Contaminacion del aire

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Contaminacion del aire

  1. 1. CONTAMINACION DEL AIRESISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  2. 2. DEFINICIONES CONTAMINACION: La presencia en el ambiente de uno o más contaminantes o de cualquier combinación de ellos que cause desequilibrio ecológico.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  3. 3. DEFINICIONES CONTAMINANTE: Toda materia o energía en cualesquiera de sus estados físicos y formas, que al incorporarse o actuar en la atmósfera, agua, suelo, flora, fauna o cualquier elemento natural, altere o modifique su composición y condición naturalSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  4. 4. HISTORIA DE LA CONTAMINACION DEL AIRE AÑO EVENTO 852 Londres, Inglaterra. Quema ineficiente del carbón en parrillas abiertas con fines de calefacción. 1930 Epidemia en valle Mosa, Bélgica ocasionando 63 decesos y aproximadamente 8000 personas enfermaron en un periodo de intenso smog. 1939 Londres. Se informo de 1,300 muertes durante un periodo de 4 días de niebla intensa. 1940 Los Angeles, EUA. Deciden establecer acciones ante los problemas de agrietamientos en los neumáticos. Se aprueban limites de emisiones de SO2, partículas y NO 1948 20 personas murieron en Donora, Pensilvania. 1,440 sufrieron de problemas de respiración acostados, 2,322 de opresión en el pecho, tos, vomito o diarrea y 2,148 ardor en los ojos, flujo nasal, garganta irritada, tos seca, dolor de cabeza o mareo. 1952 Londres. 4,000 fallecimientos en una contingencia de 4 días 1883- Volcanes: Krakatoa, 1883; Katami, 1912; Hekla, 1947; y Chichón, 1982 1982SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  5. 5. HISTORIA DE LA CONTAMINACION DEL AIRE (México) AÑO EVENTO 1958 Algunas publicaciones técnicas reportan la existencia de estudios parciales sobre contaminación atmosférica, donde usan indicadores de transparencia, acidez, partículas suspendidas totales y partículas sedimentables. 1973--77 Mexico y el Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo, inician un programa conjunto de protección ambiental. Instalación de equipos para medir gases contaminantes en 14 estaciones existentes. 1970-85 Los contaminantes principales en el ZMCM: partículas, plomo y SO2 1984 Entra en operación un sistema de monitoreo denominado RAMA con 25 estaciones, 19 en el Distrito Federal y 6 en el Estado de México. Los contaminantes que registra son: monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno, dióxido de azufre, ozono, partículas menores a 10 micrómetros, partículas suspendidas totales y plomo. 1986 Los niveles de ozono se disparan, como consecuencia de una concentración de plomo derivada del cambio de las características del combustibleSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  6. 6. CONTAMINANTES DEL AIRE NATURALES ANTROPOGENICOSDISEMINACION PRODUCCION INDUSTRIAL VEHICULARDE POLEN POR DE GASES EN (FIJOS) (MOVILES) VIENTO PANTANOS ERUPCIONES INCENDIOS ACCIDENTALES AFECTAN SERES VIVOS INMUEBLES HUMANOS CONTROL DE LA PLANTAS CONTAMINACION ANIMALESSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  7. 7. CONTROL DE LA CONTAMINACION MONITOREO METEREOLOGIA CONTROL DE LA CONTAMINACION SUSTITUCION DE MATERIA PRIMA MEDIDAS PREVENTIVAS OPTIMIZACION DE PROCESOS LEGISLACION PLANEACION PROGRAMAS AMBIENTALESSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  8. 8. AIRE Es una mezcla gaseosa compuesta por un 78% de nitrógeno, un 21% de oxígeno y un 1% de diferentes compuestos tales como el argón, el dióxido de carbono y el ozono.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  9. 9. CONTAMINANTES PRIMARIOS Son los que permanecen en la atmósfera tal y como fueron emitidos por la fuente. Para fines de evaluación de la calidad del aire se consideran: óxidos de azufre, monóxido de carbono, óxido de nitrógeno, hidrocarburos y partículas.