” que obligue a la implantación de tecnologías limpias o minimización de residuos.

� Barreras culturales: Resistencia a los cambios dentro de la misma compañía.

3. METODOLOGÍAS DE LA MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS. ETAPAS DE UN PROGRAMA DE MINIMIZACIÓN

�1) Fase de planificación y organización

�2) Fase de evaluación: adquisición de datos (auditoría)

Conocido el inventario, podremos identificar las corrientes/actividades que generan mayor volumen de residuos. Entonces, se podrán visitar las instalaciones para evaluar de forma directa las estructuras de la empresa y el análisis de las diferentes opciones de minimización en función del proceso y datos disponibles.

�3) Fase de análisis de viabilidad

� La opción sea segura para trabajadores e instalaciones.

� Mantenimiento de la calidad del producto.

� Nuevo equipo, materiales o procedimiento que sean compatibles con los programas de producción y mantenimiento.

� Exista espacio disponible.

� ¿Se requieren nuevos empleos?

� Tiempo de parada necesario para su instalación.

� ¿Nuevos problemas ambientales?

Existen también técnicas para la evaluación económica de proyectos que son las generales:

� Período de retorno o tiempo que se tarda en recuperar la inversión inicial

�- Valor actual neto (VAN)

�- Tasa interna de retorno (TIR)

�4) Fase de implantación de la opción de minimización

Los proyectos que hayan resultado técnica y económicamente factibles, pero además, hay “que vender”bien la idea (los proyectos no se aprueban solo por sus méritos técnicos) y hay que pasar la etapa de demostración y seguimiento para comprobar que se cumplen los objetivos del programa.

�5) Reevaluación de proyectos y objetivos

Habrá que auditar y evaluar progresivamente teniendo en cuenta los requerimientos de materias primas y productos, el incremento en los costes de la gestión de residuos, el desarrollo de nuevas tecnologías y accidentes mayores con consecuencias ambientales no deseadas.

4)TÉCNICAS DE MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS

1) Reducción en la fuente.

2) Reciclaje y reutilización de residuos

3) Tratamiento de los residuos

4)TÉCNICAS DE MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS

1) Reducción en la fuente.

Tanto en las materias primas, en los productos y en los procesos. Hay diferentes métodos u opciones:

�a) Buenas prácticas de operación/gestión:

� Gestión del inventario de materias primas.

� Control de calidad de materias primas estrictamente necesarias, empleo de embalajes y normas de manipulación adecuadas para las materias primas, la mejora del inventario y u gestión y el control de calidad de las materias primas.

� Mejora de los procedimientos de operación y mantenimiento.

� Reducción de volumen y separación de materiales peligrosos y no peligrosos.

� Segregación en la fuente

� Concentración

b) Cambio de materias primas. (Caso práctico 2)

Es de las cosas más difíciles, pero de lo más efectivo. Por ejemplo:

� Sustitución de disolventes clorados en operaciones de limpieza por otros no clorados (agua o soluciones alcalinas).

� Pinturas: tintas con una base de disolvente orgánico por otras con base de agua.

� Reducir el empleo de compuestos químicos fosfatados para bajar el P en aguas.

� Cr6+ por Cr3+ en aplicaciones de plateado.

� Eliminar el Cd en los pigmentos.

� Utilizar O3 en lugar de biocidas en las torres de refrigeración

c) Modificaciones tecnológicas. (Caso práctico 3)

Pueden abordarse cambios en equipos de proceso que produzcan menos residuos (tecnologías limpias), modificaciones del equipo existente y mejoras del control y automatización.

d) Cambio de productos. (Caso práctico4)

Esto supone una reformulación de productos finales o intermedios.

