Cuestionario De Prevención Y Control De La Contaminación Del Aire.docx

CUESTIONARIO 3 : PREVENCION Y CONTROL DE LA CONTAMINACION DEL AIRE Resendiz Santiago Ilse Karina

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA QUÍMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

Prevención y control de la contaminación del aire Cuestionario 3er parcial Nombre del profesor: Ing. Juan Manuel Moreyra Mercado Alumno: Resendiz Santiago Ilse Karina Grupo: 3IV67

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1. Explique cuáles son las estrategias que se deben buscar para la prevención (primero) y el control de la contaminación en general y del aire, en particular. 1. Compartir coche. 2. Caminar o andar en bicicleta. 3.Comprar por teléfono o por correo. 4. Montar el transporte público. 5. Teletrabajo. 6. Acelere gradualmente. 7. Utilice el control de crucero en la carretera. 8. Obedezca el límite de velocidad. 9. Combine sus mandados en un solo viaje. 10. Mantenga su auto afinado y apoyese en el programa de inspección de humo. 11. No rematar en las bombas de gas. 12.Cambiar el filtro de aire de su coche. 13. Mantenga los neumáticos correctamente inflados. 14.¿Qué hay de vehículos que emiten humo? Comuníquese con la Oficina de de Planificación de la Calidad del Aire y Estándares . ¿Qué hacer cuando usted está atascado en el tráfico y no “conducir” puede ser muy importante. Considere la posibilidad de apagar el motor si va a estar estacionado por largos períodos de tiempo. Eso no es todo. Cuando vaya a comprar su próximo coche … 15. Busque el más eficiente, más contaminante modelo – o incluso utilizar un coche no contaminante o de un vehículo de cero emisiones. Si tiene que conducir en días con aire contaminado, conducir su nuevo coche. Los nuevos vehículos en general contaminan menos que los modelos anteriores. 16. Seleccione los productos que son a base de agua o tienen cantidades bajas de compuestos orgánicos volátiles. 17. Utilice pinturas de base acuosa. 18. Pintura con un pincel, no un pulverizador. 19. Tienda de disolventes en recipientes herméticos. 20. Utilice un empujón o cortadora de césped eléctrica.

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21. Enciendan sus briquetas de barbacoa con una sonda eléctrica, o utilizar un barbacoa de propano o gas natural, Ahorre energía. Ahorro de energía ayuda a evitar la contaminación del aire. Cada vez que usted se quema de combustibles fósiles, que contaminan el aire. Use menos gasolina, gas natural y electricidad (centrales eléctricas queman combustibles fósiles para generar electricidad): 22. Apague las luces cuando salga de una habitación. 23. Reemplazar las luces incandescentes hambrientos de energía con la iluminación fluorescente. 2. Indique cuales son los principales métodos de control de emisiones de: a.) gases y b.) Partículas Métodos fisicoquímicos Estos métodos se utilizan para el control de contaminantes particulados (sólidos o líquidos) como polvo y aerosoles mediante el uso de un sedimentador gravitacional, separador centrífugo, ciclón, filtro de tela y precipitador electrostático. Para el control de compuestos gaseosos tales como SO 2 , NOx, ozono (O 3 ), CO y COV se encuentran los procesos como la absorción, la adsorción, la condensación y la oxidación catalítica y/o la incineración térmica. Estos métodos tienen desventajas inherentes. Los oxidantes químicos son costosos y en algunos casos peligrosos. En ciertas ocasiones el contaminante solo se transfiere de una fase a otra y queda el problema de disposición del agua o del carbón activado (este último requiere regeneración periódica). En varios de ellos se necesita un elevado consumo de agua, energía y combustibles, lo que lleva asociado altos costos de instalación y mantenimiento. No obstante, son técnicas rápidas y altamente eficientes y en algunos casos, constituyen la única opción para el control de ciertas emisiones

Incineración u oxidación La incineración, también llamada incineración de vapores, es un proceso en el cual el gas que contiene el contaminante es capturado por un sistema industrial de ventilación, precalentado, mezclado y oxidado a altas temperaturas que da como resultado otros compuestos. En el caso de los hidrocarburos orgánicos cuya composición es sólo carbono e hidrógeno, los compuestos resultantes son dióxido de carbono y agua (CO 2 y H 2 O).