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  10. 10. CONTAMINANTES SECUNDARIOS Son los que han estado sujetos a cambios químicos, o bien, son el producto de la reacción de dos o más contaminantes primarios en la atmósfera. Entre ellos destacan los oxidantes fotoquímicos y algunos radicales de corta existencia como el ozono.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  11. 11. CONTAMINANTES MATERIA PARTICULADA. (PM). • Material con tamaño de partícula superior a 10 micras, • Con tamaño inferior o igual a 10 micras (PM10), y • Con tamaño de partícula inferior a 2,5 micras (PM 2.5). EFECTOS: Agravamiento de afecciones respiratorias y cardiovasculares, alteración de los sistemas de defensa del organismo contra materiales extraños, daños al tejido pulmonar, carcinogénesis y mortalidad prematura.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  12. 12. CONTAMINANTES DIOXIDO DE AZUFRE •Gas incoloro; •umbral de sabor 0.33 ppm; •umbral de olor de 0.5 ppm EFECTOS: Afecciones respiratorias, debilitamiento de las defensas pulmonares, agravamiento de enfermedades respiratorias y cardiovasculares, ya existentes, y muerte.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  13. 13. CONTAMINANTES MONOXIDO DE CARBONO • Gas incoloro; • Insípido e inodoro a concentraciones atmosféricas EFECTOS: A concentraciones altas el monóxido de carbono disminuye la percepción visual, la destreza manual y la capacidad mental.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  14. 14. CONTAMINANTES OXIDOS DE NITROGENO • Color pardo rojizo; • Umbral de olor es de 0.2 ppm EFECTOS: Irrita los pulmones, causa bronquitis y neumonía, reduce la resistencia a las infecciones respiratorias.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  15. 15. CONTAMINANTES OZONO • Color pardo rojizo; • Umbral de olor es de 0.2 ppm EFECTOS: Reduce la función pulmonar, por lo que es común asociarlo a tos, estornudos, dolor en el pecho y congestión pulmonar.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  16. 16. CONTAMINANTES PLOMO EFECTOS: En dosis altas, puede causar ataques, retardo mental y trastornos del comportamiento. En dosis pequeñas, los niños y bebes pueden sufrir trastornos del sistema nerviosos central. En los adultos problemas de hipertensión arterial y afecciones cardiacas.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  17. 17. SIMAT (Sistema de Monitoreo Atmosférico) Se tiene un reporte cada hora de las 36 estaciones automáticas de monitoreo. En la NADF-009-AIRE-2006, elaboración del INDICE RAMA - Red Automática de Monitoreo Atmosférico. • ozono (O3), • dióxido de azufre (SO2), • óxidos de nitrógeno (NOx), • monóxido de carbono (CO), • partículas menores a 10 micrómetros (PM10), • partículas menores a 2.5 micrómetros (PM2.5) y • ácido sulfhídrico (H2S)SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  18. 18. NADF-009-AIRE-2006 I O3   C O3  100 0.11 I NO2   C NO2  100 0.21 I SO2   C SO2  100 0.13 I CO   C CO  100 11 I (O3) = Imeca del Ozono C(O3)= Concentración del ozono en ppmSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  19. 19. NADF-009-AIRE-2006 I PM 10   C PM 10  5 0  120 6 I PM 10   40  C PM 10  0.5 121  320 I PM 10   C PM 10  5  320 8 I (PM10)= Imeca del Partículas menores a 10 micras C(PM10)= Concentración de las partículas en ug/m3SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  20. 20. NADF-009-AIRE-2006   I PM 2.5  C PM 2.5  50 15.4 0  15.4  I PM 2.5   20.5  C PM 2.5  49 24.9 15.5  40.4  I PM 2.5   21.3  C PM 2.5  49 24.9 40.5  65.4  I PM 2.5   113.20  C PM 2.5  49 84.9 65.5  150.4  I PM 2.5   C PM 2.5  201 150.5  150.4 I (PM2.5)= Imeca del Partículas menores a 2.5 micras C(PM2.5)= Concentración de las partículas en ug/m3SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  21. 