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I. INTRODUCCIÓN
La Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente, así como su
Reglamento en Materia de Prevención y Control de la Contaminación de la Atmósfera
establecen que la calidad del aire debe ser satisfactoria en todos los asentamientos
humanos y las regiones del país y que las emisiones de contaminantes a la atmósfera
deben ser reducidas y controladas para asegurar una calidad del aire satisfactoria para el
bienestar de la sociedad y del medio ambiente que nos rodea. NOM-121-ECOL-1997.
Las emisiones a la atmósfera que se generan en las empresas se clasifican por fuente de
emisión en: Fuentes Fijas y Fuentes Móviles.
Dentro de las Fuentes Móviles se consideran principalmente los vehículos automotores,
aviones, helicópteros, ferrocarriles, tranvías, autobuses integrales, camiones, automóviles,
motocicletas, embarcaciones, equipo y maquinaria No fijos con motores de combustión
interna.
Por otro lado las Fuentes Fijas son todas instalaciones establecidas en un solo lugar, o los
procesos industriales, comerciales o de servicio.
Es por lo anterior que una concesionaria que realiza actividades de hojalatería y pintura se
cataloga como una fuente fija. Entre las emisiones contaminantes más relevantes de estas
actividades se encuentran las partículas sólidas suspendidas generadas por actividades de
lijado, esmerilado, pulido y pintado; los gases de combustión, como el monóxido de
carbono (CO y CO2), el dióxido de azufre (SO2), así como óxidos nitrosos (NOx) cuya
proporción varía en función del combustible utilizado y de las condiciones de combustión,
producidos en el horno de la cabina de pintura; y los compuestos orgánicos volátiles
(COV), producto del empleo de solventes, pinturas y esmaltes.
En el repintado de automóviles resulta imposible la eliminación total de los COV, ya que
éstos desempeñan un papel esencial en los recubrimientos, dotando a la aplicación de la
viscosidad necesaria y ayudando a la nivelación y formación de la película de pintura en
húmedo. Sin embargo, su reducción sí es factible.
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Las emisiones de COV juegan un papel muy importante debido a que junto con los NOx
reaccionan fotoquímicamente para formar ozono, CO, ácido nítrico, peróxido de hidrógeno
y otros productos secundarios incluyendo radicales libres (hidroxilos, organoperóxidos,
hidroxiperóxidos), orgánicos oxigenados (aldehídos, cetonas, ácidos, nitratos, peróxidos).
Este estudio de caso se basa en aplicar medidas preventivas y/o correctivas a la
generación de compuestos orgánicos volátiles en un taller de hojalatería y pintura ubicado
en una de las principales avenidas de la ciudad de Villahermosa, Tabasco. Este taller se
encuentra rodeado de casas habitación y de tiendas de suministro de alimentos, tal como
lo son una pollería y una tortillería, por lo que las emisiones afectan directamente a los
trabajadores del taller, así como a los vecinos.
Se proponen dos escenarios para la disminución de emisiones de COV a la atmósfera por
medio de la utilización de técnicas sin control agregado: Cambio en el proceso, cambio de
combustibles y la aplicación de buenas prácticas de operación (inspección y
mantenimiento del proceso y los equipos); la otra técnica propuesta es la colocación de
cabinas de pintura y secado empleando extractores con filtros en la salida de los gases,
para atraparlos y disminuir las emisiones de forma directa.
Con esto se podrá reducir la cantidad de desperdicios que se generan, disminuyendo los
costos de disposición de los residuos, se ahorra dinero, se protege el medio ambiente y
el concesionario incluso puede evitar recibir multas.
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II. FUNDAMENTO TEÓRICO
II.1 Generalidades
Un taller de Hojalatería y Pintura es una instalación para reparar y pintar vehículos de
motor. Muchos de éstos negocios se limitan a pintar algunas partes del vehículo
mientras que otros los pintan completo. Casi siempre los talleres son administrados y
operados por su dueño. Otros negocios que también ofrecen servicios de hojalatería,
pintura y mecánica son los que se dedican a la venta de autos nuevos y usados.
Los hojalateros trabajan con muchas sustancias químicas peligrosas. Estas
contienen COV que al evaporarse contaminan nuestra atmósfera. Los residuos de
estas sustancias químicas deben disponerse a través de una compañía autorizada
para el manejo y la disposición de desperdicios peligrosos.
Entre los desperdicios peligrosos que se generan en los talleres de hojalatería y
pintura se encuentran:
Los residuos de solventes utilizados para limpiar,
Los adelgazadores,
Los paños utilizados para limpiar,
Los residuos de pintura.
II.2 Compuestos Orgánicos Volátiles (COV)
Los Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) son precursores del ozono troposférico y
contribuyen con la formación de smog fotoquímico cuando reacciona con otros
contaminantes como los óxidos de Nitrógeno (NOx) y con la luz solar, de esto radica la
importancia de cuantificarlos y controlarlos, ya que afectan la calidad del aire y por ende la
salud del ser humano.