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Sin embargo, si los compuestos orgánicos contienen cloro, fluoro o azufre, entonces los productos que se pueden formar serán vapores de ácido clorhídrico, de ácido fluorhídrico o dióxido de azufre y en algunos casos la formación de dioxinas. La formación de óxidos de nitrógeno es también posible durante la incineración. En general, los sistemas de oxidación tienen eficiencias de destrucción mayores al 99 %. Los sistemas de oxidación o incineración pueden dividirse, a su vez, en dos tipos principalmente: oxidación térmica y oxidación catalítica. La eficiencia de un incinerador puede verse afectada por la concentración de los compuestos orgánicos, la temperatura de ignición y el tiempo de residencia o el volumen del catalizador (EPA 2002).

Oxidación térmica La oxidación térmica es uno de los métodos de control de emisiones más frecuentemente utilizados cuando la concentración de vapores orgánicos es generalmente 50% menor al límite inferior de explosividad. El sistema consiste en una cámara (recubierta en su interior por material refractario) en la que se encuentran algunos quemadores, los cuales son utilizados para calentar la corriente gaseosa hasta la temperatura necesaria para la oxidación de los compuestos, generalmente entre 700 ºC y 1,000 ºC. En algunos casos una porción del gas a tratar se utiliza en dichos quemadores para proporcionar el oxígeno necesario para la combustión. El combustible utilizado puede ser gas natural, propano o butano y su consumo puede ser disminuido mediante la utilización de sistemas de recuperaciuón o generación de calor. El proceso de oxidación térmica es generalmente rápido (ocurre en menos de un segundo) aunque puede variar dependiendo de la temperatura y de las condiciones de mezclado en cámara.

Oxidación catalítica La oxidación catalítica es similar a la oxidación térmica, sin embargo, un catalizador dentro del sistema disminuye la energía de activación requerida para la oxidación total, por lo que ésta ocurre a temperaturas menores. Estos sistemas se utilizan cuando la concentración de los vapores orgánicos es menor del 25% de su límite inferior de explosividad, ya que con concentraciones mayores se pueden alcanzar altas temperaturas y dañar el catalizador. Las temperaturas de operación se encuentran entre los 300450 ºC. Comúnmente, los cataliza-dores utilizados en la oxidación de este

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tipo incluyen óxidos metálicos de platino, paladio o rodio. También pueden ser utilizados materiales como el pentóxido de vanadio, el dióxido de titanio o el dióxido de manganeso. Los costos del combustible en estos sistemas son más bajos y en algunos casos es posible operar sin combustible, excepto durante el arranque; sin embargo, el catalizador tiene un precio elevado y una vida útil que debe considerarse (EPA 2002).

Absorción Los procesos de absorción son métodos de transferencia de masa desde la corriente de aire que contiene la carga de COV hasta un líquido absorbente, impulsados por un gradiente de concentración. Las soluciones absorbentes incluyen agua, sosa cáustica, aminas y algunos hidrocarburos. El absorbente empleado dependerá de las características de solubilidad del COV a remover. Todos los sistemas de absorción buscan mejorar la transferencia de masa, forzando el contacto de la fase líquida con la fase gaseosa, ya sea en paralelo o a contra corriente. Estos sistemas están diseñados para operar en un amplio rango de eficiencias de remoción entre 70 y 99 %. El factor más importante que afecta la eficiencia de remoción es la solubilidad del contaminante en el líquido, seguido por la temperatura y el pH. Algunos sistemas que operan bajo este principio incluyen configuraciones tales como las torres de aspersión, torres empacadas o lavadores húmedos (EPA 2002).

Adsorción La adsorción se refiere a procesos donde las moléculas de COV son removidas de la corriente gaseosa al transferirse a la superficie sólida del adsorbente. Existen dos tipos de procesos de adsorción: adsorción química y adsorción física. La adsorción química no es utilizada en sistemas de control de contaminantes gaseosos por la dificultad que implica su regeneración. En la adsorción física, la molécula del contaminantes es ligeramente retenida en la superficie del adsorbente por débiles fuerzas electrostáticas, de manera que el material puede ser fácilmente regenerado. El carbón activado es el adsorbente más usado hoy en día para retirar COV, existen tres tipos comunes: granular activado, polvo activado y fibra de carbono. También la silica gel, zeolita, alumina y polímeros pueden ser empleados como adsorbentes. Estos sistemas alcanzan eficiencias de remoción altas, entre 95 y 98% para carbón activado. La regeneración del adsorbente puede ocurrir in situ o ex situ . La

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regeneración involucra el tratamiento de los contaminantes desorbidos, ya sea por incineración o en algunos casos para su recuperación. En casos en los que no se considere la regeneración del adsorbente, se deberá disponer del mismo de acuerdo a la legislación, y en la mayoría de los casos como residuo peligroso. La retención de los contaminantes en el adsorbente puede verse afectada por factores tales como la temperatura, la presión, la concentración de los contaminantes, el peso molecular de los contaminantes, la humedad y la presencia de partículas. Estos sistemas también pueden presentar problemas de explosividad de acuerdo con la concentración y tipo de contaminantes adsorbidos (EPA 2002, Cooper y Alley 2002).

