Una actualización del Comité F40 de las Substancias Declarables que hay en los Materiales de ASTM International

por Tim McGrady

El Comité F40 de ASTM International se organizó el 13 de enero de 2005, con el propósito de asistir a la industria mundial en lo que respecta a la regulación de las substancias que hay en los materiales. Las reuniones del comité se han llevado a cabo desde entonces en las oficinas centrales de ASTM International de West Conshohocken, PA, en Dallas, Texas y en Toronto, Canadá. El Comité F40, por reconocer que la regulación de las substancias que hay en los materiales es una cuestión internacional que afecta a toda la infraestructura de fabricación y abastecimiento mundial, decidió que, como mínimo, cada cuarta reunión se llevara a cabo en un lugar que no estuviera en América del Norte. La reunión del otoño de 2006 del Comité F40, que patrocinará Termo Electron Corporation está planeada para llevarse a cabo del 10 al 12 de octubre en Shangai, China.

Regulaciones que impactan la composición del producto

Lo que motivó la formación del Comité F40 fue la presentación de febrero de 2003 de la directriz de la Unión Europea 2002/ 95/EC de la Restricción del Uso de Ciertas Substancias en el Equipo Eléctrico y Electrónico, mencionada comúnmente como “RoHS” (las formas de pronunciarla varían, pero las más comunes son “rous”, “rojos” y “ros”). Aunque el alcance de la directriz RoHS es amplio y su impacto es inminente debido a la fecha en que entrará en vigencia, 1 de julio de 2006, existen otras muchas regulaciones que afectan la composición de los materiales que se usan en la fabricación de artículos elaborados. Ejemplos de estas son las directrices de la Unión Europea 2000/53/EC de Vehículos al Final de su Vida Útil, la 94/62/EC del Embalaje y Desecho del Embalaje, la 76/768/EEC que tiene relación con los productos cosméticos, la 91/157/EC de las baterías y acumuladores y la 76/769/EEC del mercadeo y uso de ciertas substancias y preparaciones peligrosas.

Hay también muchas regulaciones existentes y propuestas que corresponden a las substancias que hay en los materiales, fuera de las de la Unión Europea, como:

• La regulación SB 20/SB 50 de California que establece la Ley de 2003 de Reciclaje de Desecho Electrónico y la Propuesta 65 de California. Esta regulación requiere que se reporten las substancias carcinógenas y toxinas de reproducción de la lista de California que se usan en los productos;
• Los Métodos de Gestión del Control de la Contaminación causada por la Regulación de los Productos de Información Electrónicos de China, mencionada comúnmente como la “RoHS china”, que entrará en vigor en marzo de 2007;
• La enmienda de Japón hecha a la disposición de su gobierno y Ministerio de Economía, Comercio e Industria (METI por sus siglas en inglés) que está bajo la Ley de la Promoción de la Utilización Eficaz de Recursos, que reporta la información de las substancias de la RoHS; y
• La Ley del Reciclaje de Recursos de los Automóviles y Productos Eléctricos/Electrónicos de Corea, que contiene regulaciones similares a las directrices RoHS, WEEE y ELV de la Unión Europea, combinadas.

La lista de regulaciones que corresponden a las substancias declarables que hay en los materiales continúa creciendo, junto con el número de leyes pendientes o decretadas en Australia, Canadá y los Estados Unidos. El Subcomité F40.03 de la Supervisión de la Legislación y Regulación ha desarrollado una base de datos para que la industria pueda estar al tanto de la infinidad de regulaciones.

Un tema común que se tiene en todas estas regulaciones es la restricción de las substancias que hay en los materiales que se usan para producir artículos elaborados. Algunas de las regulaciones requieren que se reporten ciertas substancias que hay dentro de los materiales y/o productos, y otras requieren que la concentración de ciertas substancias se limite a un valor máximo específico. Las regulaciones difieren entre sí de alguna manera y a medida que estas leyes se sigan propagando será cada vez más difícil para la industria cumplir con todos los requisitos. A esta situación se le conoce generalmente como “objetivo móvil”: las compañías no acaban de cumplir con una regulación cuando ya tienen que ajustar sus estrategias para cumplir con la siguiente, y así sucesivamente.