21. PM10-NORESTE (1-OCT-08) 82 80 78 IMECAS 76 74 72 70 68 0 5 10 15 20 25 30 HORASSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  22. 22. O3-SUROESTE (1-OCT-08) 120 100 80 IMECA 60 40 20 0 0 5 10 15 20 25 30 HORASSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  23. 23. NADF-009-AIRE-2006 INTERVALO DE CALIFICATIVO DE LA CARACTERISTICAS IMECA CALIDAD DEL AIRE 0 - 50 BUENA ADECUADA PARA LLEVAR ACTIVIDADES AL AIRE LIBRE 51 - 100 REGULAR POSIBLES MOLESTIAS EN NIÑOS, ADULTOS MAYORES Y PERSONAS ENFERMAS 101 - 150 MALA EVITE ACTIVIDADES AL AIRE LIBRE, ACUDA AL MEDICO SI PRESENTA PROBLEMAS RESPIRATORIOS O CARDIACOS 151 - 200 MUY MALA EVITE SALIR DE CASA Y MANTENGA CERRADAS VENTANAS, ACUDA AL MEDICO SI PRESENTA PROBLEMAS RESPIRATORIOS O CARDIACOS > 200 EXTREMADAMENTE EVITE SALIR DE CASA Y MANTENGA MALA CERRADAS VENTANAS, ACUDA AL MEDICO SI PRESENTA PROBLEMAS RESPIRATORIOS O CARDIACOS. NO USE EL AUTOMOVILSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  24. 24. NADF-025-SSA1-1993 VALOR DEL LIMITE CONTAMINANTE PERMISIBLE PM10 120 ug/m3 PM2.5 65 ug/m3 O3 0.11 ppm NO2 0.21 ppm SO2 0.13 ppm CO 11 ppmSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  25. 25. FACTOR DE CONVERSION PARA CONTAMINANTES DEL AIRE g M 3  ppm m VM 24.45 10 3 g ppm  M m3 Donde: ppm= Partes por millón M= Peso molecular en g/mol VM= Volumen de un g/mol, 24.45x10-3 m3/molSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  26. 26. PESO ATOMICOS ELEMENTO PESO ATOMICO CARBONO ( C ) 12.01 OXIGENO ( O ) 16.00 NITROGENO ( N ) 14.01 AZUFRE ( S ) 32.06 HIDROGENO ( H ) 1.01SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  27. 27. FACTOR DE CONVERSION PARA CONTAMINANTES DEL AIRE TAREA: Convertir los siguientes valores de los contaminantes CONTAMINANTE VALOR VALOR EN UNIDAD O3 570 ug/m3 ppm NO2 4.7 ug/m3 ppm SO2 120 ug/m3 ppm CO 80 ug/m3 ppmSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  28. 28. FACTORES DE EMISION El factor de emisión es una relación entre la cantidad de contaminante emitido a la atmósfera y una unidad de actividadSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  29. 29. FACTORES DE EMISION La fuente de consulta más extensa para factores de emisión con base en procesos es el documento AP- 42 Compilation of Air Pollutant Emission Factors (U.S. EPA, 1995a)SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  30. 30. FACTOR DE EMISION E  FE  C Donde: E= Emisión de contaminantes, peso/tiempo (kg/año, g/día, etc) FE= Factor de emisión, peso/volumen o peso/tiempo/área (kg/m3, kg/hr/m2) C= Consumo volumen/tiempo o área/tiempo (m3/año, m2 /(hrs/año))SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  31. 31. FACTOR DE EMISION EJEMPLO 1: Calcular las emisiones anuales de NOx de una caldera sin control de emisiones en una planta termoeléctrica que utiliza gas natural. El consumo anual de gas natural es de 50 millones de metros cúbicos. FE NOx= 8800 kg/106 m3 AP-42, Tabla 1.4-2SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  32. 32. FACTOR DE EMISION EJEMPLO 2: Calcular las emisiones de partículas del proceso de fundición de rejillas en la producción de baterías de plomo ácidas. Cada mes se producen veinte mil baterías. FEpart. = 1.42 kg/103 baterías (AP-42, Tabla 7.15-1)SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  33. 33. CONTROL DE LA CALIDAD DEL AIRE  El control de la calidad del aire se realiza a través de dispositivos, con el objetivo de conservar una atmósfera en la cual los contaminantes no tengan un efecto negativo en las actividades humanas.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  34. 34. CÁMARAS DE SEDIMENTACIÓN POR GRAVEDAD  Son colectores en el cual las fuerzas gravitorias dominan el movimiento vertical de las partículas.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  35. 