Condensación En este proceso, los contaminantes gaseosos son removidos de la corriente gaseosa mediante el cambio de fase a líquido. Esto se logra incrementando la presión o reduciendo la temperatura o la combinación de ambas, sin embargo considerando los costos de operación y mantenimiento de los equipos de compresión, la mayoría de los sistemas de condensación para tratamiento de aire operan bajo el principio de reducción de temperatura. La eficiencia de remoción de un condensador es generalmente del 90% y radica principalmente en el punto de rocío y en la temperatura de operación. Existen tres tipos de condensadores: los convencionales, los criogénicos y los de refrigeración. Este sistema es frecuentemente utilizado cuando el contaminante puede ser reusado en el proceso, evitando así el costo de materiales nuevos en el proceso (EPA 2002). 3. Diga que es la adsorción, su aplicación en control de emisiones y el tipo de adsorbentes más usados en la industria. La adsorción hace referencia al proceso mediante el cual una sustancia se adhiere a una superficie porosa retenedora (adsorbante). El adsorbante más común en procesos de control de emisiones atmosféricas es el carbón activado. Lo que ocurre en este tipo de sistemas es que la corriente contaminada es pasada a través del filtro de carbón activado que retiene el material contaminante. Este material puede ser recuperado en caso de que tenga algún valor para el proceso productivo mediante un proceso de desorción. Los filtros de adsorción son usados principalmente para el control de VOCs y pueden reducir una concentración de entre 400 y 2,000 ppm hasta 50ppm.

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En la adsorción el material contaminante se adhiere a la superficie del material adsorbente. Por su parte, en los proceso de absorción el contaminante gaseoso se disuelve en un líquido solvente (el contaminante es absorbido). El solvente más común en este tipo de dispositivos es el agua. Los equipos de absorción son básicamente columnas que favorecen la mezcla entre el gas y el solvente. Regularmente son llamados también lavadores de gases. Usos de la adsorción Recuperación de disolventes orgánicos (COV’s) Tratamiento de malos olores Tratamiento de vapores tóxicos Materiales adsorbentes Carbón activado (Hidrocarburos, disolventes), silicagel (Vapor de agua), alúmina activada, zeolitas o tamices moleculares (se controla muy bien el tamaño del poro. A mayor molécula mayor tamaño) 4. Diga cuales son las diferencias entre la isoterma de Langmuir y la de Freundlisch La ecuación de Langmuir o isoterma de Langmuir o ecuación de adsorción de Langmuir relaciona la adsorción de moléculas en una superficie sólida con la presión de gas o concentración de un medio que se encuentre encima de la superficie sólida a una temperatura constante. La ecuación fue determinada por Irving Langmuir por concentraciones teóricas en 1916. Es una ecuación mucho más exacta para las isotermas de adsorcion del tipo 1. La expresión de la ecuación es la siguiente:

donde:   

θ es la fracción de cobertura de la superficie, P es la presión del gas o su concentración, y α alpha es una constante, la constante de adsorción de Langmuir, que es mayor cuanto mayor sea la energía de ligadura de la adsorción y cuanto menor sea la temperatura.

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La isoterma de adsorción de Freundlich o ecuación de Freundlich es una isoterma de adsorción, que es una curva que relaciona la concentración de un soluto en la superficie de un adsorbente, con la concentración del soluto en el líquido con el que está en contacto. La isoterma de adsorción de Freundlich se expresa matemáticamente como

o:

donde 

x = masa de adsorbato



m = masa de adsorbente p = Presión de equilibrio del adsorbato. c = concentración de equilibrio del adsorbato en disolución. K y 1/n son constantes para un adsorbato y adsorbente dados, y para una temperatura particular.