El impacto de estas regulaciones lo sienten con mayor intensidad las compañías pequeñas que no tienen los recursos para poder mantenerse actualizadas con un ambiente regulador que cambia constantemente. Esta es un área en donde la labor del Comité F40 pronto deberá rendir frutos, cuando las normas y bases de datos se ofrezcan para ayudar a los que necesitan de información. Como se menciona anteriormente, la base de datos de las regulaciones del Subcomité F40.03 se ofrecerá pronto en el sitio Web de ASTM International, y el Subcomité F40.04 de la Investigación/Coordinación de Documentos Existentes hará pronto lo mismo, con una base de datos similar ligada a las normas correspondientes.

Para la industria, puede ser difícil seguir las regulaciones porque éstas no ofrecen generalmente instrucciones de cómo cumplir con ellas. En vez de ello, las regulaciones tienden a enfocarse en lo que la industria debe lograr y le dejan a la industria la decisión de cómo cumplir con las regulaciones. Desafortunadamente, el qué siempre precede al cómo y muchas veces la industria experimenta un periodo caótico antes de que decida el cómo. Si las regulaciones señalan lo que se requiere de la industria, las normas representan una forma de acuerdo de cómo cumplirlas. Pero unas normas convenientes tardan en desarrollarse, particularmente cuando las regulaciones tienen un alcance tan extenso como el de las actuales restricciones de substancias. Mientras tanto, las compañías que forman la cadena de abastecimiento al quedar sin más recursos que los propios, hacen frecuentemente sus propias interpretaciones de lo que se debe lograr y de cómo hacerlo. Este es el periodo caótico – un momento en el que la industria no cuenta con normas. Este es el periodo, en que la industria atraviesa actualmente esta etapa en lo que se refiere a las regulaciones RoHS y similares.

Normas en la industria

Conocer una descripción general de cómo usa la industria las normas es conveniente para aquellos que no están familiarizados con el papel que tienen las normas, y las figuras de la 1 a la 4 ilustran el proceso.

Un sencillo contrato acordado entre el comprador y el vendedor comprende por lo general una orden de compra (Figura 1). Todos los términos del contrato vienen señalados en la orden de compra. Este tipo de contrato funciona bien mientras todos los aspectos del acuerdo estén bien especificados en el documento. Con frecuencia, sin embargo, el contrato tiene un grado de detalle que no se puede reproducir fácilmente en una orden de compra, o también, el hecho de repetir estos complejos requisitos en las órdenes frecuentes puede ser tedioso. En estos casos, se mencionarán comúnmente otros documentos en la orden de compra. Esos documentos pueden ser dibujos y otras especificaciones que compartan el comprador y el vendedor. Cuando se tiene un material común, el otro documento mencionado es por lo general una especificación de material estándar (Figura 2).

Una especificación de material estándar contiene los valores límite físicos, químicos, estructurales y/o dimensionales así como la demás información que se necesita para caracterizar al material específico en detalle. Este documento es de gran valor tanto para el comprador como para el vendedor porque los dos tienen acceso a la norma y porque todos los requisitos se ofrecen dentro de una sola designación. Por ejemplo, una orden de placa de acero inoxidable del tipo 430 que tenga una resistencia a la tracción mínima de 450 megapascales (MPa), un límite elástico mínimo de 205 MPa, un 22 por ciento de elongación mínima, una dureza B Rockwell máxima de 89 y una composición química de un máximo de 0.12 por ciento de carbón, un máximo de 1.00 por ciento de manganeso, un máximo de 0.75 por ciento de níquel, un máximo de 0.040 por ciento de fósforo, un máximo de 0.030 por ciento de azufre, un máximo de 1.00 por ciento de sílice y de 16.00 a 18.00 por ciento de cromo es más fácil pedirlo como un acero inoxidable del tipo 430 de acuerdo con la especificación A 240 de ASTM que especificar todos los requisitos en una orden de compra.

En las especificaciones de material se mencionan también los métodos de prueba para medir las propiedades específicas. Estos son, la mayoría de las veces, métodos de prueba estándar (Figura 3). Los métodos de prueba estándar han sido desarrollados por expertos y se han evaluado en cuanto a precisión y desviación mediante estudios comparativos entre laboratorios. Estos métodos están a la mano tanto del comprador como del vendedor y se pueden usar en las propias instalaciones o en el laboratorio independiente de un tercero. La disponibilidad y uso de los métodos de prueba sirven como un sistema de cotejo y compensación para que los contratos se puedan evaluar antes y hasta mucho después de que se haya realizado la transferencia de un material. Por ejemplo, un comprador desea comprarle lámina de acero inoxidable del tipo 430 de acuerdo con la especificación A 240 de ASTM a un distribuidor de chatarra. El distribuidor de chatarra puede pensar que van a poder surtir el pedido, pero para estar seguro envía una muestra a un laboratorio independiente para que la prueben de acuerdo con los requisitos químicos y físicos de la especificación A 240 de ASTM utilizando métodos de prueba estándar. Si el informe del laboratorio que llega establece que el material cumple con los requisitos del acero inoxidable del tipo 430 de acuerdo con la especificación A 240 de ASTM, el vendedor puede estar seguro de que satisfará debidamente el contrato. Si el comprador no está seguro de que el material sea el correcto o si tiene problemas con él, podría también hacer que el material se probara en cualquier momento del proceso de producción o aún después de que el material se hubiera usado en un producto que presentara problemas posteriormente.

