47. Cerámica fina y de construcción

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Contenido

1. Descripción del ámbito de actividad

2. Incidencia sobre el medio ambiente y medidas de protección ecológica

2.1 Aire
2.1.1 Gases de escape/gases de combustión
2.1.2 Polvo
2.2 Ruido
2.3 Agua
2.4 Suelo
2.5 Puesto de trabajo
2.6 Ecosistemas

3. Observaciones sobre análisis y evaluación de la incidencia sobre el medio ambiente

4. Relación con otros ámbitos de actividad

5. Evaluación global de la relevancia ecológica

6. Bibliografía

1. Descripción del ámbito de actividad

El ámbito de actividad "Cerámica fina y de construcción" comprende los ramos industriales siguientes:

· Cerámica de construcción: Ladrillos, tejas, gres, arcilla expandida, azulejos y baldosas, material refractario

· Cerámica fina: Productos de alfarería, loza, gres fino, porcelana, electroporcelana, loza sanitaria, muelas y cuerpos abrasivos

· Cerámica técnica.

La mayor parte de las empresas de la industria de cerámica de construcción y fina están ubicadas en las inmediaciones de yacimientos de arcilla. (La extracción de las materias primas sólo se aborda superficialmente en este capítulo; los detalles pueden consultarse en el capítulo "Minería a cielo abierto"). Las instrucciones para la preparación y transporte de las materias primas figuran también en el correspondiente capítulo. Así como el tamaño de las instalaciones cerámicas puede variar mucho, su producción diaria fluctúa entre varios kilogramos en cerámica técnica, 10 a 50 t/día normalmente en cerámica fina y, como máximo, 450 t/día en la industria del ladrillo. Dado que muchas empresas operan en sectores de producción variados, la producción total de las fábricas es a menudo mayor que la producción diaria típica para un producto determinado.

Las industrias de cerámica fina y de construcción utilizan como materia prima básica todo tipo de arcillas y caolines, así como chamota (arcilla cocida), feldespatos y arenas. La industria de materiales refractarios y de abrasivos y la cerámica técnica utilizan, además, otros muchos óxidos resistentes a altas temperaturas o a la abrasión, por ejemplo, corindón (Al₂O₃), óxido de circonio (ZrO₂) o carburo de silicio (SiC).

Las empresas tienden cada vez más a utilizar no sólo sus propias materias primas, cercanas a la empresa, sino también a comprarlas ya preparadas, sobre todo para productos refractarios, abrasivos y cerámica técnica, así como las materias primas necesarias para el vidriado y fritado.

En los procesos de producción de cerámica de construcción y fina es típico el esquema operativo siguiente:

- Obtención, preparación, conformación, secado, a veces vidriado o engobe, cochura, clasificación/embalaje y transporte.

El desarrollo de las distintas etapas del proceso varía de acuerdo con la técnica seleccionada. En principio, se utilizan procedimientos de vaciado, procedimientos plásticos o procedimientos de prensado en seco, siendo los límites entre unos y otros fluidos.

Cuadro 1 - Procedimientos de modelado

- En el procedimiento de vaciado, las materias primas se dosifican, trituran en húmedo y vacían en forma de pasta fluida o barbotina dentro de moldes de yeso. En el vaciado a presión, la barbotina se moldea bajo presión en máquinas para transformarse en la pieza bruta.

- En el procedimiento plástico las materias primas se preparan generalmente en húmedo, se mezclan y se modelan plásticamente con contenidos de humedad del 15 - 20 % de agua.

- En el procedimiento de prensado en seco en cerámica fina, las materias primas se suelen preparar en húmedo y a continuación secar en la torre de pulverización hasta una humedad residual del 5 - 7 %. En la industria de materiales refractarios, las materias primas se mezclan en seco y, frecuentemente, se elaboran con humedades de prensado < 2 %, utilizándose también para ello aglomerantes orgánicos e inorgánicos.