35. CÁMARAS DE SEDIMENTACIÓN POR GRAVEDAD  cámaras de asentamiento por gravedad,  colectores por gravedad,  cámaras de expansión  y cámaras de caída  Son llamados “pre-limpiadores”, debido a que a menudo se utilizan para reducir la carga de Materia Particulada (PM10 y PM2.5), a la entrada de los dispositivos finales de captura, al remover las partículas abrasivas de mayor tamañoSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  36. 36. CÁMARAS DE SEDIMENTACIÓN POR GRAVEDAD Su empleo se limita a la extracción de polvo relativamente grueso, del orden de las 200 μm y como paso previo de una depuración más fina. Su rendimiento es del 50%.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  37. 37. CÁMARAS DE SEDIMENTACIÓN POR GRAVEDAD Expresión teórica de la eficiencia del colector  gd 2 rpL   p  -   18 uH  hg  1- e   u= Velocidad horizontal del gas y las partículas en el colector, m/s rp Densidad de la partícula hg Eficiencia de separación, como fracción  Viscosidad dinámica absoluta del medio dp= Diámetro de la partícula L = Longitud del colector, m H = Profundidad del colector, mSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  38. 38. CÁMARAS DE SEDIMENTACIÓN POR GRAVEDAD EJEMPLO: CALCULE EL DIAMETRO DE LAS PARTICULAS DE CaO DONDE SE TIENE UNA EFICIENCIA DEL 50%. LAS PARTICULAS ESTAN SUSPENDIDAS A UNA CORRIENTE DEL AIRE A 100ºC Y ESTAN A UNA PRESION ATMOSFERICA PARA UNA CAMARA DE SEDIMENTACION POR GRAVEDAD DE 3 M DE LARGO Y 1 M DE ALTURA CUANDO LA VELOCIDAD DEL GAS EN EL COLECTOR ES DE 1 M/S. ANEXO B.2. VISCOSIDAD DEL MEDIO DENSIDAD DEL ELEMENTO: 3310 kg/m3SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  39. 39. EJEMPLO Sustituyendo los valores:  9.81d 2 3300 3   p   -   182.1710-5 1  0.5  1 - e    9.81d 2 3310 3   p    -   182.1710 1  -5 0.5  e    18  2.17 10 5  d p  ln(0.5)   2   9.81 3310  3  2  d p   0.693  40  10  28 10 10 10  d p  28  10 10  5.3 10 5  53mSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  40. 40. COLECTORES INERCIALES (CICLON) Dispositivo que utiliza las fuerzas centrifugas para separar las partículas mas pesadas de aquellas moléculas de gas que son mas ligeras.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  41. 41. COLECTORES INERCIALES (CICLON) El aire cargado de polvo entra tangencialmente por la parte superior cilíndrica. La corriente de aire sigue una trayectoria en espiral que primero se dirige hacia el fondo del tronco de cono, ascendiendo después por el centro del mismo. El aire, una vez depurado, abandona el ciclón por la parte superior. Las partículas separadas se descargan por el fondo del ciclón.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  42. 42. COLECTORES HUMEDOS Tienen por objeto aumentar el tamaño de partícula por medio de agua o gotas de suspensión, ya que es mas fácil recolectar partículas mas grandes.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  43. 43. COLECTORES HUMEDOS La eficiencia del colector puede ser de 95% cuando el diámetro de la partícula es menor a 5 m.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  44. 44. COLECTORES DE TELA Estos equipos se utilizan para extraer partículas secas de corrientes gaseosas secas y a baja temperatura (de 0 a 275ºC).SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  45. 45. TORRES DE ASPERSION Se emplean para remover tanto gases como partículas. Tienen baja perdida de carga y pueden manejar gastos muy importantes. El gas se introduce en sentido ascendente quedando las partículas colectadas en el fondo junto con el liquido. Son eficientes para partículas superiores a 10μm .SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  46. 46. PRECIPITADOR ELECTROSTATICO Es un dispositivo que remueve partículas de un gas que fluye (como el aire) usando la fuerza de una carga electrostática inducida.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  47. 