Una parte más de este sistema es el uso de los materiales de referencia. Con esto se asegura que los resultados que produzcan o vayan a producir los métodos de prueba sean precisos (Figura 4). Los materiales de referencia pueden también ofrecer trazabilidad al Sistema Internacional de Unidades (SI), un requisito frecuente de los métodos de prueba y de la acreditación de laboratorios.

Esta infraestructura que sirve para comprar y vender materiales y partes es una parte integral del proceso de hacer negocio a través de las cadenas de abastecimiento. Además, le permite tanto al comprador como al vendedor contar con un recurso de comunicación y verificación de requisitos contractuales, auxilia en el control de la calidad, ofrece protección legal y sirve como mecanismo en el arreglo de una disputa. Este sistema es esencial en la fabricación, particularmente en donde se intercambian muchos materiales y partes y las cadenas de abastecimiento están distribuidas por todo el mundo. Si esta infraestructura se destruye o no funciona, habrá seguramente problemas en toda la cadena de abastecimiento. Como la infraestructura es prácticamente inexistente con respecto a la reciente regulación de las substancias que hay en los materiales, es fácil entender el hecho de que la industria esté batallando con el cumplimiento reglamentario. Este es otro enfoque del Comité F40: asistir a la industria con la intimidante tarea de desarrollar nuevas normas y modificar las existentes para crear una infraestructura que permita comprar y vender materiales y partes que cumplan con las regulaciones.

Las regulaciones y trabajo relacionado del Comité F40

La cantidad y tipo de normas que se requieren depende del alcance de las regulaciones. En el caso de las regulaciones de restricción de substancias como la RoHS, este alcance comprende casi cualquier material y producto imaginable. Este es un concepto contraintuitivo para aquellos que no están familiarizados con las regulaciones porque parecería a primera vista como si la RoHS se ocupara solamente del equipo eléctrico y electrónico que entrará en el mercado de la UE. Sin embargo, la Comisión de la UE ha expresado claramente que todo “material homogéneo” que haya dentro de los productos cubiertos debe cumplir con los requisitos de la RoHS. De acuerdo con el documento de guía de las preguntas hechas más frecuentemente de la comisión, sobre las directrices WEEE y RoHS, un material homogéneo es “un material que no se puede separar mecánicamente, en diferentes materiales.” Algunos ejemplos de materiales homogéneos son “los tipos individuales de: plásticos, cerámicas, vidrio, metales, aleaciones, papel, cartón, resinas y revestimientos.” La comisión establece además que los valores límite de la directriz son válidos para todo material homogéneo que haya dentro de un producto cubierto. Esos valores límite son un máximo del 0.1 por ciento en peso en el caso de las substancias: plomo, mercurio, cromo hexavalente, bifenilos polibromados y éteres de difenilo polibromados; y un máximo de 0.001 por ciento en peso en el caso del cadmio. Existen otras restricciones, como las que aparecen en la regulación 76/769/EEC de substancias peligrosas que regirán también a los materiales que se usan para construir productos, y la lista de substancias restringidas seguirá creciendo a medida que pasa el tiempo.

Las implicaciones de estas regulaciones son de amplio alcance porque los materiales que se usan para construir productos eléctricos y electrónicos se usan también para construir otros productos que no cubre la directriz RoHS. También es importante notar que los productores de materiales, como no pueden controlar ni el destino final que tengan sus productos ni la selección de productos en los que vayan incorporados, tienden a hacer cambios en masa a sus productos para que cumplan con los requisitos más restrictivos. Esas implicaciones ocasionan que el impacto de las regulaciones llegue hasta los productos que están fuera de su alcance y mercado. El impacto total de la legislación de restricción de substancias se advierte en el hecho de que cientos de substancias están restringidas y miles de materiales deben cumplir con una infinidad de regulaciones. En otras palabras, prácticamente toda la infraestructura de fabricación mundial se ve afectada de alguna manera.