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Cuando los COV no son incorporados a los productos finales, reciclados o incinerados,
éstos son emitidos como emisiones a la atmósfera o son vertidos o derramados al agua o
suelo. En estos dos últimos casos los COV pueden degradarse total o parcialmente y
también, por su elevada fugacidad, pueden fácilmente llegar a la atmósfera, la cual
constituye el destino final de este tipo de sustancias.
Según la aplicabilidad que puede ser industrial ó doméstica, los COV pueden clasificarse
en: Combustibles, conservantes, aromatizantes, productos de síntesis, refrigerantes,
propelentes, agentes de extracción, disolventes, desengrasantes, decapantes, entre otros.
II.3 Inventario de emisiones de Tabasco
El monitoreo de contaminantes atmosféricos en el estado de Tabasco se inició en 1999,
cuando el Gobierno del estado ad-quirió analizadores automáticos para la medición de O3,
CO, SO2, y NOx, los que fueron instalados en la ciudad de Villahermosa (municipio
Centro). Por otra parte, el monitoreo manual de PM10 se inició en el 2001 con tres
estaciones de monitoreo, cada una de las cuales fue ubicada en los municipios de
Cárdenas, Centro (Villahermosa) y Comalcalco, y en 2006 se le adicionó una más en el
municipio de Tenosique; estas estaciones conforman la red manual de monitoreo
atmosférico de PM10 de Tabasco (RMMA-Tabasco).
La red automática se incorporó al SINAICA en 2007, y desde entonces transmite sus datos
a dicho sistema en tiempo casi real.
El inventario de emisiones más reciente para los tres municipios corresponde al año 2005
(SEMARNAT, 2010), y en él se revela que las biogénicas son las principales fuentes de
emisión de COV, como las fuentes móviles lo son para las emisiones de CO. Para el resto
de los contaminantes varía la importancia relativa de cada fuente de emisión en los
diferentes municipios. Por ejemplo, mientras que las emisiones de NOx en Cárdenas y
Comalcalco provienen primordialmente de las fuentes biogénicas, en el municipio Centro
son generadas en una mayor proporción por las fuentes fijas. Por otra parte destaca que
las principales emisoras de PM10 en Centro y Comalcalco son las fuentes de área,
mientras que en Cárdenas las partículas provienen, en su mayoría, de las fuentes fijas.
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Figura 1. Porcentajes de emisiones a la atmósfera en Centro, Tabasco
II.4 Marco Normativo en materia de Emisiones Atmosféricas.
El marco jurídico mexicano ha desarrollado diversos lineamientos que se enfocan en
controlar, reducir o evitar la contaminación atmosférica, para asegurar una calidad del aire
satisfactoria para el bienestar de la población y el equilibrio ecológico.
Existe legislación federal y estatal que regula la cantidad y calidad de emisiones a la
atmósfera. Las agencias automotrices son empresas de servicios mercantiles, por lo que
sus obligaciones principales son de competencia estatal o local.
A continuación se presenta un ejemplo de las obligaciones ambientales para una
concesionaria que genera emisiones contaminantes a la atmósfera.
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II.4.1 Ley del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente del Estado de Tabasco
Título 2°, Cap. II, Art. 112. Fracción III. Cumplimiento de los límites máximos permisibles
de los contaminantes. Las concesionarias como generadoras de diferentes
contaminantes a la atmósfera, tiene la obligación a cumplir las diversas normas oficiales
mexicanas donde se establecen dichos límites.
Título 2°, Cap. II, Art. 112. Fracción IV. Integrar y mantener un inventario de emisiones.
Están obligadas las empresas a conocer los niveles de contaminantes que emiten a la
atmósfera, mediante la realización de estudios que determinan las cantidades emitidas.
Título 2°, Cap. II, Art. 113. No deberá emitirse contaminantes a la atmósfera que
ocasionen o puedan ocasionar desequilibrios ecológicos o daños al ambiente. En todas
las emisiones a la atmósfera deberán observarse las leyes, reglamentos y normas
aplicables. Debe existir el compromiso del generador a la disminución y control de los
contaminantes a la atmósfera.
II.4.2 Reglamento de la Ley Estatal del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente en
materia de prevención y control de la contaminación de la atmósfera.
Artículo 10. Establece la responsabilidad de los generadores al cumplimiento del
reglamento y las normas técnicas aplicables en la materia.
Artículo 16. Menciona que los generadores no deben exceder los niveles máximos
permitidos de emisiones.
Artículo 17. Menciona las responsabilidades del generador de emisiones atmosféricas:
I. Emplear equipos y sistemas de control de las emisiones;
II. Integrar un inventario de sus emisiones contaminantes, en el formato que
determine la Secretaría de Ecología Local.