Los productos moldeados se secan, y después del secado se cuecen. La cochura se realiza por lo general en hornos túnel cuando la producción es alta; los productos especiales se cuecen principalmente en hornos individuales, de cúpula o de cámara, y los productos de cocción rápida en hornos giratorios de diversos tipos. En algunos países la cochura, sobre todo de los productos de ladrillería, se efectúa también en hornos de cámara individual y anulares de fabricación propia, o en sistemas de apilamiento.

Numerosos productos de cerámica fina se vitrifican o engoban antes de la cochura.

Las temperaturas de cocción en cerámica fina y de construcción empiezan, dependiendo de la materia prima, a 950 C, p. ej. en algunos productos de ladrillería. Por el contrario, la mayoría de los productos de cerámica fina se cuecen entre 1100 C y 1400 C. Los productos refractarios y la cerámica técnica tienen temperaturas de cocción desde 1280 hasta 1900 C. (Las cochuras de vidriado puras se realizan a temperaturas más bajas.) A veces con la porcelana y raramente con los azulejos se trabaja en el procedimiento de doble cochura.

El consumo de energía está en función del producto y del procedimiento; en la industria del ladrillo, debido a las bajas temperaturas de cocción, el consumo varía entre 800 y 2100 kJ/kg de producto obtenido, mientras que en casi todos los demás sectores de la cerámica de construcción y fina el consumo medio es notablemente mayor, pudiendo elevarse hasta 8000 kJ/kg de producto.

Después de la cochura hay que clasificar y a veces acabar los productos, lo que requiere un volumen de trabajo variable según el producto.

2. Incidencia sobre el medio ambiente y medidas de protección ecológica

2.1. Aire

2.1.1 Gases de escape/gases de combustión

En la obtención, preparación y modelado de productos cerámicos apenas se originan gases de escape. Una excepción es la expulsión de la humedad en la torre de pulverización, por ejemplo en la fabricación de baldosas, y en las instalaciones de molienda en seco durante la preparación de la arcilla, donde siempre se desprende vapor de agua inocuo.

Durante el proceso de vidriado es preciso impedir que los vapores producidos, que a veces contienen metales pesados y otras sustancias tóxicas, pasen al medio ambiente o sean inhalados por los operarios. Por tanto, sólo deben autorizarse instalaciones de vidriado que dispongan de los dispositivos necesarios de aspiración y de tratamiento de aguas residuales. Los operarios que realizan trabajos de servicio o reparación necesarios en este sector, han de protegerse utilizando filtros de respiración. Durante el secado de los productos vidriados se desprende vapor de agua en principio inocuo.

La contaminación por gas de combustión durante la cochura depende tanto de la emisión del producto a cocer como del tipo de combustible utilizado. Aquí se desprenden a veces componentes volátiles de la pasta y del combustible.

Los efectos negativos de las emisiones de flúor de la industria cerámica sobre el medio ambiente han sido reconocidos como graves, sobre todo en los últimos años, a causa de los daños surgidos en las proximidades de las fábricas de cerámica (síntomas patológicos en animales y plantas). Los fluoruros están contenidos en todas las materias primas cerámicas y durante la cochura a veces en el gas de escape. Sobre la base de este conocimiento, en Europa la emisión de flúor debe ser inferior a 5 mg/m³ normales en instalaciones nuevas.

Dado que el funcionamiento de las instalaciones de cocción de cerámica es continuo, a veces se utilizan, como complementos combustibles, materiales residuales de otros sectores de producción, por ejemplo, aceites viejos y componentes orgánicos procedentes de instalaciones acondicionadoras de agua. Las instalaciones que usan tales materiales están sometidas a normas especiales, pues a través de los materiales residuales se pueden incorporar óxidos peligrosos, que se emiten a su vez a través del gas de combustión.

Las fábricas alemanas deben atenerse a los valores siguientes en la combustión de materiales de desecho:

- Polvo total máx. 10 mg/Nm³
Dióxido de azufre máx. 50 mg/Nm³
Cd, Tl, Hg, 0,1 mg/Nm³ (por elemento)
(cadmio, teluro, mercurio)
Otros metales pesados 1 mg/Nm³

Por razón de estas cantidades, no es posible usar materiales de desecho en la industria cerámica sin el montaje de instalaciones de separación en húmedo complementarias.

