1. Control de partículas
Equipo No1
2.- ¿Cuáles son los seis mecanismos responsables, en circunstancias
variables, de la colección de las partículas?
Los seis mecanismos disponibles para la colección de las partículas se pueden
clasificar como de
Sedimentación por gravedad
Impactación centrifuga
Impactación por inercia
Intercepción directa
Difusión
Efectos electroestáticos.
3.-Hagase una lista de cinco clases básicas de equipos colectores de
partículas, y descríbanse cuáles son los mecanismos colectores básicos que
predominan en cada caso.
a) cámaras de sedimentación por gravedad
Las cámaras de sedimentación emplean la fuerza de la gravedad para separar las
partículas más gruesas. El gas residual entra en una cámara en la que disminuye
su velocidad pudiendo sedimentar las partículas más gruesas y densas en una
tolva de recolección. Se usan usualmente como tratamiento previo a otros
tratamientos para eliminar la fracción más gruesa del material en suspensión. Son
utilizados para la captura de partículas de diámetro mayor de 10 μm, aunque sólo
atrapan de manera efectiva a partículas de más de 50 μm.
Las ventajas de estos equipos radican en los bajos costos de mantenimiento (no
tienen partes móviles) y de operación (pérdidas de presión mínimas), la baja
velocidad del gas no produce abrasión y muy pocas limitaciones en temperatura
de operación y carga residual del efluente. En contra, son equipos de un volumen
considerable, no pueden manejar materiales pegajosos, y la baja eficiencia que
presentan para partículas medianas y pequeñas.
b) separadores ciclónicos (centrífugos)
El separador ciclónico es adecuado para eliminar las partículas sólidas y líquidas
de un flujo de gas por efecto de la fuerza centrífuga.
2. El dispositivo que efectúa la separación está compuesto por una serie de ciclones
paralelos, a través de los cuales pasa el gas, produciendo la caída de las gotas de
líquido y de las partículas sólidas, que tienen una densidad superior a la del gas.
La eficiencia de eliminación de dicho aparato es generalmente del 100% de las
gotas/partículas con un diámetro igual o superior a 8 micras.
Dicho valor es aplicable sólo en un rango de caudal específico, determinado con
base a los valores del proyecto del separador y a la eficiencia requerida.
Este separador no necesita intervenciones de mantenimiento para su limpieza, ya
que las impurezas se precipitan hacia el fondo del separador donde se pueden
drenar.
c) colectores húmedos
Una torre de limpieza húmeda es un dispositivo de control de la
contaminación del aire que remueve material particulado y gases ácidos
de las corrientes de gases residuales de fuentes fijas. Este apartado se
centra en la eliminación de partículas sólidas. La separación se realiza
por medio de una corriente liquida pulverizada (gotas), que es inyectada
dentro de una cámara por donde circulan el gas contaminado. Las
partículas se ven arrastradas por la corriente líquida hacia la parte inferior
del equipo, que será posteriormente recogido y tratado. El contacto de las
partículas con el medio líquido puede efectuarse de diversos modos, el
equipo más común es el equipo tipo Venturi. La eficacia depende del
grado de contacto e interacción que tengan las partículas con el líquido;
es por ello que es muy importante la atomización del líquido y un
adecuado tiempo de contacto. Los lavadores logran buenas eficiencias
de captura para partículas de tamaño de 0.1 a 20 µm.
Mecanismos de captación de partículas: Los contaminantes son
removidos principalmente a través del impacto, difusión, intercepción
y absorción del contaminante sobre pequeñas gotas de líquido,
impactación centrífuga, efectos electrostáticos, etc. El impacto y la
intercepción es el mecanismo de mayor importancia para partículas de
mayor tamaño. Para partículas pequeñas predominará la difusión, la
absorción y los efectos electrostáticos.
3. d) Filtros de tela
Una unidad de filtro de tela consiste de uno o más compartimientos
aislados conteniendo hileras de bolsas de tela, en la forma de tubos
redondos, planos o de cartuchos plisados. El gas cargado de partículas
pasa generalmente a lo largo del área de las bolsas y luego a través
de la tela. Las partículas son retenidas en la cara de las bolsas corriente
arriba y el gas limpio es ventilado hacia la atmósfera. La mayor parte de
la energía utilizada para operar el sistema aparece como caída de
presión a través de las bolsas, y de las partes y conductos asociados.
Los valores típicos de la caída de presión del sistema varía desde cerca
de120 hasta 500milímetros de agua. Las variables importantes del
proceso incluyen las características de la partícula, las características
del gas y las propiedades de la tela. El parámetro de diseño más
importante es la relación aire a tela (el flujo volumétrico de gas en
relación con la superficie de tela), y el parámetro de operación de interés
por lo general es la caída de presión a través del sistema de filtro. La
característica de operación principal de los filtros de tela que los distingue
de otros filtros de gas es la capacidad de renovar la superficie de
filtración periódicamente por medio de limpiezas, sin tener que
desecharlos cada vez que se ha alcanzado una importante acumulación
de polvo.
e) Precipitaderos electroestáticos
Este es un dispositivo utilizado para la descontaminación del aire que
utiliza las fuerzas eléctricas para la remonición de la fracción sólida de un
efluente, dirigiendo las partículas hacia las placas del colector. Las
partículas se cargan mediante el choque con iones gaseosos creados por
la ionización del aire creado entre los electrodos, tras la carga las
partículas siguen las líneas de campo producidas por el alto voltaje hasta
la superficie del electrodo colector. Las partículas deben ser eliminadas
de las placas y recolectadas en una tolva, evitando que se reencaucen
en la corriente gaseosa.