III. Instalar plataformas y puertos de muestreo, conforme a la NOM-AA-09-1991.
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IV. Medir sus emisiones contaminantes y registrar los resultados en el formato que
determine la Secretaría de Ecología Local;
V. Llevar a cabo el monitoreo perimetral de sus emisiones contaminantes a la
atmósfera cuando la fuente de que se trata se localice en zonas urbanas o
suburbanas, cuando colinde con áreas naturales protegidas, y cuando por sus
características de operación o por sus materias primas, productos y subproductos,
puedan causar grave deterioro a los ecosistemas, a juicio de la Secretaría de
Ecología Local;
VI. Llevar una bitácora de operación y mantenimiento de sus equipos de proceso y
de control;
VII. Dar aviso anticipado a la Secretaría de Ecología Local del inicio de operación de
sus procesos, en el caso de paros programados y de inmediato en el caso de que
estos sean circunstanciales, en el caso de que estos puedan provocar
contaminación;
VIII. Dar aviso inmediato a la Secretaría de Ecología Local en caso de falla del
equipo de control, para que esta determine lo conducente, si la falla puede provocar
contaminación, y;
IX. Los demás que establezca la Ley y el Reglamento.
Artículo 19. Enlista los documentos a entregar para la obtención de la licencia de
funcionamiento de fuentes fijas
Artículo 21. Establece la obligación de entregar la Cédula de Operación Anual en el mes
de febrero con la información requerida por la autoridad local.
Artículo 23. Establece la obligación de canalizar a través de ductos o chimeneas de
descarga las emisiones contaminantes atmosféricas, conforme a la NOM-AA-09-1991.
Artículo 24. Establece la obligación de que los ductos o chimeneas deberán contar con
la altura efectiva necesaria.
Artículo 27. Solo se permite la combustión a cielo abierto en zonas de jurisdicción
federal, cuando se efectúe con permiso de la Secretaria para adiestrar y capacitar al
personal encargado del combate de incendios.
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II.4.3 Normas Oficiales Mexicanas
Norma Oficial Mexicana NOM-121-ECOL-1997, que establece los límites máximos
permisibles de emisión a la atmósfera de compuestos orgánicos volátiles (COV´s)
provenientes de las operaciones de recubrimiento de carrocerías nuevas en planta de
automóviles, unidades de uso múltiple, de pasajeros y utilitarios; carga y camiones
ligeros, así como el método para calcular sus emisiones.
Norma Oficial Mexicana NOM-085-ECOL-1994, Contaminación atmosférica Fuentes
fijas- para fuentes fijas que utilizan combustibles fósiles sólidos, líquidos o gases o
cualquiera de sus combinaciones, que establece los niveles máximos permisibles de
emisión a la atmósfera de humos, partículas suspendidas totales, bióxido de azufre y
óxidos de nitrógeno y los requisitos y condiciones para la operación de los equipos de
calentamiento indirecto por combustión, así como los 5 limites máximos permisibles de
emisión de bióxido de azufre en los equipos de calentamiento directo de combustión.
Norma Oficial Mexicana NOM-043-ECOL-1993, que establece los niveles máximos
permisibles de emisión a la atmósfera de partículas sólidas provenientes de fuentes
fijas.
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II.5 Control de emisión de contaminantes
Algunas técnicas para controlar la emisión de contaminantes del aire no requieren equipo
adicional, mientras que otras requieren control "agregado". El control agregado es aquel
que se añade a los procesos que generan contaminación con la finalidad de destruir o
capturar los contaminantes.
II.5.1 Técnicas para disminución de emisiones contaminantes SIN control agregado
Las técnicas para limitar la emisión de contaminantes del aire sin el uso de control
agregado son:
Cambio de procesos
Cambio de combustibles
Buenas prácticas de operación
Cierre de plantas
Estos métodos de control se aplican tanto para los gases como para las partículas.
Un cambio de proceso puede ser el cambio de la tecnología utilizada. El cambio de
combustible podría ser sustituir el carbón por gas natural, que es menos contaminante.
Las buenas prácticas de operación incluyen medidas de sentido común, tales como el
cuidado y mantenimiento apropiado del equipo. Un ejemplo de esta técnica es la
inspección y mantenimiento regular para asegurar que no haya fuga de compuestos
orgánicos volátiles en una planta. Las fugas de los equipos pueden representar una
fuente importante de emisión de compuestos orgánicos volátiles. Un programa de
inspección regular con dispositivos sencillos para la detección de fugas, junto con un
rápido sistema de reparación y mantenimiento, puede reducir en gran medida esta
fuente. Además de la reducción de emisiones, las buenas prácticas de cuidado y
mantenimiento también disminuyen los costos al evitar la pérdida de materiales
costosos.
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II.5.2 Dispositivos y Técnicas para Contaminantes Gaseosos
El método más común de control de contaminantes gaseosos es la adición de
dispositivos de control agregado para destruir o recuperar un contaminante. Las
técnicas de control agregado son la combustión, adsorción, absorción y condensación.
Los dispositivos de combustión incluyen equipos tales como incineradores termales y
catalíticos, quemadores, calderos y calentadores industriales.
Combustión, es la rápida oxidación de una sustancia producto de la combinación del
oxígeno con un material combustible en presencia de calor. Cuando se completa la
combustión, el flujo gaseoso se convierte en dióxido de carbono y vapor de agua. La
combustión incompleta libera algunos contaminantes a la atmósfera. El humo es un
indicador de combustión incompleta.