Algo que aumenta la dificultad que enfrenta la industria es el hecho de que las listas de las substancias declarables se hayan compilado sin tomar en cuenta el tipo de material. Esas listas se encuentran por lo general en las declaraciones de materiales del fabricante y se pasan a través de la cadena de abastecimiento. Un problema inherente que se tiene en este método es que los requisitos de restricción de substancias rijan indiscriminadamente para cualquier material, aunque no sea probable o ni siquiera posible que ciertas substancias estén en ciertos materiales. Un simple ejemplo de este problema es el caso de un tornillo para maquinaria hecho de acero inoxidable forjado. No hay ninguna razón para probar el tornillo en lo que se refiere a substancias orgánicas como el bifenilo polibromado (PBB por sus siglas en inglés) o el éter difenilo polibromado (PBDE por sus siglas en inglés), o probarlo en lo que se refiere al mercurio o cromo hexavalente. La mayoría de las declaraciones de material son, sin embargo, indiscriminadas en lo que respecta a qué substancias puede haber y en qué materiales, por lo que los compradores solicitan frecuentemente datos empíricos que prueben que todos y cada uno de los materiales no contenga ninguna de las substancias declarables de la lista. Esta proposición implica un costo elevado y requiere de la ejecución de una gran cantidad de pruebas superfluas.

El Subcomité F40.02 de las Prácticas y Guías de Gestión ha comenzado a encargarse de las cuestiones de restricción y pruebas de las substancias al introducir la Partida de Trabajo #9115 (WK9115), llamada actualmente Guía de la Evaluación de Riesgos cuando se evalúa la Conformidad o Cumplimiento con los Requisitos (esta partida de trabajo se ha sometido a votación y el borrador sufrirá varios cambios, incluyendo el del nombre). En la partida WK9115 se establecen las pautas para ayudar a que en la cadena de abastecimiento se minimice la cantidad de datos empíricos que se requieren en las declaraciones de materiales y para eliminar una buena parte de la necesidad de pruebas e información superflua que se percibe. Una de las mayores contribuciones de la WK9115 es la introducción de los conceptos de un conocimiento a priori y uno a posteriori como un recurso para evaluar materiales.

Un conocimiento a priori se basa en una deducción lógica y en principios científicos, mientras que un conocimiento a posteriori se basa en datos empíricos obtenidos mediante la observación o experimentos. Si volvemos al caso del tornillo de acero inoxidable forjado, una buena parte de conocimiento a priori se podrá aplicar cuando se evalúe el material en cuanto al cumplimiento de los requisitos de restricción de substancias. Un productor de acero inoxidable o un científico de materiales conoce los ingredientes y el proceso que se usan para fabricar el acero inoxidable forjado. Primero que nada, los ingredientes no comprenden substancias orgánicas, y segundo, cualquier contaminante orgánico que de alguna manera entrara en la mezcla se descompondría y convertiría en gas a la elevada temperatura (superior a los 1400 ºC) que se usa para fabricar el acero inoxidable. El mercurio no es un ingrediente que se añada al acero inoxidable, y debido a su volatilidad cualquier cantidad de mercurio que estuviera contaminando al acero inoxidable se volatilizaría como vapor de mercurio y no se quedaría en el material elaborado. El cromo que hay en el acero inoxidable tiene valencia cero o está en su estado basal y como tal es cromo elemental y no hexavalente (note que puede haber el problema de que se forme cromo hexavalente mientras se suelda el acero inoxidable). Por lo tanto, no hay necesidad de probar el acero inoxidable forjado en lo que respecta a ninguna substancia orgánica (incluyendo el PBB y PBDE), mercurio o cromo hexavalente. Realmente, aunque alguien quisiera probar el acero inoxidable en lo que se refiere a esas substancias, no sería posible desarrollar un método de prueba estándar porque sería imposible fabricar materiales de referencia que se usaran en el desarrollo de curvas de calibración o validación de resultados.

