Practica Contaminacion Atmosferica Ruben Badillo Ma005-Cp-co

 

CASO PRACTICO  – CONTAMINACION ATMOSFERICA RUBEN DARIO BADILLO R. C.C 91277286

Una empresa utiliza una caldera piro tubular para producción de vapor y utilizarlo en sus procesos, el carbón empleado en la caldera es de Tipo Turba, la composición del carbón esta en la tabla adjunta. Actualmente la empresa cuenta con dos equipos para control de partículas, un fi filtro ltro de mangas de eficiencia de 99% y un ciclón con eficiencia de 95%.

Composición química y carbones Humedad %

Carbono %

Hidrogeno %

Oxigeno %

Nitrogeno %

Turba Lignito

70 – 90 30 – 50

54 – 60 60 – 75

4  – 7 4  – 6

20 – 45 17 – 35

Hulla Antracita

1  20 1-4

 –

4  6 3-4

 –

3  20 2-3

 –

75  92 92 - 95

 –

Pc Kcal/kg

1 – 3 1 – 2

C Volatiles % 45 – 75 45 – 60

1-  2 1-2

11  50 3 - 10

 –

7500 8200

5200 6500

El caudal másico de emisión partículas de la caldera es de 1440 Kg/dia antes de pasar por los equipos de control, el 66% equivale a PM10. La legislación actual permite la emisión de PM10 en 1.6 kg/h. Con la información anterior razone:

1.

Con los equipos instalados es posible emitir partículas inferiores a 5

micrometro? Explique su respuesta. Los sistemas de captación y recuperación de gas contaminante y polvo son instalados donde se genera una alta concentración de partículas contaminantes del medio ambiente en un rango de concentración de riesgoso para las personas, el medioambiente y la vida útil de las maquinas.

Los dispositivos empleados en la depuración de efluentes

atmosféricos se clasifican en 4 grupos: Separadores mecánicos (Ciclones), Separadores con capas filtrantes (Filtros de mangas), Separadores eléctricos (Electrofiltros) y Separadores por vías húmeda (lavadores de gases y partículas). El termino Separador se refiere a que los contaminantes se separan de la fase gaseosa en que se encuentran para pasar a una fase liquida o sólida, por lo tanto es importante tener en cuenta el problema de los residuos generados, su almacenamiento y evacuación. En nuestro caso en particular, vamos a hablar de los ciclones y filtros de mangas. Este tipo de equipos son también

 

conocidos como separadores centrífugos. Los ciclones utilizan la inercia para remover las partículas de la corriente del gas. La corriente gaseosa entra de forma tangencial por la zona superior del cilindro con una velocidad elevada, chocando contra la pared, recorriéndola a la vez que desciende hasta el fondo en un movimiento en espiral. Cuando llega al fondo la corriente forma otra espiral ascendente en sentido contrario que sube por el interior de la corriente de bajada para salir del equipo por su conducto superior central. En la corriente descendente el movimiento de vórtice hace que las fuerzas centrífugas tiendan a empujar las partículas suspendidas en el gas hacia las paredes del ciclón, aglomerándolas, y empujándolas hacia el fondo de donde pueden ser extraídas. El ciclón se comporta como un concentrador de polvo en las paredes. De allí, éste cae al fondo. Las partículas en la corriente del gas son forzadas hacia la pared del ciclón por la fuerza centrífuga del gas en rotación, pero se les opone la fuerza de arrastre del gas que pasa por el ciclón hacia la salida. Con las partículas más grandes, la inercia vence a la fuerza de arrastre, haciendo que las partículas alcancen la pared del ciclón y sean colectadas. Con las partículas más pequeñas, la fuerza de arrastre es mayor que la inercia, ocasionando que las partículas salgan del ciclón junto con el gas. La gravedad hace que las partículas más grandes que llegan a la pared del ciclón bajen hacia la tolva. Los ciclones convencionales pueden puede n alcanzar rendimientos de hasta el 90% para partículas con tamaño medio superior a 10 μm y bajos para partículas entre 10 y 2,5 μm.  μm.   Los de alta eficacia,

ciclones

con

diámetros

de

cuerpo

de

pequeño

tamaño

y

longitud

proporcionalmente elevada, alcanzan el 90% para partículas con tamaño medio de 5μm y de hasta el 70% para 2,5μm. Los de alta capacidad, de diámetros de cuerpo muy grandes y corta longitud, están diseñados para separar partículas con tamaños medios superiores a 20μm, siendo prácticamente inefectivos inefectivos por debajo de 10μm. Los 10μm. Los ciclones, por si solos, no son adecuados para cumplir con las reglamentaciones más estrictas en materia de separación de partículas de las corrientes gaseosas, pero tienen un uso muy importante como prelimpiadores antes del equipo de control final, siempre más caro, como son los precipitadores electrostáticos o los filtros de manga. La filtración es el método más antiguo y más efectivo entre todos los que se utilizan para separar materia particulada en los gases. El gas residual se pasa por una tela de tejido apretado, un fieltro, o un "papel" con el fin de que la materia particulada en el gas sea retenida por los mismos.

La filtración puede ser muy efectiva (99,999%) hasta con

partículas muy pequeñas, menores de 0,5 μm de diámetro y sus limitaciones derivan fundamentalmente de la temperatura de los gases, que por la resistencia a la temperatura

 

del material filtrante no suele ser superior a los 300 ºC, salvo en filtros cerámicos muy especiales, ni inferior a la temperatura de condensación del agua en los mismos.