Aparentemente la emisión de óxido de nitrógeno durante la cocción no es problemática en la mayor parte de las plantas que operan a temperaturas relativamente bajas. Por el contrario, en las instalaciones de cocción a alta temperatura de la industria de materiales refractarios es preciso encontrar soluciones especiales para desnitrificar los gases de escape.

Por lo general no se producen gases de escape durante la clasificación, el embalaje y el transporte interno, ni tampoco durante la elaboración o acabado. Únicamente en muy contados casos, por ejemplo en la pintura o estampado posteriores, puede haber contaminación por gases de escape. Estos problemas deben resolverse caso por caso.

2.1.2 Polvo

El polvo constituye un riesgo latente, sobre todo para los obreros de las fábricas de cerámica fina y de construcción. Polvo fino de cuarzo < 5  m puede provocar afecciones silicóticas.

En función de las condiciones geológicas y meteorológicas, durante la extracción de las materias primas puede producirse en las minas una carga de polvo, que es posible reducir por riego y con métodos de explotación y transporte específicos (véase el capítulo "Minería a cielo abierto").

Mientras que en el medio húmedo de los procesos plásticos no se produce apenas polvo, en la preparación, modelado y secado se adoptan numerosas medidas, entre ellas la limpieza continua de las plantas, el hormigonado y a veces barnizado de los suelos, captaciones de polvo eficaces, lijado en húmedo de la porcelana y productos sanitarios, a fin de limitar en lo posible el desprendimiento de polvo.

Combatiendo sistemáticamente el polvo en todas las áreas de trabajo, en Alemania se ha conseguido reducir al mínimo las afecciones silicóticas en la industria de porcelana y de materiales refractarios, sobre todo de productos silicados; pero en muchos países la problemática subsiste. Los valores límite exigidos para el polvo de cuarzo se sitúan en un valor MAK (concentración máxima en el puesto de trabajo) de 0,15 mg/Nm³ de polvo fino, debiendo haber en el aire sólo 4 mg/Nm³ de polvo fino que contenga más de 1 % en peso de cuarzo.

Conforme a los Lineamientos Técnicos Aire¹⁰² vigentes en Alemania, el contenido de polvo total no debe sobrepasar 50 mg/Nm³ en el gas de escape a un flujo másico superior a 0,5 kg/h, ni 150 mg/Nm³ a un flujo másico de hasta 0,5 kg/h inclusive.

¹⁰²Technische Anleitung zur Reinhaltung der Luft (TA-Luft)

Durante la cocción no se produce generalmente más que una pequeña contaminación de polvo. En la actualidad se incorporan frecuentemente filtros secos a los hornos y, con menor frecuencia, equipos de separación en húmedo. Los equipos de absorción en seco pueden contaminar con polvo. Por ello, cuando se utilizan estos equipos hay que procurar que la cantidad de polvo máxima en el gas de combustión no sobrepase los 50 mg/Nm³. Las condiciones de funcionamiento de estos equipos requiere un mantenimiento periódico (véase el apartado 3.1).

2.2 Ruido

En la mayor parte de los procesos de producción de la industria cerámica hay una emisión de ruido que generalmente no sobrepasa 85 dB(A) (véase el apartado 2.5).

En la extracción de materias primas pueden producirse breves impactos sonoros a causa de explosiones, y las consiguientes sacudidas, que a veces causan graves molestias a la vecindad. Pero mediante métodos de detonación adecuados se pueden reducir considerablemente tales molestias por ruido. Las máquinas utilizadas hoy para la extracción cuentan con una insonorización que satisface las exigencias de la protección contra el ruido (véase el capítulo "Minería a cielo abierto").

En la preparación se originan ruidos molestos producidos, por ejemplo, por quebrantadoras de impacto y por molinos para la trituración de materiales duros. Estas instalaciones de trituración y las de preparación a ellas asociadas se pueden encapsular o insonorizar para proteger el entorno frente a efectos sonoros graves.