Adsorbedores de carbón, el proceso de adsorción más común es mediante el carbón.
El adsorbedor de carbón usa partículas de carbón activado para controlar y recuperar
las emisiones gaseosas contaminantes. En este proceso, el gas es atraído y se adhiere
a la superficie porosa del carbón activado, lográndose una eficiencia de remoción de 95
a 99 por ciento. Se usa particularmente para recuperar compuestos orgánicos valiosos,
por ejemplo, el percloroetileno que se usa en los procesos de lavado al seco.
Los sistemas de adsorción pueden ser regeneradores o no regeneradores. Un sistema
regenerador usualmente contiene más de un lecho de carbón. Mientras un lecho retira
activamente los contaminantes, el otro se regenera para uso futuro. Para extraer los
contaminantes atrapados en el lecho y llevarlos a un dispositivo de recuperación se usa
vapor. Mediante la regeneración, las mismas partículas de carbón activado se pueden
usar una y otra vez. Los sistemas de regeneración se usan cuando la concentración del
contaminante en el flujo de gas es relativamente alta.
Usualmente, los sistemas no regeneradores tienen lechos más delgados de carbón
activado. En un adsorbedor no regenerador, el carbón gastado se descarta cuando se
satura con el contaminante. Debido al problema de desechos sólidos que genera este
sistema, los adsorbedores no regeneradores de carbón se usan cuando la
concentración del contaminante es sumamente baja.
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Figura 2. Sistema adsorbedor no regenerador de carbón
Absorbedores, la absorción es el proceso mediante el cual un contaminante gaseoso
se disuelve en un líquido. El agua es el absorbente más usado. A medida que el flujo de
gas pasa por el líquido, éste absorbe el gas de la misma manera como el azúcar es
absorbido en un vaso de agua cuando se agita. La absorción se usa comúnmente para
recuperar productos o purificar gases con alta concentración de compuestos orgánicos.
Un problema potencial con la absorción es la generación de aguas residuales, lo que
convierte un problema de contaminación del aire en un problema de contaminación del
agua.
El equipo de absorción está diseñado para obtener la mayor cantidad de mezcla posible
entre el gas y el líquido. Los absorbedores son frecuentemente llamados lavadores de
gas y existen varios tipos de ellos. Los más usados son las torres rociadoras, columnas
de relleno, cámaras rociadoras y lavadores Venturi.
Figura 3. Típico sistema de absorción con columna rellena y flujo contra corriente.
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Condensadores, los condensadores remueven contaminantes gaseosos mediante la
reducción de la temperatura del gas hasta un punto en el que el gas se condensa y se
puede recolectar en estado líquido. Un ejemplo sencillo del proceso de condensación
son las gotas de agua que se forman en la parte exterior de un vaso con agua fría. La
temperatura fría del vaso hace que el vapor de agua del aire circundante pase al estado
líquido en la superficie del vaso. La condensación se puede lograr mediante un
incremento de la presión o la extracción de calor de un sistema. La extracción de calor
es la técnica que más se emplea.
Los condensadores se usan generalmente para recuperar los productos valiosos de un
flujo de desechos. Usualmente se usan con otro dispositivo de control.
En el control de la contaminación se emplean condensadores de contacto y de
superficie. En los condensadores de contacto, el gas hace contacto con un líquido frío.
En un condensador de superficie, los gases entran en contacto con una superficie fría
en la cual circula un líquido o gas enfriado, como la parte exterior de un tubo. La
eficiencia de remoción de los condensadores varía de 50 a más de 95 por ciento,
dependiendo del diseño y aplicación.
Figura 4. Condensador de contacto
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II.6 Proceso de un Taller de Hojalatería y Pintura
Los métodos, técnicas y procedimientos de trabajo de un taller automotriz son muy
variados. Las formas de trabajo están siempre relacionadas con la capacitación del
personal, la tecnología existente, la maquinaria y equipo utilizados, y los productos
empleados.
A continuación se presenta un esquema en el que se puede observar el proceso que se
realiza en un taller automotriz, que realiza hojalatería y pintura, pero también reparaciones
mecánicas, de igual forma se puede apreciar las que generan contaminación, y que son
reparación y repintado de las carrocerías, mecánica en general, lavado y mantenimiento
del sistema de aire acondicionado; además de áreas auxiliares como los sistemas de
tratamiento de aguas residuales y almacenes de residuos.
Figura 5. Proceso de un Taller de Hojalatería y Pintura, con reparaciones mecánicas.
Los principales contaminantes generados en las áreas de hojalatería y pintura son:
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AREA ACTIVIDAD CONTAMINANTE
Hojalatería Esmerilado Partículas suspendidas
Lijado Partículas suspendidas
Pintado Igualación de colores Compuestos Orgánicos Volátiles
Aplicación de pintura Partículas suspendidas y
Compuestos Orgánicos Volátiles
Horneado de pintura Gases de combustión
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III. DESARROLLO DEL PROCESO
Un taller de hojalatería y pintura es una instalación que se dedica a reparar y pintar
vehículos de motor (reacondicionamiento) debido al deterioro de este por el paso del
tiempo, efecto del clima o del óxido. Muchos de estos negocios se limitan a pintar algunas
partes del vehículo mientras que otros lo pintan por completo.