47. PRECIPITADOR ELECTROSTATICO Las partículas se retiran de las placas mediante "golpes secos" y se recolectan en una tolva ubicada en la parte inferior de la unidad. La eficiencia de remoción de los PES es muy variable. Solo para partículas muy pequeñas, la eficiencia de remoción es de aproximadamente 99 por ciento.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  48. 48. PRECIPITADOR ELECTROSTATICO Expresión teórica de la eficiencia del colector  2 ue HL  -  hE  1 - e  Q  Q= Gasto de emisión de gas y/o partículas, m3/s ue= Velocidad terminal de migración de la partícula, m/s (0.03 a 0.3 m/s) L = Longitud de la placa colectora, m H = Altura de la placa colectora, mSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  49. 49. EJEMPLO Un proceso de producción de hierro colado emite 10 toneladas de partículas al día. Se están considerando dos tipos de colectores para el proceso de control: un precipitador electroestático y un ciclón de alta eficiencia. Determinar cual de los colectores tiene mejor eficiencia global, si la distribución del tamaño de las partículas para el proceso y la eficiencia de los colectores para cada categoría de tamaño son los siguientes: Intervalo del tamaño de la partícula 0-10 10-20 20-44 >44 (m) Promedio por clase (m) Por 5 15 32 aprox, 50 Porcentaje en peso por clase 20 35 30 15 Eficiencia del PES por clase (%) 90 97 99.5 100 Eficiencia del ciclón por clase (%) 55 78 90 99SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  50. 50. EJEMPLO Determinando la masa de las partículas: 0-10 m con diámetro nominal de 5 m M Total particulas(kg)  % M 10,000  0.2  2,000 kg dia Mrequipo  M  % MrPES  2,000  0.9  1,800 kg dia MrCICLON  2,000  0.55  1,100 kg dia Meequipo  M  Mrequipo MePES  2000  1800  200kg MeCICLON  2000  1100  900kgSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  51. 51. EJEMPLO Determinando en forma similar para los demás casos: Intervalo del tamaño de la 0-10 10-20 20-44 >44 Total partícula (m) Masa de las partículas/clase 2,000 3,500 3,000 1,500 10,000 Masa de las partículas/recolectada PES 1,800 3,400 3,000 1,500 9,700 CICLON 1,100 2,700 2,700 1,500 8,000SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  52. 52. EJEMPLO Por lo tanto la eficiencia global del PES es: Mrequipo E M 9,700 E  100  97% 10,000 Y del CICLON es: 8,000 E  100  80% 10,000SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  53. 53. APLICACIONES CONTAMINANTES USO PARA APLICACIONES EQUIPO APLICABLES INDUSTRIALES La industria de refinación de metales, para recolectar partículas grandes, tales como las de trióxido de arsénico de la fundición de minerales de cobre PM, principalmente de Cámaras de arsenioso. diámetro asentamiento Las plantas generadoras de calor y las mayor de 10 micras (μm). de electricidad, para recolectar partículas grandes de carbón no quemado, para re-inyectarlas a los generadores de vapor.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  54. 54. APLICACIONES CONTAMINANTES EQUIPO USO PARA APLICACIONES INDUSTRIALES APLICABLES -calderas alimentadas con carbón, madera, Materia Particulada ((PM10) (PM2.5) aceite y residuos líquidos y contaminantes peligrosos del aire Lavadores -industria química (CPA) que existen en forma venturi Incineradores municipales particulada y compuestos orgánicos aplicados donde es necesario obtener altas volátiles(COV) eficiencias de recolección para MP fina recuperación y reciclado de productos Materia Particulada ((PM10) (PM2.5) alimenticios y materiales de proceso tales Separadores y contaminantes peligrosos del aire como los catalizadores. tipo ciclón (CPA) que existen en forma industrias química y de alimentos, En la particulada industria de metales ferrosos y no ferrosos,etc Torres de Materia Particulada ((PM10) (PM2.5) Control de emisiones de tanques de aspersión y contaminantes peligrosos del aire almacenamiento de aceite ligero y benceno (CPA) que existen en forma -industrias con gases residuales particulada y compuestos orgánicos usadas para la remoción de MP y con gases volátiles(COV) de alta solubilidadSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  55. 