El Comité F40 tiene como principio colaborar con la industria y otros grupos de ASTM para desarrollar la infraestructura necesaria en lugar de tratar de prescribir normas. Este objetivo surgió en realidad del sentido común, ya que lo mejor es acudir a la fuente que tiene el mayor conocimiento para crear o modificar las normas que se relacionan con los materiales. Esos comités deben decidir qué elementos probar (o no probar) y en qué materiales, porque ellos tienen acceso al conocimiento tanto a priori como a posteriori de sus materiales. Hasta el momento, el Subcomité F40.04 de la Investigación/Coordinación de Documentos Existentes mantiene una lista de los equipos de coordinación que se han formado con comités de ASTM y otras organizaciones que no pertenecen a ASTM International. Esos equipos de coordinación presentan informes en cada reunión del Subcomité F40.04 y también en las reuniones del comité que forme un equipo de coordinación con el Comité F40.

El Subcomité F40.01 de los Métodos de Prueba desarrolla actualmente varios métodos de prueba, pero parece que es necesario contar con las especificaciones de material modificadas antes de que muchos de los métodos de prueba de requisito se desarrollen. Los comités que tienen jurisdicción sobre los tipos de material necesitan decidir que substancias, si las hubiera, se necesitan declarar para cumplir así con los diversos requisitos. Si no existe un método de prueba en el caso de esa substancia que hay en ese material, el Comité F40 puede ayudar a desarrollar un método. Las modificaciones de los métodos de prueba deberá hacerlas el comité que tenga jurisdicción, pero el Comité F40 está siempre listo para ayudar en lo que pueda.

Una última área de actividad del Comité F40 afecta a una cuestión que atañe al uso del cromo hexavalente en los revestimientos de conversión de cromato. La industria se encuentra actualmente dividida en lo que se refiere a la decisión de poder seguir usando el cromo hexavalente o de tener que reemplazar este tipo de revestimientos. El meollo del problema es el límite reglamentario del máximo de 0.1 por ciento en peso de cromo hexavalente que debe haber en los revestimientos de conversión de cromato, cuando se considera que el revestimiento mismo es un “material homogéneo” de acuerdo con lo que establece la guía de la Comisión de la Unión Europea. El hecho es que la industria nunca ha medido el cromo hexavalente en unidades de por ciento en peso, sino que ha preferido medir el cromo hexavalente en unidades de masa por área (µg/cm2) como se estipula en la norma ISO 3613, Revestimientos de conversión de cromato en zinc, cadmio, aleaciones de aluminio-zinc y de zinc-aluminio – métodos de prueba. La razón por la que la industria no mide el cromo hexavalente en relación con la masa total del revestimiento de conversión de cromato es que esto no se puede hacer en muestras de material que se use realmente. Los revestimientos de cromo hexavalente son demasiado delgados como para que se pueda medir de manera práctica la masa total del revestimiento (el espesor de los revestimiento de cromato varía desde unos cuantos nanómetros hasta unos cuantos cientos de nanómetros). Considérese un tornillo de presión galvanizado que se ha revestido con un revestimiento de cromo hexavalente. El revestimiento de cromato no se puede “separar mecánicamente” por completo de la capa de zinc, dejando una capa de cromato como si fuera una simple muestra homogénea. La masa del revestimiento no se puede medir con precisión con el común método de pesar-desprender-pesar porque las balanzas analíticas comunes no tienen la sensibilidad que se requiere para medir estas pequeñas diferencias de masa. Esencialmente, nadie sabe cómo medir el cromo hexavalente en por ciento de masa en relación con la masa del revestimiento de cromato total. El Comité F40 ha redactado un borrador que aborda este problema, y pronto lo compartirá con otros comités de ASTM para obtener sus comentarios. Una vez que el documento quede terminado, se enviará a un audencia tan grande como sea posible para tratar de resolver este problema y ayudar a resolverlo.

En conclusión, el Comité F40 de ASTM International ha comenzado el largo y duro proceso de ayudar a la industria en lo que respecta a las regulaciones de substancias declarables. El comité ofrecerá información actualizada en forma de bases de datos, desarrollará terminología y guías que le ayuden a la industria a hacer frente a los confusos requisitos, se coordinará con otros comités para mantenerlos informados y asistirá en el desarrollo de normas de materiales y pruebas. Queda mucho trabajo por hacer y el Comité F40 espera que la industria llegue a la conclusión de que la mejor manera de cumplir con las regulaciones de substancias declarables es mediante el desarrollo de normas de cooperación. En el desarrollo de normas por consenso, cada compañía trabaja a favor de sus propios y más caros intereses, pero trabaja también a favor de los más caros intereses de las partes afectadas. Esta es la única forma de enfrentar esta vasta regulación; de lo contrario, la industria seguirá despilfarrando miles de millones de dólares en costos de cumplimiento innecesarios y estos periodos caóticos continuarán aumentando en cantidad y duración. //