Las actividades de hojalatería y pintura tienden a producir un impacto ambiental
significativo en la atmósfera, al generar contaminantes (COV) derivados de las pinturas y
solventes empleados durante el proceso.
Las emisiones de COV son generadas durante el pintado y operaciones relacionadas
requeridas para la restauración y renovación de componentes de la carrocería dañados o
remplazados.
Los elementos que conformen el proceso de restauración y pintado de un automóvil
dependerán de las condiciones en que se encuentre el vehículo a reparar. A través del
siguiente diagrama de flujo de proceso se demostrará las etapas que conlleva un servicio
de repintado automotriz común:
III.1 Preparación de la superficie
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Diagrama 1. Etapas del proceso del servicio de pintado automotriz
El primer trabajo que se realiza a cualquier vehículo que se va a repintar es la evaluación
del estado en que se encuentra. El procedimiento a seguir es el siguiente:
1) Se limpian las áreas que se van a inspeccionar.
2) Se revisa el estado de la pintura antigua para hallar agrietamiento, ampollas, oxidación y
otras fallas.
3) Se observa como está el brillo: su pérdida puede ser el resultado de un agrietamiento
superficial difícil de distinguir a simple vista.
4) Se determina cuáles partes golpeadas se deben enderezar, cambiar o soldar.
La reparación de superficie sobre pinturas antiguas en condiciones aceptables se realiza
en dos etapas:
III.1.1 Limpieza de la superficie
El área que se va a repintar y las zonas adyacentes se deben lavar con agua para
suprimir el polvo y la mugre, luego con un ajustador o Thinner que no ataque la pintura
antigua ni deje residuos al evaporarse, se eliminan las ceras, grasa, siliconas, aceites y
asfaltos.
III.1.2 Lijado
Tiene dos objetivos importantes: primero facilitar la adherencia del repinte para que sea
durable y segundo, conseguir un acabado final atractivo. Existen tres formas para
hacerlo:
Manualmente para superficies curvas o con perfiles
Colocando directamente la mano sobre el papel de lija
Apuntando siempre en la dirección que se va a lijar para evitar rayas profundas.
Este trabajo debe hacerse suavemente, en trayectos cortos y siguiendo las curvas o
perfiles de la superficie. Si existe mucha presión se embota el papel de lija y ocasiona
rayas y arrugas.
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Los residuos de este trabajo se lavan con abundante agua corriente y luego se seca
bien la superficie con un trapo limpio y aire a presión.
A continuación se presenta el diagrama de las etapas que forman parte de la
preparación de la superficie:
III.2 Preparación de la pintura
La preparación de la pintura previa a su aplicación, que involucra actividades como
dilución, agregado de catalizadores, igualado de colores, etc., representa un factor de
contaminación al entorno por los constituyentes propios de la pintura: compuestos
orgánicos volátiles.
Cabe mencionar que no todos los tipos de pinturas están preparados a base de solventes;
existen hoy en día pinturas formuladas a base de agua, con un grado de toxicidad menor.
Estas actividades se realizan comúnmente en el laboratorio de igualación, un cuarto donde
permanecen todas las pinturas, catalizadores y diluyentes. La exposición directa de estos
compuestos al medio ambiente, facilita su evaporación y consecuente contaminación de
las áreas cercanas.
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Diagrama 2. Preparación de la superficie.
Es por ello que la ventilación natural o artificial debe ser suficiente y se deben considerar
además otras medidas de seguridad como iluminación antichispas, contactos eléctricos
seguros, letreros alusivos al riesgo, extintor y equipo de protección personal apropiado
para toda persona permanente o temporal en el sitio.
Para las pruebas previas a la aplicación de la pintura se pueden emplear equipos
individuales de succión que atraen la pintura esperada mediante un pequeño motor que
conduce la emisión a la parte inferior del equipo previo paso por un pequeño filtro.
Entre los productos más usados en la pintura automotriz están:
III.2.1 Imprimantes
Son productos que se caracterizan por tener una muy buena adherencia en sustratos
ferrosos, rápido secado y proveerle al sistema las propiedades anticorrosivas.
III.2.2 Esmaltes
Los esmaltes son pinturas que, al secarse, tienen alto brillo sin necesidad de pulido. El
secado puede ser principalmente por oxidación, como los esmaltes alquídicos
corrientes, por termo curado o por reacción como los esmaltes poliuretanos.
III.2.3 Lacas
Las lacas son productos que secan por evaporación del solvente. Por su naturaleza
química necesitan pulido para otorgarles un buen brillo final, en el mercado automotriz
existen 2 tipos:
Piroxilina (Nitrocelulosa)
Acrílicos
III.2.4 Diluyentes
Existen tres clases de diluyentes (Thinneres):
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Diluyente desarrollado a base de mezcla de aromáticos y alcoholes para utilizar
como diluyente de los adherentes de poliésteres horneables.