  

5. Indique las diferencias entre la fisisorción y la quimisorción.

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6. Explique que se entiende por “punto de quiebre” en el proceso de adsorción Es cuando se interrumpe el flujo o bien se conduce a otro lecho de adsorbente fresco y la concentración alcanza el valor límite permisible 7. Explique que es la absorción y describa los diferentes equipos donde ésta se realiza a escala industrial. Absorción de gases: operación de transferencia de materia cuyo objetivo es separar uno o más componentes (el soluto) de una fase gaseosa por medio de una fase líquida en la que los componentes a eliminar son solubles (los restantes componentes son insolubles). Se produce una transferencia de materia entre dos fases inmiscibles. Columnas empacadas El contacto liquido – gas en una columna empacada es continua, no por etapas, como en una columna de platos. El flujo de líquido cae hacia abajo en la columna sobre el área de empaque y el gas o vapor, asciende en contracorriente, en la columna. En algunas columnas de absorción de gases se usa corrientes en flujo co-corriente. La performance de una columna empacada depende mucho del mantenimiento de una buena distribución de líquido y gas a través del lecho empacado, y esto es una consideración importante en el diseño de columnas empacadas. Columnas de platos

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Normalmente, las operaciones de absorción, desabsorción y rectificación se realizan en las denominadas torres o columnas, que son recipientes cilíndricos esbeltos, en posición vertical y en cuyo interior se incluyen dispositivos como bandejas o lechos de relleno. Generalmente, el gas y el líquido fluyen en contracorriente por el interior de la torre, cuyos dispositivos promueven el contacto entre las fases y el desarrollo de la superficie interfacial a través de la cual se producirá la transferencia de materia. El diseño de columnas de platos para operaciones de absorción o desorción se basa en muchos de los principios utilizados en los cálculos de operaciones de rectificación, tales como la determinación del número de platos teóricos necesario para conseguir un cambio de composición especificado. Estas columnas pueden resultar económicamente preferibles para operaciones en gran escala, pueden presentar mejor “relación de flujo descendente” y están menos sujetas a ensuciamiento por sólidos que las columnas de relleno. Columnas de pared mojada Una torre de pared mojada es esencialmente un tubo vertical con dispositivos para admitir líquido en su parte lateral superior y provocar un flujo descendente del mismo a lo largo del interior del tubo por efecto de la gravedad, así como admitir gas por el interior del tubo, fluyendo a través del tubo en contacto con el líquido. En general el gas entra por el fondo de la torre y fluye en contracorriente con el líquido, pero también puede operarse en paralelo. TANQUES AGITADOS Se usan para procesos de absorción que incluye una lenta reacción química en fase líquida, o cuando se requiere un control cerrado del proceso. El gas se introduce directamente en el líquido y se mezcla mediante un agitador adecuado en el interior del tanque.

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Columna de burbujeo Estas columnas son en realidad reactores de multifase. Pueden llevarse a cabo reacciones catalíticas con catalizadores sólidos contenidos en una envolvente de malla metálica, que se pueden montar a lo largo de la columna. La fasegas se dispersa en la fase líquida y fluye entre los espacios vacios entre las envolventes. La fase líquida puede estar estacionaria (batch) o puede circular en contracorriente al flujo del gas. 8. Indique cuales son los diferentes tipos de empaque usados en la columna de absorción

9. Diga que se entiende como absorción con reacción química y cuáles pueden ser sus aplicaciones. Muchos procesos industriales de absorción van acompañados de una reacción química. Es especialmente común la reacción en el líquido del componente absorbido y de un reactivo en el líquido absorbente. Algunas veces, tanto el reactivo como el producto de la reacción son solubles, como en la absorción del dióxido de carbono en una solución acuosa de etanolaminas u otras soluciones alcalinas. Por el contrario, los gases de las calderas que contienen dióxido de azufre pueden ponerse en contacto con lechadas de piedra caliza en agua, para formar sulfito de calcio insoluble. La reacción entre el soluto absorbido y un reactivo produce dos hechos favorables a la rapidez de absorción: (1) la destrucción del soluto absorbido al formar un compuesto reduce la presión parcial en el equilibrio del soluto y, en consecuencia, aumenta la diferencia de concentración entre el gas y la interfase; aumenta también la rapidez de absorción; (2) el coeficiente de transferencia de masa de la fase líquida aumenta en magnitud, lo cual también contribuye a incrementar la rapidez de absorción. Estos efectos se han analizado bastante desde el punto de vista teórico, pero se han verificado experimentalmente poco. 10. Diga que es un “scrubber” e indique que tipo de contaminantes podrían eliminarse de una corriente de gas