En las fases de trabajo de secado y cocción es preciso usar ventiladores, que pueden producir niveles de ruido superiores a 85 dB(A). Estas fuentes sonoras han de instalarse fuera de los puestos de trabajo permanentes. En procesos de fabricación especiales de cerámica de construcción y fina, por ejemplo, en la escisión de baldosas hendidas y en el uso de planchas, bastidores o paletas metálicas destinadas a sistemas de transporte internos, surgen problemas de ruido típicos. Adoptando medidas adecuadas, por ejemplo, encapsulación de puestos de trabajo permanentes y amortiguación de los sistemas de transporte móviles con caucho, pueden reducirse tales cargas sonoras.

Para evitar las molestias por ruido, los valores de inmisión de las zonas habitadas próximas a los talleres de producción cerámicos no deben sobrepasar 50 - 60 dB(A) de día y 35 - 45 dB(A) de noche. Las fábricas de cerámica deben estar a una distancia mínima de 500 m de las zonas urbanizadas .

2.3 Agua

En Alemania las fábricas de cerámica deben atenerse a las normas administrativas en cuanto a sustancias permitidas en las aguas residuales.

Para la comprobación de los valores especificados es preciso montar laboratorios de fábrica.

Cuadro 2 - Valores máximos admisibles para introductores directos según la 17ª Norma Administrativa¹⁰³ de la Ley de Aguas¹⁰⁴

¹⁰³Siebzehnte Allgemeine Verwaltungsvorschrift über Mindestanforderungen an das Einleiten von Abwasser in Gewässer

¹⁰⁴Wasserhaushaltsgesetz

A fin de no superar los valores vigentes, el agua brotada en la zona de la mina debe pasar por tanques de reposo, si fuera necesario añadiendo agentes de sedimentación. El agua superficial surgida en el recinto de la mina ha de evacuarse por separado.

El consumo de agua fresca es reducido en las fábricas de cerámica modernas, ya que el agua requerida para el proceso pasa al circuito interno. Una parte del agua utilizada se desprende como vapor de agua durante la preparación de los granulados en la torre de rociado, o durante el secado de los productos. Las aguas residuales resultantes contienen arcilla, fundentes y otras materias primas cerámicas, que se precipitan y retornan al proceso a través del circuito interno.

El agua sanitaria producida en las fábricas de cerámica fina y de construcción debe ser conducida y eliminada por separado.

2.4 Suelo

Actualmente se utilizan con frecuencia las minas de arcilla - una vez finalizada la extracción, dada su relativamente escasa permeabilidad al agua, para el almacenamiento de productos de desecho de todo tipo. El deterioro del suelo por erosiones y acumulaciones de agua no puede evitarse en las minas antiguas, pues normalmente en la época de explotación la conducción de agua no se hacía de acuerdo con las normas actuales de protección ecológica.

El escombro de las fábricas de cerámica apenas contamina el suelo, puesto que las piezas rotas durante la producción se vuelven a utilizar en la propia fabricación o en otras fábricas de cerámica, y sólo con una gestión irracional del trabajo pueden originarse escombreras. La excepción son pequeñas cantidades de yeso que resultan de la fabricación de porcelana, artefactos sanitarios y tejas, que han de deponerse correctamente.

2.5 Puesto de trabajo

En zonas de trabajo especiales, el personal de las plantas cerámicas puede correr riesgos de salud o sufrir molestias debido al ruido, al polvo y al calor.

Es preciso proteger los puestos de trabajo permanentes en zona de fuentes sonoras intensas adoptando medidas de insonorización. Si a pesar de estas medidas el nivel es de 85 dB(A), hay que disponer de protector de oídos, que se llevará obligatoriamente a partir de 90 dB(A) para impedir los consiguientes daños al oído. También durante una corta permanencia en zonas con ruido intenso tiene que llevarse protector de oídos.