55. APLICACIONES CONTAMINANTES USO PARA APLICACIONES EQUIPO APLICABLES INDUSTRIALES Cuarto de Materia Particulada ( (PM 10 )(PM2.5) y -Calderas termoeléctricas sacos (casa contaminantes peligrosos del aire (CPA) -Calderas industriales de bolsas) que existen en forma particulada -Industria de productos minerales -Asfalto -Molienda de grano Filtros de Materia Particulada ( (PM 10 )(PM2.5) y -Limpieza maquinado y soldadura de papel (medio contaminantes peligrosos del aire (CPA) productos de metal extendido) que existen en forma particulada Industria de productos minerales -asfalto Molienda de granos Precipitador Materia Particulada ( (PM 10 )(PM2.5) y industria textil, papelera y procesadora electrostático contaminantes peligrosos del aire (CPA) de pulpa de madera, metalúrgica, que existen en forma particulada incineradores de residuos peligrosos, y en la producción de ácido sulfúrico, entre otros.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  56. 56. VENTAJAS Y DESVENTAJAS EQUIPO VENTAJAS DESVENTAJAS El líquido efluente puede crear problemas de Pueden manejar polvos contaminación del agua; inflamables y explosivos con El producto de desecho se recolecta en húmedo; bajo riesgo; Un alto potencial de problemas de corrosión; Pueden manejar neblinas; Se requiere protección contra el congelamiento; Lavadores Un mantenimiento relativamente El gas de escape puede requerir recalentamiento venturi bajo; para evitar una pluma visible; Simple en diseño y fáciles de La MP recolectada puede estar contaminada, y instalar; puede no ser reciclado; Los gases corrosivos y polvos Desecho del fango residual puede ser muy pueden ser neutralizados. costoso. Bajos costos de capital. Eficiencias de colección de MP relativamente Pocas partes móviles, por lo bajas, particularmente para MP de tamaño menor a Separador tanto, bajos costos de operación 10 µ m es tipo y mantenimiento. No pueden manejar materiales pegajosos o ciclón Colección y disposición en seco; aglomerantes; y y Requisitos espaciales Las unidades de alta eficiencia pueden tener altas relativamente pequeños. caídas de presión.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  57. 57. VENTAJAS Y DESVENTAJAS EQUIPO VENTAJAS DESVENTAJAS Torres de caída de presión relativamente baja; Puede crear un problema de desecho de aspersión manejar polvos inflamables y explosivos agua (o líquido); con poco riesgo; El producto residual se recolecta en La construcción de plástico reforzado con húmedo; fibra de vidrio (PRF) permite su operación Eficiencias de transferencia de masa en atmósferas altamente corrosivas; relativamente bajas; Un costo de capital relativamente bajo; Es relativamente ineficiente para remover Libre de problemas de obstrucción; MP fina; Requisitos de espacio relativamente bajos; Cuando se usa la construcción de PRF, es y Capacidad de recolectar tanto MP como sensible a la temperatura; y gases. Costos de operación relativamente altos. Cuarto de -alta eficiencia Para temperaturas altas (290°C) se sacos -insensible a fluctuaciones de corriente requieren telas metálicas costosas (casa de -gran numero de configuracion de peligro de fuego y/o explosión de material bolsas) recolectores recolectado debido a chispa no opera en ambientes húmedos Se tapa fácilmente con materiales húmedos y/o adhesivos velocidades altas de gas que provoca plastas de polvo en telaSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  58. 