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Una torre lavadora o “scrubber” es un equipo que pude remover partículas ò gases por impacto o intercepción con un liquido lavador. Mientras que un ciclón remueve partículas entre 10 y 50 micras, una torre lavadora puede remover partículas entre 0.2 y 10 micras El principal mecanismo utilizado por una torre lavadora para remover polvo es aumentar el tamaño de las partículas para que estas sean removidas fácilmente. El mecanismo secundario consiste en atrapar las partículas de polvo en una película liquida para que sean arrastrados y removidos por la corriente liquida. Una de las ventajas de la torre lavadora es la de poder remover partículas y gases simultáneamente. También, en lugar de agua, se pueden utilizar soluciones ácidas o alcalinas para neutralizar los gases. Entre las desventajas de una torre lavadora está la pérdida de tiro de la pluma así como el color blanco que torna de color blanco que toma ésta debido a la condensación de vapor; este cambio de color ejerce un efecto psicológico sobre las personas al creerse que la pluma está más contaminada. Contaminantes eliminados satisfactoriamente mediante un proceso de absorción gas-líquido son el SO2 y los NOX de los gases de combustión de un equipo, el sulfuro de hidrógeno procedente de las plantas de tratamiento de aguas residuales, etc. 11. Explique cuáles son los métodos de control de emisiones para los NOX y el SO2 aplicable a fuentes industriales. TRATAMIENTOS PARA EL CONTROL DE EMISION DE GASES DE SO2 Y NOX El uso de carbón y combustóleo bajos en azufre puede considerar una opción de control para las emisiones de SO2. La combustión de gas natural puede reducir las emisiones de NOx, SO2 y partículas suspendidas (PS). Con caliza o cal mediante lavado de gases la eficacia es del 95% en la desulfuración, poco eficaz para el NOx o nieblas de H2SO4 o de mercurio. VÍA HÚMEDA MATERIA PRIMA: Las emisiones pueden reducirse cuando se acepta aplicar limitaciones a la producción. Un ingeniero responsable de otorgar permisos reglamentarios podría esperar que las emisiones se calcularan con base en la capacidad máxima para cada hora del año.

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CONDICIONES DEL PROCESO Tiene como fuente de combustión los combustibles fósiles. Pueden obtenerse disminuciones mediante el uso de combustibles con menor contenido de azufre y la instalación de limpiadores o lavadores húmedos o secos. TRATAMIENTO SO2 Métodos Cambios en los insumos o materias primas, cambios en las condiciones del proceso, o la incorporación de equipos de control de emisiones. VÍA SECA Consume más cal mediante inyección de suspensión de cal pulverizada caliente sobre el gas con tiempo de contacto corto de 8-10 segundos antes del secado. CONTROL DE ÓXIDOS DE NITRÓGENO El primer nivel del control de NOx, en el caso de las calderas, sería un quemador de baja producción de NOx. Otra forma de controlar las emisiones de NOx es la reducción selectiva no catalítica o SNCR. La reducción catalítica selectiva es uno de los controles de NOx más eficaces para las fuentes de combustión. QUÍMICA DE LA REDUCCIÓN La SNCR es un proceso químico relativamente simple: El proceso comienza con una base de amoníaco (NH3) o urea (CO (NH2)2). La urea o el amoníaco en fase gas se descomponen entonces en radicales libres. Después de una serie de reacciones, los radicales del amoníaco entran en contacto con el NOx y lo reducen a N2 y H2O. PARÁMETROS DE DESEMPEÑO DE LA SNCR Los factores importantes de diseño y operacionales que afectan la reducción de NOx por un sistema SNCR incluyen: •Rango de temperatura de reacción •Tiempo de residencia disponible en el rango óptimo de temperaturas. •Grado de mezclado entre el reactivo inyectado y los gases de combustión. •Nivel no controlado de concentración de NOx •Razón molar de reactivo inyectado a NOx no controlado. •Escabullimiento de amoníaco. 12. Indique las ventajas y desventajas de la incineración y diga por qué es el método más apropiado para la eliminación de residuos peligrosos.