Diluyente desarrollado a base de mezcla de aromáticos y ésteres de evaporación
para utilizar como diluyente de las bases de poliéster.
Diluyente desarrollado a base de aromáticos cetonas, alcoholes y alifáticos para
utilizar como diluyente de limpieza en las ensambladoras.
III.3 Aplicación de la pintura
La aplicación de la pintura representa una fuente importante de afectación al ambiente,
dado el elevado porcentaje de compuestos orgánicos volátiles en la pintura y a la
aplicación a presión de la misma, que esparce los vapores por toda el área.
El pintado de los automotores debe realizarse, de acuerdo con la normatividad ambiental
actual, en áreas que permitan controlar, reducir o evitar las emisiones.
Las pistolas utilizadas para pintar los automóviles se alimentan con bombas de membrana
y proyección de aire comprimido, con transito de las piezas en la línea y estufado a 80ºC
de las imprimaciones.
Figura 6. Aplicación de pintura en cabina.
En la mayoría de los talleres esto se realiza al interior de una cabina de pintura permitiendo
una mejor calidad del pintado y eficiencia en los trabajos, así como la reducción de los
COV.
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III.4 Secado y polimerización de la pintura
Etapa final del proceso (preevaporado) que se debe llevar a cabo entre cabinas de secado,
horno de polimerización a 70-80ºC y zona de verificación final (en el caso de contar con
estos). De lo contrario, si no se cuenta con dichos equipos se deja secar el tiempo
suficiente a condiciones ambientales (principalmente en épocas de sol).
El secado es la eliminación de líquido contenido en un sólido. En la cabina de pintado
existe una corriente de aire calentado que envuelve al material a secarse. La diferencia de
temperatura entre el aire y el objeto mantiene un flujo de calor hacia el material por lo que
el vapor de agua y el diluyente emigra desde el interior del material hasta su superficie.
Durante el secado en cabina se establecen las siguientes instrucciones:
1. Controlar que el índice del teletermómetro se encuentre en la temperatura deseada para
la cocción de la pintura según la naturaleza de ésta y los consejos dados al respecto por su
fabricante.
2. Alcanzada la temperatura disponer el medidor de tiempo colocando, por medio de su
conmutador, el valor de minutos necesarios en que ha de mantener la determinada
temperatura.
3. Cuando el tiempo de cocción termina, un avisador acústico señala esta circunstancia.
Apagar el conmutador llevando el conmutador a la posición cero.
Figura 7. Cabina de secado
IV. MÉTODOS DE CONTROL UTILIZADOS
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Debido a la problemática presentada en este estudio de caso “Generación de COV en un
taller de hojalatería y pintura común” ubicado en la calle Paseo de la Sierra en
Villahermosa, Tabasco, se pretende buscar la mejor alternativa para minimizar dichas
emisiones y cumplir con los Limites Máximos Permisibles establecidos en las normas
correspondientes.
Este taller de hojalatería y pintura se encuentra a cielo abierto, rodeado de casas
habitación y de tiendas de suministro de alimentos, tal como lo son una pollería y una
tortillería, por lo que las emisiones afectan directamente a los trabajadores del taller, así
como a los vecinos de dicho establecimiento.
Se proponen dos escenarios para la disminución de emisiones de COV a la atmósfera:
1. Aplicación de técnicas sin control agregado.
2. Aplicación de técnica de control agregado:
2.1 Establecimiento de cabina de pintura y de secado (empleando extractores con
filtros).
IV.1 Técnicas sin control agregado
Las técnicas para limitar la emisión de contaminantes del aire sin el uso de control
agregado son:
Cambio de procesos
Cambio de combustibles
Buenas prácticas de operación (inspección y mantenimiento del proceso y los
equipos)
Las técnicas seleccionadas para minimizar la emisión de los COV a la atmósfera derivados
del proceso de repintado automotriz son:
Cambio de combustibles
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Buenas prácticas de operación (inspección y mantenimiento del proceso y los
equipos)
IV.1.1 Cambio de combustibles
En nuestro estudio de caso, no se considerará como un cambio de combustible sino
como un cambio de la pintura empleada para el repintado automotriz.
a) Componentes de la Pintura
La pintura está compuesta de los siguientes componentes y estos son:
Resinas Pigmentos Solventes Aditivos
Conocido como
vehículo aglutinante o
filmógeno.
Conocidos como
vehículo volátil
Aquella parte que al
secarse queda
presente formando
una película sólida y
continua, otorgando la
resistencia que tienen
las pinturas, además
de aglutinar los
pigmentos y cargas.
Parte de la pintura
en forma de polvo
que le comunica el
color, la opacidad o
cubrimiento y el
relleno.
Es el que se evapora
al secar la pintura y
que actúa como
modificador de la
viscosidad y
posibilidad de
aplicación de la
pintura, ya sea a
brocha, pistola, etc.