En nuestro caso en particular, se puede concluir que los ciclones pueden ayudar aglomerar partículas muy finas submicronicas y de esta manera tener un efecto beneficioso como separador primario, posteriormente con el uso de los filtros de mangas se procederá a eliminar partículas pequeñas, menores a 0.5 micrómetros. 2.

La empresa cumple con el valor límite de emisión?

La legislación actual permite un valor de emisión de PM10 de 1.6 kg/ hr. El caudal masico que emite la empresa es de 1440 kg/dia que equivale a 60 kg/hr, con un 66% de PM10 = 39.6 Kg/dia, siendo un caudal masico fuera de los límites permitidos por la legislación. Sin embargo la empresa ha instalado equipos para la depuración de efluentes atmosféricos contaminados. En primer lugar tiene un ciclon con una eficiencia del 95%, el cual separa material particulado fino, mayor de 10 micrometros. Posteriormente usa un filtro de manga con una eficiencia del 99.9% que separa material particulado menor a 10 micrometro. Con estos equipos de separación con una eficiencia entre 95  –  – 99%,  99%, se puede concluir que la empresa si cumple con el valor límite de la legislación. 3.

Cuanto material particulado emite a la atmosfera?

Caudal Masico= 1440 kg/dia Eficiencia ciclon: 95% Eficiencia Filtro: 99% Caudal Masico= 1440 kg/dia= 60 kg/hr PM10: 66% = 39.6 Kg /hr. PM>10: 34% =20.4 Kg/hr Eficiencia Ciclon 95% de 20.4= 19.38 Kg/hr. En total emite 1.02 Kg/hr de PM>10 Eficiencia filtro 99% de 39.6 Kg/hr = 39.20 Kg/ hr. En total emite 0.4 Kg/hr de PM10. Total de PM emitido= 1.02 + 0.4 = 1.42 Kg/hr 4.

Que ventajas o desventajas tiene utilizar la Turba como combustible?

El carbón es una roca sedimentaria de origen orgánico que se empezó a formar hace millones de años, a partir de la vegetación existente. Los grandes depósitos de carbón se comenzaron a generar en el período Carbonífero (hace 350-280 millones de años, aproximadamente). En el proceso de formación del carbón, la desaparición de la humedad

 

de los sedimentos y la compactación han hecho posible que aumente gradualmente el contenido de carbono y de otros compuestos presentes en el mismo. La turba es un material orgánico, de color pardo oscuro y rico en carbono. Está formado por una masa esponjosa y ligera en la que aún se aprecian los componentes vegetales que la originaron. Se emplea como combustible y en la obtención de abonos orgánicos. La formación de turba constituye la primera etapa del proceso por el que la vegetación se transforma en carbón mineral. Se forma como resultado de la putrefacción y carbonificación parcial de la vegetación en el agua ácida de pantanos, marismas y humedales. La formación de una turbera es relativamente lenta como consecuencia de una escasa actividad microbiana, debida a la acidez del agua o la baja concentración de oxígeno. El paso de los años va produciendo una acumulación de turba que puede alcanzar varios metros de espesor, a un ritmo de crecimiento que se calcula de entre medio y diez centímetros cada cien años. Las turberas son cuencas lacustres de origen glaciar que actualmente están repletas de material vegetal más o menos descompuesta y que conocemos como turba de agua dulce. La turba se acumula debido a que la putrefacción de la materia vegetal es muy lenta en climas fríos. La materia vegetal que se acumula por debajo del nivel del agua de un lago está en unas condiciones de continua saturación y de poca disponibilidad de oxígeno, fomentando así la actividad de los transformadores

La Turba es el carbón con menor contenido en carbono y menor poder calorífico en la combustión. VENTAJAS: Bajo costo Se obtiene energía en una forma sencilla. Se considera como un recurso renovable. DESVENTAJAS: Carbón de peor calidad y el que menor proporción de carbono tiene 50 – 50 –  55%. Bajo poder especifico 4000 kcal/kg. Contiene mucha agua (98% de humedad), por lo tanto se debe secar para usarlo como combustible. Desprende gran cantidad de humo y ceniza. Produce gran cantidad de CO2 Contribuye al efecto invernadero y a la lluvia acida

 

5.

Según la tabla de carbones, recomienda cambiar o seguir utilizando el carbón

actual? Explique su respuesta La turba es poco rica en carbono y muy mal combustible. Tiene un poder calorífico muy bajo 4000 Kcal/kg y un alto porcentaje de humedad con un bajo contenido cont enido de carbono 55%.  Además tiene un alto de contenido volátil o cual es más peligroso que cause una combustión espontánea. Recomiendo cambiar tipo de carbón antracita Este mineral se extrae directamente de las minas y contiene una elevada proporción de carbono, un bajo contenido en volátiles, y reducido contenido de azufre, que le confieren unas excelentes propiedades para ser utilizado en procesos de reducción, y también como fuente de energía. Desprende poco humo, por lo tanto es menos contaminante.

REFERENCIA BIBLIOGRAFICA. Saenz, C. Protección Atmosférica. Master en Ingenieria y gestión del medio ambiente, 2007 – 2007  –  2008. EOS.

Carbón Mineral como combustible para generación de energía. Facultad de ingeniería, Universidad

central

de

Venezuela.

https://www.researchgate.net/publication/275522172_Carbon_mineral_como_combustible  _para_generacion_de_energia