4.- ¿Cuál es el uso básico de las cámaras de sedimentación por gravead?
Las cámaras de sedimentación emplean la fuerza de la gravedad para separar las
partículas más gruesas. El gas residual entra en una cámara en la que disminuye
4. su velocidad pudiendo sedimentar las partículas más gruesas y densas en una
tolva de recolección. Se usan usualmente como tratamiento previo a otros
tratamientos para eliminar la fracción más gruesa de el material en suspensión.
Son utilizados para la captura de partículas de diámetro mayor de 10 μm, aunque
sólo atrapan de manera efectiva a partículas de más de 50 μm.
EQUIPOS 2: CONTROL GENERAL DE GASES TIPO ADSORCIÓN
7.- ¿Cuáles son los nombres de los dos tipos de procesos de adsorción, menciona las
diferencias entre ellos?
ADSORCIÓN FÍSICA ADSORCIÓN QUÍMICA
Calor de adsorción pequeño (< 2-3 veces el Calor de adsorción grande (> 2-3 veces el calor
calor latente de evaporación) latente de evaporación)
No especifica (en principio) Altamente específica
En mono o multicapa Siempre es monocapa
No hay disociación de las especies adsorbidas Puede haber disociación
Significativa solo a bajas temperaturas. Rápida, Posible en un amplio intervalo de
no activada, reversible. temperaturas. Activada, puede ser lenta e
irreversible
Sin transferencia de electrones, aunque e Transferencia de electrones conducente a la
puede polarizar el adsorbato formación de enlace químico
8.- ¿Cuáles características de los adsorbentes son importantes en el control de la contaminación
del aire?
Superficie hidrofóbica, la superficie suministrada por los poros internos del sólido, adsorbente
hidrofílico, etc.
9.- ¿Cuáles serán los requerimientos de diseño de los equipos de adsorción que será necesario
cumplir más comúnmente?
Provisión para un suficiente tiempo de detención
Tratamiento previo de la corriente de gas para eliminar la materia no adsorbible que
pudiera perjudicar la operación del lecho de adsorción
5. Tratamiento previo para eliminar altas concentraciones de otros gases competidores
mediante otros procesos más efectivos a fin de evitar la sobrecarga del sistema de
adsorción
Buena distribución del flujo a través del lecho
Provisión para renovar o regenerar el lecho adsorbente después de que haya llegado a la
saturación
10.- ¿Porque se considera una isoterma de adsorción, que es cóncava en toda su extensión,
favorable a la adsorción, pero desfavorable a la desorción? ¿Cómo se puede hacer más favorable
la desorción cuando sea necesario limpiar el medio de adsorción?
Favorable para la adsorción puesto que la cantidad adsorbida permanece esencialmente la misma
mientras que disminuye la presión parcial.
Desfavorable para la adsorción ya que a bajas concentraciones de gas, la cantidad adsorbida será
muy baja.
Y se vuelve más favorable cuando es necesario limpiar el medio efectuando la desorción a una
temperatura diferente, con lo que se alteran las características del proceso de desorción a una
condición más favorable.
EQUIPO 3: ABSORCIÓN.
13.- ¿Qué se expresa físicamente con la designación de punto de inundación en
una torre de absorción empacada?
Es la fase de la operación de la torre donde empieza a existir retención de líquido
en las secciones de la torre; este punto se evidencia en la práctica por la notable
acumulación del líquido en las paredes de la torre y el abundante burbujeo del
mismo por acción del flujo ascendente del gas. El régimen de la fase liquida se
vuelve turbulento y la caída de presión en la torre aumenta de manera abrupta y
eventualmente puede representarse el rebosamiento del liquido por el tope de la
misma.
El punto de inundación es función exclusiva de la velocidad del gas que asciende,
en ocasiones es tal, que alcanza su velocidad de inundación y propicia que el
líquido descienda con dificultad y se retenga gran cantidad de éste. Se incrementa
la cantidad de liquido que se acumula en la torre porque el gas no permite la
circulación continua dentro de la misma, y el proceso de alimentar liquido a la
columna no se detiene, aún con el flujo de gas invariable, las pérdidas de carga en
la sección empacada de la columna tienden a elevarse dramáticamente.
14.- Comentar brevemente el concepto de la altura y número de unidades de
transferencia asociadas con una torre empacada.
6. La altura requerida de una torre empacada de absorción se determina primero por
la resistencia total a la transferencia de masa entre las fases liquidas y gaseosas,
y la fuerza impulsora promedio y el área interfacial disponible para la transferencia
de masa.
El número de unidades de transferencia se utiliza para calcular la velocidad de
transmisión de calor en los intercambiadores de calor (contracorriente) cuando no
existen datos suficientes para calcular la diferencia de temperaturas media
logarítmica.