Son elementos que
en pequeñas dosis
modifican o dan
características a la
pintura, ejemplo:
acelerar el secado,
prevenir
corrugamientos,
impedir
chorreaduras, etc.
Pueden ser naturales
o sintéticas.
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Así mismo, la pintura cuenta con componentes químicos los cuales son considerados
como contaminantes (COV) para la atmosfera y sobre todo a la salud humana. Dichos
contaminantes son:
Uretano acrílico
Thinner
Xilol
Toluol
Metil isobutil cetona
Destilados de petróleo
Gasolina
b) Técnica sin control agregado
Las principales medidas de reducción de emisiones sin control agregado son:
Cambio de recubrimientos convencionales con alto contenido de solventes
orgánicos a recubrimientos con bajo contenido de solventes produciendo una
mayor eficiencia de recubrimiento, reduciendo el consumo de pintura hasta
un 30%.
Utilizar recubrimientos con base acuosa, cuyo contenido de solventes orgánicos
es de alrededor de un 10-15%. Entre las ventajas de los recubrimientos con
base acuosa están:
Las eficiencias de recubrimiento factibles de alcanzar son mayores con
recubrimientos con base acuosas que con recubrimientos
convencionales, lo cual implica un consumo de recubrimiento reducido y
menor tiempo de aplicación.
Realizar un manejo adecuado de los solventes, utilizando sistemas de
destilación y reciclaje de solventes.
IV.1.2 Buenas prácticas de operación
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Las buenas prácticas de operación incluyen medidas de sentido común, tales como el
cuidado y mantenimiento apropiado del equipo. Del mismo modo, disminuyen los costos
al evitar la pérdida de materiales costosos.
Algunas de las buenas prácticas de operación son:
El mejoramiento de la eficiencia de las tecnologías de aplicación, por ejemplo,
utilización de técnicas de rociado de mayor eficiencia; como pistolas de rociado
con tecnología de alto volumen y baja presión (HVLP) que consiguen hasta un
40% de eficiencia de rociado.
Las pistolas de rociado usen agua para su limpieza, lo que contribuye a reducir
el consumo de solventes limpiadores.
Verificar que las cabinas de pintura y secado se encuentren trabajando
eficientemente.
IV.2 Técnicas con control agregado
Hoy en día han aumentado las exigencias de calidad para los recubrimientos, para esto,
los talleres deben de incorporar para su proceso de pintado uno de los equipos importantes
la "Cabina de Pintado - Secado".
La utilización de estas cabinas se hace cada vez más necesaria especialmente en los
talleres que utilizan productos y solventes orgánicos, ya que por lo general son productos
de dos componentes que tienen un tiempo de secado al tacto más largo (30-40 minutos),
siendo necesario para su aplicación un lugar limpio y libre de polvo.
IV.2.1 Cabina de pintura y secado
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Las cabinas de pintura cumplen dos funciones: Cámara de Pintado y Cámara de
Secado (horno), elevando la temperatura a un máximo de 80ºC, para no dañar partes y
piezas del vehículo.
Figura 8. Cabina de pintura-secado
Existen muchos tipos de cabinas de pintura cada vez más sofisticadas. Con el fin de
obtener los mejores resultados se presenta a continuación una leve descripción de
algunos tipos de cabinas, para esto se ha dividido en dos grupos:
a) Cabinas no presurizadas
Esto significa que el aire extraído por los equipos de ventilación para purificar la cabina
es reemplazado por aire fresco que entra a través de filtros colocados normalmente en
la puerta (Figura a).
b) Cabinas presurizadas
Los mejores resultados se obtienen con este tipo de cabinas, ya que utilizan un sistema
de sobre presión, esto significa que se “inyecta” más aire filtrado del que se extrae,
impidiendo con esto, que se introduzcan dentro de la cabina partículas contaminantes
que se encuentran en el exterior (Figura b).
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Extractor de gases
Una de las cabinas más utilizadas en estos sistemas es la de circulación de aire
horizontal, inyecta aire en uno de los extremos de cabina y extrae con el otro, en el
último tiempo se ha hecho más popular la utilización de cabinas de circulación de aire
descendente ya que tiene algunas ventajas sobre las cabinas con circulación de aire
horizontal como es el flujo de aire directo sobre el vehículo y la disminución de la pintura
en suspensión en el resto de la cabina.
Figura 9. Tipos de cabina pintado-secado
Existen algunas variantes de este sistema, que considera la extracción lateral;
conduciendo la emisión al exterior de la cabina, previo paso por un filtro y, en algunos
casos, por cortinas de agua.
Algunas cabinas de pintado incluyen hornos de combustión para el Horneado de la
pintura mediante la inducción de aire caliente al interior del cuarto.
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Normas prácticas para el pintado en cabina.
El tema de limpieza es sumamente importante en pintura. Muchos de estos defectos
pueden derivarse de la adherencia de corpúsculos sólidos muy pequeños sobre la
superficie todavía tierna.