En las fábricas modernas, la carga de temperatura a la que se ven expuestos los operarios durante la cocción en hornos de los tipos de túnel, de empuje, con solera de rodillos o de alimentación por carro es relativamente moderada . En fábricas con hornos antiguos de cámara individual y anulares se producen durante la colocación y retirada de la mercancía altas cargas de calor. En casos especiales, por ejemplo desplome de un carro de horno túnel, hay que efectuar durante breve tiempo trabajos bajo máxima carga de temperatura. En esos casos hay que observar rigurosas medidas de protección, como llevar trajes antitérmicos. Además, tales trabajos deben estar sometidos a un control adecuado.

En fábricas de cerámica fina, sobre todo en la industria de la porcelana y de silicatos (refractarios), la contaminación permanente con polvo de cuarzo puede ser causa de riesgo para los operarios. Aquí es indispensable, además de las medidas técnicas, una revisión médica periódica, con la que se puedan descubrir a tiempo alteraciones fibróticas (alteraciones de los alvéolos pulmonares) para preservar al operario de daños permanentes, cambiándole de puesto de trabajo.

2.6 Ecosistemas

Un deterioro del paisaje y una alteración de la superficie acompaña a la extracción de materias primas (véase el capítulo "Minería a cielo abierto). Dado que el consumo de materias primas por fábrica no es muy grande, las zonas de explotación aisladas suelen ser también relativamente pequeñas. En cualquier mina de arcilla aparecen arcillas muy variadas. Mediante procedimientos de preparación eficaces, en los últimos años se ha conseguido también utilizar arcillas de calidad mediana, habiéndose podido reducir así la carga de escombros en la zona de las minas de arcilla.

A la hora de elegir el emplazamiento de una fábrica de cerámica hay que tener presentes también los aspectos ecológicos. Si se instala una fábrica en una zona hasta entonces de uso agrícola, debe comprobarse qué alternativas existen para obtener ingresos, sobre todo para las mujeres afectadas. Además del cumplimiento de las normas correspondientes para gas de escape, polvo, ruido y agua, hay que examinar las condiciones del subsuelo, la integración en el paisaje y la infraestructura del emplazamiento.

La infraestructura comprende, por ejemplo, suministro y posibilidades de vivienda para personal femenino y masculino, sistemas y volumen de tráfico, industrialización existente y planificada de la zona.

Dado que la incidencia sobre el medio ambiente no se limita a la zona de la fábrica, los grupos de población afectados, sobre todo mujeres y niños, deben tener derecho a atención médica.

Resulta difícil una recuperación (reciclado) de bienes de consumo de cerámica fina después del uso en, o dentro de, edificios o en el hogar, dada la diversidad y pequeña cantidad existente en los respectivos lugares de consumo. Por el contrario, en la industria de materiales refractarios, sobre todo en las fábricas de acero, más del 30% de los productos refractarios se someten a recuperación.

3. Observaciones sobre análisis y evaluación de la incidencia sobre el medio ambiente

Los Lineamientos Técnicos Aire y Ruido,¹⁰⁵ las directrices de la Asociación Alemana de Ingenieros (VDI), las normas específicas del sector para introductores de aguas residuales estipuladas por la Ley de Aguas y la concentración máxima en el puesto de trabajo¹⁰⁶ para prevención de enfermedades silicóticas de la asociación profesional de la industria cerámica y del vidrio¹⁰⁷, contienen valores límite de emisión para gas de escape, polvo y agua. Estos valores de emisión son aceptados en forma análoga por la mayor parte de países europeos. Las normas norteamericanas, publicadas por la Environmental Protection Agency (EPA), son a menudo, sobre todo en California, aún más rigurosas que las alemanas.

¹⁰⁵Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA-Lärm)

¹⁰⁶MAK-Werte

¹⁰⁷Berufsgenossenschaft der keramischen und Glas-Industrie

Los países sin leyes de protección ecológica propias deben comprobar los valores especificados y adaptarlos en cada caso a las condiciones dadas, teniendo en cuenta las condiciones ambientales propias. En casos excepcionales, sobre todo en rehabilitaciones de fábricas, deben encontrarse regulaciones especiales. Pero las instalaciones nuevas deben satisfacer los valores estándar de la protección ambiental.