58. VENTAJAS Y DESVENTAJAS EQUIPO VENTAJAS DESVENTAJAS Filtros de eficiencia alta -a temperaturas altas(95°C) se necesitan papel (medio insensibles a fluctuaciones de la medios especiales caros extendido) corriente de gas -necesidad de pretratamiento de algunos no presenta oxidación ni corrosión contaminantes fácil mantenimiento -material recolectado es peligro de fuego amplio rango de tamaño de filtración o explosión por chispa fácil adaptación al espacio disponible -corta vida de filtros a altas temperaturas o medios irritantes Precipitador eficiencia muy alta costo alto electrostático manipulación fácil de residuos alto nivel de mantenimiento trabajan con partículas muy pequeñas corrosión por condensación ácida amplio rango de temperatura de necesidad de espacio amplio operación peligro de explosión por gases no disminuyen mucho la presión combustibles pueden trabajar a presiones muy altas no es recomendable para partículas húmedas o pegajosas produce ozonoSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  59. 59. COMPARACION $$$ (DOLARES) COSTO OPERACIÓN COSTO INSTALACION EQUIPO EFICIENCIA (ANUAL) m3/s m3/s varían del 70 a más Lavadores venturi $9,300 a 254,000 $5,300 a $45,000 del 99 por ciento 70 a 90% para MP; Separadores tipo de 30 a 90% para $1,500 a $18,000 $4,600 a $7,400 ciclón MP10 y de 0 a 40% para PM 2.5. Torres de varían de 70 a más $3,200 a 64,000 $4,200 a $13,000 aspersión del 99 % Cuarto de sacos 95 al 99.9% $11,000 a $50,000 $13,000 a $55,000 (casa de bolsas) Filtros de papel 99 - 99,9% $20,000 a $52,000 $15,000 a $28,000 (medio extendido) Precipitador 99 - 99,9% $8,500 a $19,000 $42,000- $260,000 electrostáticoSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  60. 60. DISPERSION DE CONTAMINANTES Actualmente existen diversos organismos que se encargan de crear y regularizar estos modelos en todo el mundo, destacando entre ellos la US EPA, “Guidelines on Air Quality Models”. Los modelados se pueden clasificar en:  Físicos  MatemáticosSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  61. 61. DISPERSION DE CONTAMINANTES Físicos. Representación a escala de una zona urbana (una maqueta) situada en un túnel de viento y los denominados “Smog Chambers”. La limitación principal de estos modelos radica en la casi nula capacidad de relacionar las emisiones con la calidad del aire, ya que no pueden incluirse las condiciones meteorológicas ni las fuentes existentes en una zona.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  62. 62. DISPERSION DE CONTAMINANTES Químicos.  Numéricos,  Modelos Eulerianos y  Lagrangeanos  de Análisis Estadístico  modelos de Regresión,  Series Temporales,  Redes Neuronales y  Discriminantes.  de Descripción  de Caja Fija  y GaussianosSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  63. 63. DISPERSION DE CONTAMINANTES MODELO GAUSIANOSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  64. 64. DISPERSION DE CONTAMINANTES MODELO GAUSIANOSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  65. 65. DISPERSION DE CONTAMINANTES MODELO GAUSIANOSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  66. 66. DESCRIPCIONES DE COLUMNAS ESTABILIDAD ATMOSFERICA       1  Z  H 2    1  Z  H 2   2  1 y         2 s   s      s        z    2 z     2   C  x, y , z   Q   y   e   e  e  2 us ys z     Donde: C = Concentración en kg/m3 Q = Tasa de emisión en kg/s. s s = Coeficientes de difusión en dirección horizontal y vertical, m. y z u = Velocidad de viento en m/s. H = Altura efectiva de la chimenea en m. z= Altura sobre el suelo en m. y= Distancia perpendicular a la dirección del viento, m.SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  67. 67. DESCRIPCIONES DE COLUMNAS ESTABILIDAD ATMOSFERICASISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  68. 68. ESTABILIDAD ATMOSFERICASISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  69. 69. ESTABILIDAD ATMOSFERICA T Estabilidad Z -1.00ºC/100m Neutral -1.25ºC/100m Inestable -0.50ºC/100m EstableSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  70. 