Responsable: ROSA HILDA CHAVEZ TORRES

Objetivos:

Evaluar la reducción de emisiones contaminantes a la atmósfera mediante acoplamiento de dos hornos tabiqueros del Estado de México

Antecedentes:

La evidencia científica indica que el cambio climático es inducido por las emisiones antrópicas de los gases efecto invernadero y se perfila, con la pérdida de biodiversidad, y la degradación de ecosistemas y de sus servicios ambientales, como el problema ambiental de mayor trascendencia en el siglo XXI y uno de los mayores desafíos globales que enfrenta la humanidad. Por sus efectos adversos previsibles, el cambio climático trasciende la esfera de lo ambiental y representa una amenaza creciente para muchos procesos de desarrollo. Por su globalidad, requiere de un enfoque multilateral, pues ningún país, ni localidad estatal, ni municipal, puede hacerle frente aisladamente. Por su dimensión temporal, impone la necesidad de planear a largo plazo.

En el Estado de México, se identifican 1222 hornos tabiqueros/ladrilleros y en orden equivalente, en varios estados de la República Mexicana, empleándose para su cocción mezcla de diferentes combustibles pesados, lo que crea la necesidad de determinar qué tipo de contaminantes se generan. La  industria del tabique emite gases contaminantes y partículas que permanecen en el aire causando serios daños a la salud para los residentes cercanos a las tabiqueras/ladrilleras.

El riesgo de inhalar los contaminantes que se generan en estos hornos es debido principalmente a que se emiten a cielo abierto sin ningún control, lo  cual se debe a que la reglamentación existente en materia ambiental no las contempla, sólo acatan algunas disposiciones o restricciones de carácter municipal, tal como la prohibición de la quema de llantas o material de desperdicio (NTE-IEG-001/98; Nila y Pérez, 1997), además el mercado es local y de este dependen un gran número de familias (Instituto de Ecología del Gobierno del Estado de México, 2006). Sin embargo, la fabricación de tabiques, ladrillos, tejas y otros productos de arcilla cocidos en hornos, se ha convertido en un problema ecológico en muchas ciudades de la República Mexicana y de los países tercermundistas debido al tipo de combustibles que se utilizan en la cocción de dichos productos: leña, llantas, madera, plásticos, textiles, aceite de motor gastado, gas LP, diesel, aserrín, combustóleo, entre otros, los cuales al ser incinerados emiten una gran cantidad de gases a la atmósfera, como dióxido de carbono, bióxido de azufre y partículas sólidas. Debido a lo anterior, es prioritario atender el problema de las fuentes emisoras de gases, sin dañar el trabajo de las personas que dependen de dicha actividad.

Actualmente en la República Mexicana los tabiques se siguen usando en la construcción de casas y edificios, debido a sus propiedades térmicas, facilidad del proceso térmico y su bajo costo. No existe normatividad aplicable a la fabricación de tabique, ya que no se tienen registros reales de emisiones, más que las estimadas por los Factores de emisión de la EPA, por lo que es necesario tomar medidas para el muestreo y evaluación de los gases y partículas presentes en el proceso de fabricación de tabique rojo para proponer recomendaciones pertinentes a los artesanos y contribuir a un desarrollo sustentable al sector.

La fabricación de tabiques es una actividad artesanal que representa una fuente de ingresos para muchas familias de escasos recursos, pese a que existen en el mercado nuevos aditamentos y formas de construcción, la demanda del tabique permanece vigente (Rojas-Gómez, 2003; Pidwimy 2004). Por lo tanto, diversas instituciones gubernamentales han buscado y siguen buscando alternativas con la finalidad de mejorar el proceso para disminuir los niveles de contaminantes, reducir los costos de fabricación y aumentar los ingresos de los artesanos, aunque todavía no se ha logrado obtener los resultados esperados (Nila y Pérez, 1997).

Beneficios:

Beneficio para el sector

Se establecieron las acciones necesarias para encontrar soluciones al problema de contaminación generado por los hornos tabiqueros en el Estado de México para atender las demandas de la población en: a) la afectación a la salud, higiene y seguridad social, b) aprovechar la cultura y tradiciones artesanales de los productores de tabique y/o ladrillo para apoyar a la industria de la construcción y c) utilizar los combustibles de desecho en forma racional, generados por la población e industria y que de alguna manera no implican un costo en su adquisición. La propuesta compromete: a) a la formación de recursos humanos de alto nivel, b) el Gobierno del Estado de México se consolide en el liderazgo en la formación de redes o grupos multidisciplinarios e interinstitucionales de otros Estados de la República Mexicana, c) el equipamiento adecuado para el control de fuentes de contaminación, d) por último, se dio difusión y divulgación de los resultados obtenidos para aprovechamiento y seguridad industrial de los artesanos, así como propiciar una cultura de protección al ambiente en torno a este sector.

Beneficios para el Estado de México

1. Reducción del problema de contaminación de las tabiqueras/ladrilleras en el Estado de México.
2. Avance del conocimiento científico y/o tecnológico, así como consolidación de la capacidad tecnológica en el sector ladrilleros en el Estado de México.
3. Formación de 2 recursos humanos de alto nivel.
4. Consolidación de grupos de investigación con el Instituto Tecnológico de Toluca y el sector artesanal tabiquero/ladrillero.
5. Difusión y divulgación científica y tecnológica de temas estratégicos.
6. Impacto y beneficio socioeconómico para el Estado de México.