2) Reciclaje y reutilización de residuos

La idea ahora es, dependiendo de las características del residuo, transformarlo en producto o en materia primas. Pueden recuperarse en la propia planta mediante etapas de reciclado al proceso original, o fuera, en plantas específicas o por intercambio industrial con otras industrias que lo usen como materia prima. La mejor opción es la llamada “on-site”, en la propia instalación de fabricación donde los residuos son “materias primas ligeramente contaminadas”. (Caso práctico 5).

En general, serán susceptibles de recirculación las materias primas contaminadas (previa purificación), residuos con propiedades físicas o químicas adecuadas (corrientes de sosa para neutralizar ácidos o aceites usados), corrientes de aguas residuales de gran volumen diluidas y residuos que puedan ser refinados en la propia planta.

INPUTS

PRODUCTS

BY-PRODUCTS

WASTES

INPUTS

PRODUCTS

BY-PRODUCTS

Alternative

Resources

Alternative

Resources

Innovative

Technologies

Innovative

Technologies

New

Products

New

ProductsINPUTS

PRODUCTS

BY-PRODUCTS

WASTES

INPUTS

PRODUCTS

BY-PRODUCTS

Alternative

Resources

Alternative

Resources

Innovative

Technologies

Innovative

Technologies

New

Products

New

Products

5) MINIMIZACIÓN EN LA INDUSTRIA DE PROCESOS

Posibilidades de minimización en la industria química

• Materias primas:

- Mejora de la calidad de las materias primas

- Uso de productos fuera de especificación

- Mejora de la calidad de los productos producidos

- Uso de inhibidores

- Cambio en los sistemas de transporte

- Reexaminar la necesidad de cada materia prima



• Reactores químicos:

- Mejora física de los procesos de mezcla

- Mejor distribución de las corrientes de alimentación

- Mejora de la forma en que los reactivos son mezclados

- Mejora de los catalizadores utilizados

- Examen de las técnicas utilizadas en calentar y enfriar

- Considerar otro tipo de reactor

• Cambiadores de calor:

- Usar vapor con menor presión

- Usar sistemas de limpieza en línea

- Controlar el ensuciamiento de los cambiadores



• Columnas de destilación:

- Incrementar la relación de reflujo

- Aumentar el tamaño de la columna

- Modificar el relleno

- Cambiar el plato de alimentación

- Mejorar el aislamiento

- Distribución de la alimentación

- Precalentar la alimentación

• Control de procesos:

- Mejorar o instalar el control de proceso en línea

- Optimizar los procedimientos de operación

- Automatizar las puestas en marcha, las paradas, y los

cambios de productos

El reactor es el corazón del proceso químico, se producen reacciones secundarias e impurezas, pero fundamentalmente, en la mejora de la calidad de la mezcla en el reactor lo que puede disminuir los residuos es:

- mejora de la distribución de la alimentación de las materias primas (figura 5)

- cambio en la forma de añadir los reaccionantes al reactor (figura 6)

FIGURA 5 Sistemas de distribución de la alimentación

FIGURA 6 Alimentación a un reactor químico

Disolven

Catalizador

Reactivo Reactivo

Reactivo Reactivo B

Catalizador

a) Mala distribución en un reactor de

lecho catalítico fijo afectando a la

b) Flujo uniforme mejora el

rendimiento y la conversión

La minimización puede conseguirse de 4 formas:

� Reciclado directo de la corriente de residuos

� Reducción de impurezas en la alimentación por purificación

� Eliminación de aditivos de separación

� Etapas adicionales de separación de corrientes de residuos para incrementar su separación

6)HERRAMIENTAS APLICABLES A LA MINIMIZACIÓN DE RESIDUOS

� Balances de materia

� Gráficos que permiten obtener diagramas en los que los

flujos de materia de cada componente son

representados frente a la fracción de masa para una

operación específica.

� El análisis de redes de intercambio de materia (MEN),

técnicas de simulación de procesos

� Las técnicas HAZOP desarrolladas para analizar la

seguridad de planta de proceso (aplicación de palabras

clave) que se han adoptado a la consecución de

objetivos ambientales. Se llaman ENVOP (optimización

ambiental).