70. EJEMPLO Dados los siguientes datos determinar la estabilidad de la atmósfera:  Elevación 2.00 m y temperatura 14.35ºC  Elevación 324.00 m y temperatura 11.13ºCSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  71. 71. EJEMPLO T T2  T1  Z Z 2  Z1 T 11.13  14.35   1.00º C Z 324.00  2.00 m T  0.0100º C  1.00º C Z m 100m Por lo tanto la estabilidad es de NeutralSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  72. 72. DISPERSION DE CONTAMINANTESSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  73. 73. DISPERSION DE CONTAMINANTESSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  74. 74. MODELOS DE ASCENCION DE COLUMNAS (ESTABLES Y NEUTRAS) 1  F  3 H  2.6   uS  g TS  TA W  D  2 F   TS 2 g  TA  S  0.01º C  Donde: TA  z  m TS y TA = Temperaturas del gas emitido y del entorno, respectivamente, en el punto de emisión, K W = Velocidad de salida de la columna, m/s. D = Diámetro de la chimenea en la parte superior (m). u = velocidad media del viento de la profundidad en la capa atmosférica que suele tomarse como correspondiente a u a la altura Hs de la chimenea. S= Parámetro de estabilidad (l/s2)SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  75. 75. MODELOS DE ASCENCION DE COLUMNAS (INESTABLES)  F 13 x 2 3  H  1.6   u    x  10 H S Donde: HS = Altura de la chimenea H= Altura final de la columna  H= Ascensión de la columnaSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  76. 76. EJEMPLO Se espera que una fabrica procesadora de papel propuesta emita 500 kg de H2S día desde una sola chimenea. El receptor más cercano es una pequeña población situada 1,700 m al noreste del emplazamiento de la fábrica, y se espera que soplen vientos de suroeste durante el 15% del tiempo. La chimenea de la fabrica debe tener la altura suficiente para que la concentración de H2S no sea mayor de 30g/m3 al nivel del suelo. Las características físicas de las emisiones y de la atmósfera ambiental son las siguientes:  Velocidad de salida del gas, W 20 m/s  Temperatura de salida del gas, T 122ºC  Diámetro de la chimenea D, en la parte superior 2.5 m  Temperatura del aire ambiental, TA 17ºC  Velocidad de del viento supuesta, u 2 m/s  Tasa de decaimiento de la temperatura, g 6ºC/km Calcule la altura necesaria de la chimenea de la fabricaSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  77. 77. EJEMPLO Solución: A nivel de suelo, por lo tanto z = 0 Concentración máxima, se presenta en y=0 0      2  1 y    1  Z H  2   1 Z H  2       2 s          2 s z    2 s z   C  x, y , z   Q   y          e   e  e   2 us ys z     1  1 H  2      2 s z       2eSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  78. 78. EJEMPLO Simplificando  1 H  2      2 s z  C  x,0,0  Q      e  us ys z kg dia Q  500 kg  500  5.79 10 3 kg dia dia 86400 seg s Con una tasa de decaimiento de 6ºC/km representa una atmosfera ligeramente estable, de la figura con un valor de x=1,700 m y estabilidad E, sy = 80 m y sz = 30 mSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  79. 79. EJEMPLO  1  H 2  Sustituyendo 3     5.79  10  2  30   30.3  10 9  e    2 80 30   1  H 2   2 80 30       2  30   30.3  10 9  e   5.79  10 3  H2     1800 0.07891  e    H2    1  1800 e   0.07891 H2 2.54  1800 4571  H 2 h  67.61mSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  80. 80. MODELOS DE ASCENCION DE COLUMNAS (ESTABLES Y NEUTRAS) g 395  290 20  2.5  2 F    81.4 m3 3 395  2  s S g  0.006  0.01  1.35 104 s 2 290 1  81.4  3 H  2.6 4   174.3m  2 1.35 10  Como la ascensión de la columna es mayor que la altura mínima aceptable de la columna, cualquier altura de la chimenea será suficiente para las condiciones que se especificanSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)
  81. 81.  http://www.iol.ie/~geniet/eng/stabilityclasses.h tmSISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)

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