El agua y el cemento

MEDICINA E INVESTIGACIÓN 

El agua y el cemento

 RAFAEL H. PAGÁN SANTINI

 La industria cementera ha sido señalada por los grupos ecologistas como una de las principales precursoras del smog fotoquímico, la lluvia ácida y el calentamiento global, máxime cuando se considera que las emisiones de CO2 de esta industria 7 por ciento de las emisiones antropogénicas de CO21. Sin embargo, no se ha puesto mucho énfasis en su relación con el agua. Esto obedece, primero a que la mayoría de las plantas industriales de cemento se encuentran cerca de fuentes abundantes de agua, y segundo, que no dejan aguas residuales, ya que su uso principal es consuntivo, esto es no es considerada como materia prima.

La principal demanda de agua en la producción del cemento se produce por tres procesos básicos: enfriamiento, procesamiento y evaporación. Sin embargo es muy difícil distinguir el uso del agua para enfriamiento y el uso del agua del proceso en sí, dado que el agua para procesos se entiende como el agua que tiene contacto directo con el producto intermedio o final y que puede ser dividida en: 1) agua entrada al producto como en conservas y bebidas, 2) agua sirviendo en uso suplementario en la manufactura del producto2. Según algunas estimaciones, la demanda de agua en el proceso de producir una tonelada de cemento es de 3 mil 500 litros de agua. Esto se debe a la minería de piedra caliza, las labores de limpieza y mantenimiento de equipos contaminados, a la descarga de aguas servidas y otras labores de producción3. En un sentido estricto, el agua no es usada directamente en la producción de cemento, pero es utilizada para el enfriamiento de equipamientos y de flujos gaseosos.

Los métodos empleados en la industria para remover el calor excedente generado en ciertas partes de la maquinaria y en fluidos de trabajo, son muy variados. En una planta de producción es común observar el uso de ventiladores que dirigen corrientes de aire hacia ciertos puntos de algunos equipos, y en otros casos, entradas de tubería a equipos, que transportan agua para enfriamiento a presión. Aunque, en ambos casos, tanto la función del aire como la del agua es la misma, ésta última es más eficiente debido a que posee un coeficiente de transferencia de calor mayor, razón por la cual su uso en sistemas de enfriamiento es más frecuente. Además, el agua posee la ventaja de poder reciclarse térmicamente de una manera sencilla y económica, por lo que es posible utilizar la misma cantidad en repetidas ocasiones en un sistema de enfriamiento de circuito cerrado4.

Previa a su utilización como refrigerante, el agua tendría dos tratamientos antes de poder ser utilizada en el sistema de enfriamiento. Esto debido a la cantidad de impureza que ésta pudiera tener, es muy difícil que el sistema de agua potable de una localidad suministre la calidad y cantidad de agua que el proceso requiere. Muy probablemente el agua utilizada es extraída del acuífero bajo la superficie o de algún río cercano.  La presunción es que el agua contenga muchas impurezas disueltas y en suspensión, haciéndose necesario someterla a una serie de tratamientos de acondicionamiento previo a la utilización. Por razones tanto económicas como por la necesidad de evitar que en el traslado el agua se ensucie más, el tratamiento primario se efectúa en el lugar de origen del agua. Una vez eliminado el material en suspensión, por lo general, el agua es aireada por medio de un compresor de aire cuyo objetivo es el de lograr la precipitación del hierro que tiene disuelto, y a su vez beneficiar la acción del químico floculante que se administrará posteriormente.

Al agua en tratamiento se le aplican diversos químicos que tienen el objetivo de acelerar el proceso de floculación5. Principalmente estos químicos son el sulfato de aluminio y la cal hidratada. El agua, ya tratada químicamente, entra a floculadores hidráulicos donde se lleva a cabo la formación de flóculos precipitables, producto de la combinación del hidróxido de aluminio con partículas solubles causantes de la turbiedad del agua. Dichos flóculos precipitables son eliminados durante el paso inmediato del agua por sedimentadores, obteniéndose como resultado un tipo de agua bastante limpia con la que son abastecidos los tanques de succión. Este proceso es muy parecido al tratamiento para potabilizar el agua.