TABLA 1 Opciones de cambio en el proceso, equipo y equipo auxiliar

Proceso/equipo/equipo auxiliar Técnica

1. Reacción química • Optimizar las variables de la reacción y el diseño del reactor

• Optimizar el método de adición de reactivos

• Eliminar el uso de catalizadores tóxicos

2. Filtración y lavado • Eliminar o reducir el uso de las ayudas filtrantes o el uso de filtros que se tiran

• Usar varios lavados en contracorriente

• Reciclar el agua de lavado • Deshidratar los lodos al máximo • Filtrar sólo cuando sea necesario • Instalar válvulas de control de caudales y/o de conduc-tividad

3. Limpieza con disolventes • Tapar las unidades de limpieza con disolventes

• Sustituir disolventes clorados por otros tipos de limpieza (Ej. Desengrase alcalino)

4. Recubrimiento metálico • Prolongar la vida de los baños eliminando las impurezas

• Reducir los arrastres rediseñando los utillajes y aumen-tando tiempos de escurrido

5. Pintura • Pinturas basadas al agua • Pinturas con mayor concentración de sólidos • Pinturas electroforéticas, con recuperación de la misma

6. Sistemas de limpieza con agua • Usar sistemas a alta presión • Usar secuencias en contracorriente • Reutilizar el agua de limpieza

7. Control de fugas y derrames • Instalar diques de retención • Instalar sistema de control y reboses

8. Torres refrigeración • Cambiar las torres de refrigeración por agua por torres de refrigeración por aire

9. Catálisis • Utilizar catalizadores más eficaces • Reutilización o reciclado de catalizadores agotados

10. Variables proceso • Mejor control de variables críticas, como temperatura, presión, tiempo de contacto o reacción, etc…

Respecto a la reacción química, es el corazón y parte principal del proceso en gran número de industrias y puede ser la fuente principal de residuos por las causas:

� Incompleta conversión del reactante

� Formación de subproductos

� Agotamiento del catalizador (desastivación por envenenamiento, sinterizado, etc.)

� Catalizador no adecuado

� Inadecuado control de la temperatura y del flujo de alimentación

� Mezcla inadecuada

� Control deficiente de la pureza de la alimentación

� Diseño del reactor inadecuado

� Equipos de instrumentación y control inadecuados

� Pobre transferencia de calor

� Condiciones de la reacción no óptima

TABLA 2 cambios de materias primas Industria Técnica

Varias industrias Sustituir los desengrases en fase de vapor usando disol-vente clorados por desengrases alcalinos

Impresión Sustituir tintas al disolvente por tintas al agua

Textil Reducir los productos con fosfatos durante el proceso, para obtener efluentes con menor contenido en P

Muebles Utilizar pinturas al agua en vez de pinturas con disolventes orgánicos

Fabricación tintas Eliminación de los pigmentos con cadmio

Industria farmacéutica Usar procesos que utilicen agua como disolvente, en vez de disolventes orgánicos

Galvanotecnia Sustituir los baños cianurazos por baños sin cianuros y sustituir los baños con cromo hexavalente por cromo III en baja concentración

Fabricación tableros madera Alimentar la caldera de vapor para el secado de la madera con residuos de madera en vez de gasoil

Industria alimentaria Disminuir peso/volumen de envases y embalajes. Utilizar envases/embalajes más fácilmente reciclables (un solo material, papel, vidrio, etc..)

6.1)RECICLADO, RECUPERACIÓN, REUTILIZACIÓN, REGENERACIÓN O REUSO

Hemos de referirnos fundamentalmente al reciclado en las plantas de agua, disolventes y metales. Las ventajas son evidentes:

- Se reduce la cantidad de residuos

- Se reducen los costes de transporte y gestión del residuo fuera de la instalación

- Permite un mejor control de los materiales reciclados

- Se ahorran materias primas

- Se eliminan plantas de tratamiento

Para facilitar el reciclado de materiales puede ser necesaria la concentración y purificación empleando técnicas de separación como destilaciones, extracciones, adsorciones, precipitaciones, filtraciones, etc.