El Catálogo de estándares ambientales (Tomo 3 de esta publicación) contiene referencias para la evaluación de la relevancia ambiental de sustancias aisladas.

Cuadro 3 - Limitación de los contaminantes por los Lineamientos Técnicos Aire y la 17ª Norma Administrativa según el Art. 7a de la Ley de Aguas3

* Generación posible en cocción reductora
DQO Demanda química de oxígeno
* Ley en el estado alemán de Baden-Württemberg
TSS Total Suspended
a) Muestra mixta de dos horas
VwV Administrative Provision
b) Muestra al azar
WHG Water Conservation Act

El empleo de materiales de desecho como combustible debe satisfacer necesariamente los valores límites de emisión citados. Es imprescindible un control regular de cada carga de material y de cada grupo y proceso de cocción, así como de los gas de escape y polvo (apartado 3.1).

Las normas sobre polvo referidas a la concentración en el puesto de trabajo han de cumplirse necesariamente, sobre todo en la industria de la porcelana y de silicatos. El incumplimiento de estas normas trae consigo afecciones con secuelas a largo plazo. Una lucha intensa contra el polvo en todas las fábricas y secciones de fábrica es imprescindible también aquí.

La problemática del ruido se subestima en muchos países; pero cargas sonoras continuas pueden provocar daños permanentes. Por ello también hay que observar aquí los valores límite para la carga de ruido en el puesto de trabajo y en las zonas habitadas inmediatas, y evitar la construcción posterior de viviendas en las proximidades (apartados 2.2 y 2.5).

Hay que advertir a los responsables de las fábricas de cerámica los peligros específicos a los que está sujeto el personal y ponerles al corriente de la aplicación de medidas de protección para que los operarios no se expongan por desconocimiento a cargas perjudiciales para la salud (apartado 3.1). Se tendrán previstas las oportunas medidas de formación y de sensibilización general del personal en materia de cuestiones ambientales.

En todas las fábricas debe proyectarse cuidadosamente un circuito interno de agua. Para las aguas residuales depuradas que se desvían a emisarios hay exigencias mínimas que satisfacer para evitar deterioros del ecosistema en las zonas próximas a fábricas.

Todos los parámetros deben comprobarse mediante controles internos (apartado 3.1). Para la comprobación de los valores especificados es preciso montar laboratorios de fábrica.

3.1 Controles y mantenimiento de las instalaciones de protección ambiental

Para el cumplimiento y la puesta en práctica de las disposiciones sobre protección ambiental, debe organizarse en la empresa una unidad independiente de la dirección de producción. Los responsables de esta unidad tienen que ser capacitados para asumir todas las funciones de control, inclusive mediciones, que afectan a la protección ambiental dentro de la fábrica; asesorarán a los responsables de inversiones y conducirán las negociaciones con las autoridades administrativas en materia ambiental. La unidad es, además, responsable de que todas las instalaciones de protección ambiental se mantengan adecuadamente y se mejoren de forma continua. Otras funciones son el asesoramiento de La instrucción y la formación de los trabajadores está también a cargo de esta unidad.

4. Relación con otros ámbitos de actividad

Dentro de la industria cerámica es habitual una coordinación de los diferentes ramos de producción, que muchas veces es también necesaria para que no haya problemas en el curso de la producción. Las fábricas de cerámica fina y de construcción dependen de numerosas industrias auxiliares, por ejemplo, de extracción, de almacenamiento de combustible, talleres y equipos de transporte, a través de las cuales quedan implicados otros ámbitos de este proyecto.

Cuadro 4 - Incidencia ecológica de ámbitos afines de este proyecto - Cerámica fina y de construcción

Todos los productos cerámicos necesitan ser embalados. Los materiales de embalaje requeridos han de desecharse o recuperarse después del uso. A través de modernos procedimientos de la industria del embalaje se pueden reducir los efectos contaminantes de este sector. Asimismo la industria cerámica requiere una intensa actividad de transporte, pues ladrillos, tejas, baldosas hendidas y productos refractarios tienen altos pesos unitarios que exigen medios de transporte adecuados.

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