El agua que será destinada a enfriamiento de equipos es enviada a un aireador el que tiene como objetivo favorecer la precipitación del hierro que aún permanece disuelto en el agua. El agua aireada pasa por gravedad a filtros lentos de arena y grava. Por último, el agua filtrada es desviada hacia un suavizador para uso de enfriamiento. La finalidad del sistema de enfriamiento es el bajar la temperatura del aceite de los sistemas hidráulicos, enfriar el aceite lubricante de componentes de equipos para mantener su temperatura de operación dentro de los límites permisibles, enfriar el aceite lubricante en compresores ayudando al enfriamiento del aire comprimido y participar en el proceso de secado del aire (posenfriador aire–agua. El sistema de enfriamiento por agua del tipo circuito cerrado absorbe calor desde los equipos y lo cede a la atmósfera por medio de torres de enfriamiento en una forma cíclica.

El agua es uno de los insumos de mayor importancia en los procesos industriales y su uso racional se constituye en una necesidad, debido al crecimiento de los consumos industriales y poblacionales6. De acuerdo con Verfaille y Bidwell7, el consumo de agua es representado por todo el agua de abastecimiento comprado u obtenido a partir de fuentes superficiales o subterráneas. En el caso de la fabricación de cemento agua se utiliza principalmente en el enfriamiento de los gases, aporte a los circuitos de refrigeración, que actualmente son cerrados casi en su totalidad, riego de jardines y vías de paso de vehículos y aguas sanitarias. En principio, la industria cementera hace un uso consuntivo de los recursos hídricos al utilizarlos, principalmente, para el enfriamiento del sistema hidráulico así como de todo el sistema de operación. Este uso contribuye a la evapotranspiración del agua y en consecuencia reduce su disponibilidad. La producción de aguas contaminadas tiene su principal origen en los sistemas de tratamiento de gases que suelen emplear en las plantas cementeras. Los contaminantes que aparecen son por lo tanto los mismos que se encuentran en los gases.

En zonas donde la oferta del agua sobrepasa su demanda, una tecnología de esta naturaleza no compite con los otros sectores sociales que demandan el líquido. Sin embargo, para una región semiárida es una agravante más en la tensión social. El hecho de que sólo un componente social utilice 3.5 millones de metros cúbicos de agua en su producción anual de una tonelada de cemento sin aportar nada al desarrollo económico, social y ecológico de la región, es algo cuestionable.

 

 

1BGS., Cement Raw Materials, Office of the Deputy Prime Minister., March 2004. (cita tomada de Ing. Investig. vol.28 no.3 Bogotá).

2Vanegas, Sarmiento R., Modelo general de demanda del agua., Trabajo de Grado, Maestría en México Ambiente y Desarrollo, IDEA, Universidad Nacional de Colombia, 2001. P 52.

3Badii, M. H., J. Landeros., y E. Cerna, El recurso de agua y sustentabilidad  Daena: International Journal of Good Conscience. 3(1) : 661–671. Octubre 2007–Marzo 2008. ISSN 1870557X.

4Gerardo Adolfo Bustamante Barberena, Situación actual e implementación de mejoras en el mantenimiento mecánico de los sistemas de enfriemiento por agua y de suministro de agua de procesos de planta San Miguel, Cemento Progreso, S.A.; 2009, Universidad de San Carlos de Guatemala, Facultad de Ingeniería, Escuela de Ingeniería Mecánica.

5La floculación es un proceso mediante el cual, con la adición de sustancias se aglutinan las partículas coloidales presentes en el agua, facilitando de esta forma su decantación y posterior filtrado, además, sirve para controlar el pH del agua.

6Ingaramo, A.; Heluane H.; Colombo M.; Cesca, M. Water and wastewater eco–efficiency indicators for the sugar cane industry. Journal of Cleaner Production, v. 17, p. 487495, 2009.

7Verfaillie H.A.; Bidwell R. Measuring eco–efficiency: a guide to report company performance. Geneva: World Business Council on Sustainable Development (WBCSD), 2000, 40 p.

 

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