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Ventajas de la incineración • Posibilidad de tratar una amplia gama de residuos • Posee carácter de solución final, en cuanto que consigue la destrucción de los contaminantes. No obstante, dicha destrucción no conduce a la ausencia total de residuos, pero esto constituye una característica general de cualquier sistema de tratamiento. • Supone una importante disminución del volumen y peso final de residuos respecto a las cantidades procesadas y en la eliminación o reducción sustancial de la toxicidad y/o peligrosidad de los mismos, como resultado de la destrucción efectiva, vía combustión, de los componentes orgánicos responsables de dicha peligrosidad. • Flexibilidad operativa ya que con un mismo reactor pueden darse distintas temperaturas, turbulencias, tiempos, etc. según el tipo residuo. Capacidad de instalación variable • Para residuos con una proporción relativamente alta de materia orgánica constituye, en principio, una opción interesante, por su carácter destructivo y la posibilidad de aprovechamiento energético, que permite considerarla como una vía de valorización. • Posibilidad de incineración in-situ sin transporte a áreas distantes • Posibilidad de control de las descargas de aire para minimizar el impacto ambientas • Fácil finalización que no supone riesgos para el generador u operador Inconvenientes de la incineración: •Las altas temperaturas imponen el empleo de materiales adecuados que encarecen el coste de las instalaciones y cuyo mantenimiento resulta también relativamente caro Cuando el residuo no tiene suficiente poder calorífico o presenta un alto contenido de agua se requiere el consumo de combustible adicional. •Los materiales con gran cantidad de agua no son incinerables •Algunos componentes orgánicos tienden a dar productos de combustión incompleta (tóxicos y problemas de eliminación) •Alto coste •Operadores cualificados •La incineración de RTP exige una consideración especial a los gases resultantes del proceso de combustión. Problemas de contaminación atmosférica que da lugar a elevadas inversiones en la depuración de gases. •La limpieza de los mismos requiere la inclusión de los correspondientes dispositivos técnicos que representan una fracción importante de la inversión necesaria. •La operación de los mismos se derivan una serie de residuos, en forma de polvos, lodos y aguas contaminadas, a los que han de añadirse las cenizas fijas del horno de combustión. •Sobre todos estos residuos secundarios han de practicarse los controles analíticos necesarios para determinar si se trata o no de RTP y establecer la vía de gestión más adecuada.

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•Dada la diversidad de situaciones posibles, el costed e la incineración puede variar entre márgenes muy amplios, aunque, en general, resulta una operación cara en términos comparativos. Sin embargo, en no pocos casos puede resultar la opción más indicada e incluso la única capaz de cubrir con garantías el tratamiento residuos de alta peligrosidad. •Necesidad de adecuar el tamaño del residuo al incinerador Porque la Incineración logra reducciones del volumen del orden del 90% y del peso del orden del 70%. lo cual supone ventajas ambientales y ventajas económicas: Menor demanda de espacio para su disposición final, reducción de los costes de transporte para su adecuación. 13. Diga cuáles son las tres Ts de la incineración  Temperatura: La velocidad a la que los materiales combustibles son oxidados dependen fuertemente de la temperatura de trabajo del incinerador. En general un aumento de la temperatura produce un aumento de la velocidad de oxidación  Tiempo de residencia: Para que se produzca la combustión completa de además de alcanzar la temperatura apropiada se debe de mantener un tiempo mínimo a esa temperatura de tal forma que todas las substancias nocivas sean eliminadas.  Turbulencia: Para que se produzca una buena combustión es necesario que exista una buena mezcla entre el oxígeno y el combustible, si no ocurre esto, es posible que parte del combustible no sea oxidado y salga al exterior. 14. Indique cuales son los métodos usados para el control de partículas de las emisiones industriales. Concentrar y retener los contaminantes con equipos adecuados de depuración que producen residuos sólidos o líquidos que contaminarán los suelos y el agua si no se planifica un tratamiento adecuado de estos residuos y, además, con el inconveniente de que estos equipos depuradores consumen recursos naturales y energía. Expulsar los contaminantes por medio de chimeneas suficientemente altas para que la dilución evite concentraciones elevadas a nivel del suelo. Este procedimiento, si bien atenúa los problemas de contaminación desde el punto de vista local, puede producir problemas en lugares alejados de las fuentes de emisión.