Logros Obtenidos:

1. Se efectuaron 6 quemas durante 2012 con los hornos acoplados,  en el Barrio La Magdalena Ocotitlán, Metepec, operados bajo principios termodinámicos, hidrodinámicos y con eficiencia energética. Se usó aire y vapor de agua como medio de oxidación del aceite gastado (combustible).
2. Se cubrió con el 100% de los análisis de cromatografía de muestras gaseosas obtenidas durante la operación experimental de los hornos acoplados. Se evaluó: CO₂, CO, aire, H₂O, SO₂, lográndose una reducción promedio del 75% de emisiones contaminantes a la atmósfera, 50% en la quema del combustible y en el tiempo de operación.
3. Se concluyó con las evaluaciones de Resistencia a la Compresión a distintas temperaturas y posicionamiento de los tabiques en los hornos acoplados. Mediante la Norma Mexicana: NMX-C-441-ONNCCE-2005 (antes NMC-C-036-1983. Cuando se incrementa la temperatura, también aumenta el valor de resistencia a la compresión de los tabiques.
4. Se elaboraron diagrama del diseño de compuertas de chimenea y croquis hornos acoplados con eficiencia energética.
5. Se obtuvo: 1) Premio Estatal del Medio Ambiente 2011 del Estado de México en la categoría Academia y/o Investigación, en evento oficial 15 noviembre 2012; 2) Primer Lugar en el Concurso de Innovación y Desarrollo Tecnológico, del Sistema Nacional de Institutos Tecnológicos (SNIT), con el proyecto: “Control automático de temperatura para dos hornos tabiqueros acoplados”, por parte de estudiantes del Instituto Tecnológico de Toluca (ITTol), etapa Local, bajo la dirección del M.A e Ing. en Comunicaciones y Electrónica Javier de Jesús Guadarrama Granados, integrante del Proyecto EDOMEX 135728. 3) Se obtuvo el Segundo lugar por el trabajo presentado en 6^th International Conference on Environmental Science and Technology (ICEST2012), organizado por American Academy of Science (AASci 2012), Houston, USA, 20-23 Jun 2012, con el título “Structured packing corrosion evaluation in sour gases treatment at brick kiln production”.
6. Se logró reconocimiento de “Caso de Éxito” por la propuesta de Tratamiento de Gases Generados por la quema de combustible fósil, con el título: “Evaluación de la eficacia del proceso de captación de CO₂ mediante absorción química con la Monoetanolamina”, y presentado en el Congreso de Ciencias básicas del CONACyT, Noviembre 2012.
7. Se concluyó con el Módulo de Control de Temperatura: 1) Diseño y construcción de 6 tablillas electrónicas para control de temperatura, 2) diseño y construcción de una tablilla electrónica para control de nivel de combustible, 3) diseño y desarrollo de IPCore (Intelectual Property Core) para modelado del módulo de control de temperatura en trabajo integrado del FPGA (Field Programmable Gate Array), con los controladores de temperatura y nivel de combustible, los cuales se utilizan para operar compuertas en chimeneas, túneles y válvula dosificadora de combustible, a través de 4 motores de corriente directa y un motor a pasos, respectivamente.
8. Se evaluó la comparación del consumo de combustible, tiempo de cocción y perfiles de temperatura de: horno tradicional, un horno con chimenea y dos hornos acoplados.
9. Se distribuyeron cuestionarios a artesanos de distintas localidades y municipios, para conocer el interés de adopción de los hornos acoplados por el sector ladrillero y alfarero, en el Valle de Toluca.
10.  En colaboraciones internacionales se calificó: 1) tesis doctoral "Abatement of CO₂, SO₂ and NOx emissions in stationary sources” Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia, de Andrés Emilio Hoyos Barreto, Doctorado en Ingeniería, Universidad de Antioquia, Medellín, Colombia; 2) trabajo: "Dynamic simulation of sweetening process of natural gas", 15402-14242, para publicarse en la revista Chemical & Progress Engineering, 2012; 3) trabajo: “Investigations on the conceptual design of doble feed reactive destilation columns” para publicarse en la revista Chemical Enginneering & Technology (CET), 2012.
11. En colaboraciones nacionales, se evaluó proyecto de la Red Tecnológica Sustentable del Ladrillo, Programa de Mejoramiento del Profesorado (PROMEP), 2012. Red: Tecnología Sustentable del Ladrillo, Proyecto: Impulso al desarrollo tecnológico de la fabricación del ladrillo.

Aplicaciones:

Sustitución de los hornos tabiqueros tradicionales a los hornos acoplados.

Vinculación:

Se vincularon grupos de investigación con académicos del Instituto Tecnológico de Toluca (del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica), la Universidad de Guanajuato (de la Facultad de Ingeniería Mecánica) y la Universidad Autónoma del Estado de México (de la Facultad de Química), además de tener propuesta expresa de colaboración en el tratamiento de gases efecto invernadero,  del Profesor Umberto Desideri, (del Departamento de Ingeniería Industrial, Universidad de Perugia, Italia), Dra. Alba Yadira Corral Avitia (Universidad Autónoma de Ciudad Juárez, Instituto de Ciencias Bio-Médicas); con las acciones desarrolladas por el grupo liderado por la responsable del proyecto que se reporta, se presentó ante CFE, y Grupo IDESA propuestas para buscar soluciones conjuntas en el cumplimiento de normativas ambientales nacionales e internacionales.

Secretaría del Medio Ambientes, Coordinación de Aire Limpio del Valle de Toluca.