La cabina de pintado tiene por misión hacer muy difícil que esta situación se produzca
en ella, sin embargo se requiere una serie de cuidados y que cumpla una serie de
normas a seguir.
Parámetros de diseño
Los parámetros a considerar para un eficiente funcionamiento de la cabina de pintado y
secado tipo presurizada, se tomarán en cuenta a partir de las factibilidades de diseño,
operación, seguridad y costos, además se considerarán parámetros recomendados por
fabricantes y propietarios de talleres de repintado automotriz.
Algunas de las características a observar de estos equipos son:
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Filtros
Respecto al sistema de filtrado, es prácticamente idéntico en todos los modelos, siendo
lo más habitual el empleo de "filtros secos". En este caso se utiliza una rejilla filtrante en
el ducto de toma de aire a la entrada del circuito de inyección de aire para la cabina, con
el fin de prefiltrar el aire de impurezas, polvos o cualquier otro agente indeseable dentro
de la cabina.
El aire entrará por el techo de la cabina de pintura previamente filtrado, a través de
ductos y rejillas lineales difusoras. El área de suministro del aire en el interior de la
cabina debe ser suficientemente amplia para garantizar la ausencia de corrientes
contrarias al flujo vertical existente, cuya presencia determinaría la creación de
remolinos, que terminarían afectando al acabado final de los vehículos.
Un buen sistema de control del nivel de saturación de los filtros también es clave en una
cabina de pintura.
La cabina de pintura contará con una adecuada superficie de filtros para pintura y
vapores en suspensión, colocados en la zona de paso de aire, que garanticen una
retención no inferior al 85 o 90% de las partículas de pintura "over spray" que no se
depositan.
Estos filtros estarán ubicados en el piso, en 2 bancos alineados a cada costado del
vehículo (doble Pits), y filtrarán el aire viciado con pintura y vapores, tanto en la fase de
pintado como en la de secado, garantizando así aire limpio para recirculación en la
cabina o para expulsarlo a la atmósfera.
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V. CONCLUSIÓN
Las emisiones que se generan a la atmósfera por las actividades realizadas es los
diversos sectores empresariales se clasifican por fuente de emisión, las cuales pueden
ser fijas y móviles.
Debido a esta situación el marco jurídico mexicano ha desarrollado diversos
lineamientos que se enfocan en controlar, reducir o evitar la contaminación atmosférica,
para asegurar una calidad del aire satisfactoria para el bienestar de la población y el
equilibrio ecológico.
Una concesionaria que realiza actividades de hojalatería y pintura se cataloga como una
fuente fija, ya que en sus emisiones de contaminantes más relevantes se encuentran las
partículas sólidas suspendidas generadas por actividades de lijado, esmerilado, pulido y
pintado; los gases de combustión, producidos por la quema de combustibles en el horno
de la cabina de pintura; y los compuestos orgánicos volátiles (COV), producto del
empleo de solventes, pinturas y esmaltes.
El taller de hojalatería y pintura ubicado en la calle Paseo de la Sierra en Villahermosa,
Tabasco, se encuentra generando grandes cantidades de COV durante el proceso de
sus actividades, afectando a las casas habitación y tiendas de suministro de alimentos
cercanos.
Por tal motivo, se llevo a cabo un estudio para conocer las técnicas y equipos
adecuados para minimizar lo más posible los contaminantes que se encuentran
presente en los gases, material particulado y residuos generados.
La aplicación de técnicas sin control agregado y de control agregado, proporcionan
grandes garantías de remover eficientemente los COV.
El cambio de procesos, cambio de pinturas por pinturas en base agua y las buenas
prácticas de operación permiten que los contaminantes emitidos tengan menos
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concentración de contaminantes, favoreciendo el ambiente y la salud de las personas
que realizan dicha actividad.
El uso de cabinas de pintura - secado y filtros proporcionan que las partículas de los
contaminantes emitidos no se dispersen de manera incontrolada a la atmósfera, sino
que al contrario queden controlados y adheridos en los lugares y espacios adecuados
para su control.
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VI. BIBLIOGRAFÍA
Consultoría Ambiental para la Asociación Mexicana de Distribuidores de Automotores A.C.
MAYO, 2003. Control de Emisiones Atmosféricas en un taller Automotriz. México.
Instituto de Educación Ambiental. Junta de Calidad Ambiental. 2005. Programa de
asistencia técnica ambiental a pequeños negocios. Puerto Rico.
Secretaría del Medio Ambiente Gobierno del Distrito Federal. 2010. Estrategias de
Reducción de Compuestos orgánicos Volátiles en la industria y Fuentes de área de la
ZMVM. México.
Ley del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente del Estado de Tabasco.
Reglamento de la Ley Estatal del Equilibrio Ecológico y Protección al Ambiente en materia
de prevención y control de la contaminación de la atmósfera.
Norma Oficial Mexicana NOM-043-ECOL-1993.
Norma Oficial Mexicana NOM-085-ECOL-1994.
Norma Oficial Mexicana NOM-121-ECOL-1997.
http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/libros/652/tabasco.pdf
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