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Para conseguir grados de protección ambiental adecuados a costes razonables, el sistema de depuración será, por lo general, una combinación de tales medidas. En cualquier caso, es necesario, tener en cuenta a la hora de abordar el problema de control de contaminantes dos aspectos principales: los condicionamientos ambientales y las consideraciones económicas. Acciones correctoras: Proceso de absorción Basan su funcionamiento en el hecho de que los gases residuales están compuestos de mezclas de sustancias en fase gaseosa, algunas de las cuales son solubles en fase líquida. En el proceso de absorción de un gas, el efluente gaseoso que contiene el contaminante a eliminar se pone en contacto con un líquido en el que el contaminante se disuelve. La transferencia de materia se realiza por el contacto del gas con el líquido en lavadores húmedos o en sistemas de absorción en seco. Proceso de adsorción Una alternativa a los sistemas de absorción por líquido lo constituye la adsorción de los contaminantes sobre sólidos. En los procesos de adsorción los gases, vapores y líquidos se retienen sobre una superficie sólida como consecuencia de reacciones químicas y/o fuerzas superficiales. Se produce una difusión desde la masa gaseosa hasta la superficie externa del sólido y de las moléculas del gas dentro de los poros de sólido seguida de la adsorción propiamente dicha de las moléculas del gas en la superficie del sólido. Los sólidos más adecuados para la adsorción son los que presentan grandes relaciones superficie-volumen, es decir, aquellos que tienen una elevada porosidad y área superficial para facilitar el contacto sólido-gas: tierra de Fuller, bauxita, carbón activado, alúmina activada, tamices moleculares, etc. Periódicamente, es necesaria la sustitución o regeneración del adsorbente para que su actividad no descienda de determinados niveles. Proceso de combustión La combustión constituye un proceso apropiado par la eliminación de compuestos orgánicos transformándolos en dióxido de carbono y vapor de agua y también es válido para determinadas sustancias inorgánicas. Tipos de combustión:

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Espontánea. Cuando se trata de eliminar gran parte de los gases que son tóxicos que tienen olores fétidos, la combustión ha de realizarse a alta temperatura y con tiempo de retención controlado, por lo que el coste de combustible puede ser elevado. Procesos catalíticos. Con el fin de realizar la combustión a temperaturas más bajas, suele utilizarse la combustión en presencia de un catalizador, por lo general un metal de transición depositado en una matriz de alúmina. Este tipo de combustión suele emplearse en la eliminación de trazas de compuestos que contienen fenoles, formaldehído, azufre, etc. Un problema que presenta la combustión catalítica es la del envenenamiento del catalizador por algunas sustancias en forma de partículas. Captación de partículas Según el principio en que se basa el proceso de separación de las partículas, pueden establecerse los siguientes tipos de equipos de depuración: colectores, precipitaciones electrostáticas, filtros de mangas, lavadoras y absorbedores húmedos. 15. Diga que medidas recomendaría para evitar las emisiones industriales de CO  Formar un grupo de trabajo con el sector industrial para promover la adopción de buenas prácticas ambientales y de esquemas voluntarios de autorregulación.  Mejorar los procesos de combustión e instalar sistemas de control de combustión en establecimientos industriales y de servicios.  Limitar el asentamiento de nuevas industrias potencialmente contaminantes.  Fortalecer la inspección y vigilancia de establecimientos industriales y de servicios. 16. Dibuje una cámara de sedimentación y diga cómo se puede mejorar la eficiencia de la misma.

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17. Deduzca la Ley de Stokes para la velocidad de sedimentación de partículas del mismo diámetro y densidad que fluyen en una corriente de aire con flujo laminar. La Ley de Stokes se refiere a la fuerza de fricción experimentada por objetos esféricos moviéndose en el seno de un fluido viscoso en un régimen laminar de bajos números de Reynolds. Fue derivada en 1851 por George Gabriel Stokes tras resolver un caso particular de lasecuaciones de Navier-Stokes. En general la ley de Stokes es válida en el movimiento de partículas esféricas pequeñas moviéndose a velocidades bajas. La ley de Stokes puede escribirse como:

donde R es el radio de la esfera, v su velocidad y η la viscosidad del fluido. La condición de bajos números de Reynolds implica un flujo laminar lo cual puede traducirse por una velocidad relativa entre la esfera y el medio inferior a un cierto valor crítico. En estas condiciones la resistencia que ofrece el medio es debida casi exclusivamente a las fuerzas de rozamiento que se oponen al deslizamiento de unas capas de fluido sobre otras a partir de la capa límite adherida al cuerpo. La ley de Stokes se ha comprobado experimentalmente en multitud de fluidos y condiciones. Si las partículas están cayendo verticalmente en un fluido viscoso debido a su propio peso puede calcularse su velocidad de caída o sedimentación igualando la fuerza de fricción con el peso aparente de la partícula en el fluido.

donde:

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Vs es la velocidad de caída de las partículas (velocidad límite) g es la aceleración de la gravedad, ρp es la densidad de las partículas y ρf es la densidad del fluido. η es la viscosidad del fluido. r es el radio equivalente de la partícula.