Se puede hablar de:

�Reciclado = recuperación = reutilización interna

� Reutilización=reuso: Se usa el residuo en otra parte del proceso productivo sin tratamiento o sin tratamiento complejo.

� Reciclado=regeneración=recuperación Se recupera la parte valiosa de un residuo para utilizarla en el mismo proceso productivo. Necesita un tratamiento más complejo.

El gran ejemplo de reciclado es el proceso KRAFT (figura 11)

FIGURA 11 Proceso Kraft

Refinado

Fabricación papel

Blanqueo

Tamizado

Digestión

Lavado (varias etapas)

Evaporador (multiefecto)

Clarificador

Caustificación

Tanque disolución

Espesamiento (Filtración vacío)

Horno de cal (calcinación)

Horno recuperación

Descortezado Astillado

Pulpa

Lejía negra

Lejía blanca CaCO3

Agua

Sales fundidas Na2CO3 Na2S

Lejía verde CO2

CaO

Na2CO3, Na2S, NaOH, CaCO3

6.2)TRATAMIENTO/VALORIZACIÓN/DEPOSICIÓN EN DEPÓSITO DE SEGURIDAD

Técnica

Tratamiento

Valorización energética

Vertedero /depósito de

seguridad

Efluentes acuosos di-luidos (Ej: ind. Pape-lera, textil, etc..)

Físico-Químico Biológico

Concentración

Efluentes acuosos concentrados

Biológico Oxidación

Físico-químico

Líquidos orgánicos (Ej: aceites usados, mezclas disolventes)

Lodos inorgánicos (Ej: procedentes trata-mientos Físico-químicos)

Inertización Vitrificación

Lodos Orgánicos (Ej: fondos destilación)

Estabilización

Residuos orgánicos (PCBs, dioxinas, neumáticos, plásticos, ind. Farmacéutica)

Residuos inorgánicos (Ej: minería, fabrica-ción y transformación metales, ind. Quím.-ca)

Inertización Vitrificación

7) ANÁLISIS DEL CICLO DE VIDA

Para diminuir el impacto ambiental de residuos:

- Mayor especificación y selección de los recursos

- Reducción del volumen y toxicidad de sus residuos

Se habla de 2 técnicas que favorecen el diseño de productos y

envases con criterios ambientales:

- Evaluación del cambio de diseño

- ACV

Es una técnica de gestión medioambiental complemento de otras técnicas como la EIA, identificación de riesgos o el diseño aplicado al M.A.

Según la SETAC (Society of Enviromental Toxicologyand Chemestry) el “ACV” es un proceso objetivo para evaluar las cargas ambientales asociadas a un producto, proceso o actividad identificando y cuantificando tanto el uso de materia y energía como los vertidos de todo tipo al entorno; para determinar el impacto de ese uso de materia y energía y de esas descargas al medio ambiente; y para evaluar y llevar a la práctica oportunidades de realizar mejoras ambientales.

El estudio incluye el ciclo completo del producto, proceso o actividad, teniendo en cuenta las etapas de: extracción y procesado de materias primas, producción, transporte y distribución: uso, reutilización y mantenimiento; reciclado y eliminación/disposición final.

Aunque es mas precisa y objetiva que la anterior su aplicación está dificultada por la inexistencia de bancos de recursos energéticos, materiales y emisiones.

Las áreas prioritarias en la que se suelen aplicar estos programas son:

- Reducción del consumo energético y minimización de los usos de recursos

- Reducción de emisiones contaminantes

- Gestión de residuos no reciclables

El estudio de ACV se lleva a cabo en 4 etapas:

�1) Definición de objetivo y alcance del estudio

Se definen las razones y límites del estudio, los criterios de calidad de los datos a recoger, la unidad sobre la que imputar las cargas ambientales y se determinarán las categorías del impacto ambiental a utilizar en la etapa de valoración del impacto.