18. Diga que es un separador ciclónico y diga cómo se lleva a cabo la separación de material particulado Un separador ciclónico es un equipo utilizado para separar partículas sólidas suspendidas en el aire, gas o flujo de líquido, sin el uso de un filtro de aire, utilizando un vórtice para la separación. Los efectos de rotación y la gravedad son usados para separar mezclas de sólidos y fluidos. El método también puede separar pequeñas gotas de un líquido de un flujo gaseoso. Una alta velocidad del flujo de aire se establece dentro del contenedor cilíndrico o cónico llamado ciclón. El aire fluye en un patrón helicoidal, comenzando desde lo más alto (el final más ancho) del ciclón a lo más bajo (más estrecho) y finalizando en un flujo central ascendente que sale por el tubo de salida (en la parte más superior del ciclón). Las grandes (y más densas) partículas en el flujo rotatorio tienen demasiada inercia para seguir la fuerte curva ascendente en la parte inferior del ciclón, y chocan contra la pared, luego caen hacia la parte más baja del ciclón donde pueden ser retiradas. En el sistema cónico, el flujo de rotación se hace cada vez más estrecho, reduciendo cada vez más el radio del flujo, esto permite remover cada vez más partículas pequeñas. La geometría del ciclón, junto con su flujo volumétrico, define el punto de corte del ciclón. Este es el tamaño de las partículas que serán retiradas del flujo con un 50% de eficiencia. Partículas más grandes que el punto de corte del ciclón serán retiradas con mayor eficacia, y partículas más pequeñas con menor eficacia. 19. Explique el mecanismo de la precipitación electrostática (PES), indicando sus ventajas y desventajas de la PES. PRECITADORES ELECTROSTATICOS Es un dispositivo que remueve partículas de un gas que fluye (como el aire) usando la fuerza de una carga electrostática inducida. DESVENTAJAS Alto costo de capital. Muy sensibles a cambios en las condiciones de la corriente gaseosa

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Ciertas partículas son difíciles de recolectar, debido a características de resistividad relativamente altas o bajas. Se requieren espacios relativamente grandes para su instalación. Riesgo de explosión al recolectar partículas combustibles o tratar gases combustibles. Se requieren medidas especiales de seguridad para proteger al personal del alto voltaje. Durante la ionización del gas se produce ozono, por la descarga del electrodo cargado negativamente. Se requiere personal de mantenimiento altamente capacitado. VENTAJAS Eficiencia muy alta de recolección de partículas, lograda con un gasto relativamente bajo de energía. Recolección y colocación final en seco. Baja caída de presión Diseñados para operación continua, con requerimientos mínimos de mantenimiento. Costo de operación relativamente bajo. Capacidad para operar a altas presiones Capacidad para operar a altas temperaturas hasta 704ºC. Capacidad para manejar en forma eficiente velocidades de flujo de gas relativamente altas.

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20. Diga que es una “casa de bolsas” y cuáles son las ventajas, desventajas y usos de este tipo de filtración. Los filtros de bolsas, consisten de bolsas de tela cuyo entramado permite el paso del gas pero retiene la materia particulada. Se usan para colectar el polvo y están contenidas en estructuras llamadas “casas de bolsas”. Aunque simples, los filtros de bolsas son generalmente eficaces por la eliminación de partículas de gases de escape. Se eliminan partículas pequeñas con un diámetro de alrededor de 0.01 um, con una eficacia de eliminación relativamente alta para las las partículas de 0.5 um de diámetro. Gracias al desarrollo de las telas sintéticas mecánicamente fuertes, resistentes al calor, con los que se fabrican las bolsas, las instalaciones de filtros de bolsas han aumentado significativamente, en un esfuerzo por controlar las emisiones particuladas.

21. Con que eficiencia (%) se separan partículas de 40 μm en una cámara de sedimentación gravitacional que tiene 8 m de largo, 3 m de alto y 4 m de ancho. Las partículas tienen una densidad de 3.7 mg/cm3 y fluyen en una corriente de aire a razón de 1.3 m3/s.

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22. En una fuente industrial se genera una emisión que contiene 380 mg/m3 de partículas. El gasto volumétrico es de 4 m3/s a una temperatura de 90 °C y a la presión de 1 atm. Si se desea retener las partículas con un equipo que tiene una eficiencia del 85% ¿Qué cantidad de polvo se emite a la atmósfera a la salida de este equipo?