�2) Análisis del inventario: Es un inventario de cargas ambientales. Cuantificación de las entradas y salida al sistema (energía, materias consumidas, emisiones a la atmósfera, aguas)

�3) Evaluación del impacto: Se trata de identificar y caracterizar el efecto sobre el medio ambiente.

4) Identificación y valoración de mejoras: Se presentan los resultados y se identifican y jerarquizan las opciones para reducir los impactos o las cargas ambientales del sistema.

8) ISO 14000

� Conjunto de normas que proporcionan a la empresa un

SGM: “parte del sistema general de gestión que incluye

la estructura organizativa, la planificación de las

actividades, los procedimientos , los procesos y

recursos para desarrollar, implantar, llevar a efecto y

mantener al día la política medioambiental.”

- Debe ser apropiada en relación a la naturaleza, magnitud e

impactos ambientales de sus actividades, productos y

servicios.

- Debe incluir el compromiso para la mejora continua,

prevención de la contaminación y acatamiento de la

legislación

- Debe estar documentado y puesto al día y abierto a los

empleados y público.

8) ISO 14000

Objetivos:

� - Proporcionar un apoyo a la protección del M.A. en

equilibrio con necesidades socioeconómicas

� - Estimular las posibilidades de aplicar la BAT siempre

que sea la apropiada y económicamente viable

� - Integrarse con otros métodos de gestión de las

empresas como la ISO

� 9001

� - Reunir los elementos del sistema que se prestan a un

proceso auditorio para su certificación

� - Fijar en las empresas una política medioambiental que

considere los aspectos legales y datos significativos del

impacto en el M.A.

� - No son objetivos de la norma de seguridad y salud

laboral, pero se alienta su inclusión en el SGM..

8) ISO 14000

Requisitos del Sistema de Gestión Medioambiental

1) Requisitos generales:

Planificar, poner en práctica, comprobar y revisar.

El sistema debería capacitar a la organización para

identificar los aspectos medioambientales relacionados

con su actividad, requisitos legales, identificar las

prioridades y objetivos, establecer un programa para

llevar a cabo la política M.A., facilitar la planificación,

control, seguimientos, acciones correctivas.., y

adaptarse a circunstancias cambiantes.

8) ISO 14000

2) Política Medioambiental

Debe ser apropiada para la actividad e incluir un

compromiso de mejora continuo y prevención de la

contaminación y cumplir con la legeislación. Esta

política proporciona el marco para establecer y revisar

los objetivos y metas M.A. Y a de estar documentado,

mantenida al día, comunicado a los empleados y a

disposición del público.

3) Planificación

3.1) AspectoM.A.

3.2) Requisitos legales

3.3) Objetivos y metas

3.4) Programas de gestión M.A.

8) ISO 14000

4) Implantación y funcionamiento

4.1) Estructura y responsabilidades

4.2) Formación sensibilización y competencia profesional

4.3) Comunicación

4.4) Documentación del SGM

4.5)Control de la documentación

4.6)Control operacional

4.7)Planes de emergencia y capacidad de respuesta

5) Comprobación y acción correctiva

5.1)Seguimiento y medición

5.2)No conformidad, acción correctiva acción preventiva

5.3)Registros

5.4) Auditoría del GSM

8) ISO 14000

6) Revisión por la dirección

La ISO 14001 es una norma con muchos vínculos y

correspondencias técnicas generales con la 9001 (tablas 7

y 8). Son dos normas combinables. De hecho su

implantación sobre una empresa puede hacerse de forma

paralela a la 9000 (figura 15) o integrada (figura 16) o con

sistemas híbridos (figura 17).

The IPPC Directive

The IPPC Directive

7. EU and IPPC

normas de control de calidad

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