4.1 Material Particulado

CONTAMINACION INDUSTRIAL DEL AIRE POR LAS INDUSTRIAS TEMA:

CURSO: ANALISIS YCONTROL DE CONTAMINACION

ATMOSFERICA

SMITH, ROBERT y SMITH, THOMAS.

Ecologa. Pearson Educacin S.A.

Madrid, Espaa. (2001)

ING. SALVADOR ORTEGA SILVA

FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL

5.1. CONTAMINACION DEL AIRE POR LA INDUSTRIA

Las fuentes industriales de contaminacin del aire son las

mas notorias por que en general las emisiones se

descargan por una sola chimenea o conducto.


Cualquier operacin de combustin a altas temperaturas

produce oxido nitroso. Entre las fuentes de proceso estn

las plantas de fabricacin de fertilizantes y explosivos.

El oxido de azufre (SOx), se emiten por la combustin de

combustible y carbn en fuentes estacionarias. La

refinacin de minerales produce grandes cantidades de

SO2 y SO3, para luego formar el H2SO4.


El H2S, se emite en grandes cantidades en empresas de

fabricacin de papel, plantas de limpieza y procesamiento

de gas natural, refineras de petrleo y fabricas de fibras

sintticas.

Las partculas de pueden ser solidas o liquidas, estas son

visibles a simple vista. Las fibras de asbesto, de aislantes

y tambin las emisiones qumicas de bario, berilio, boro,

arsnico, cadmio, plomo y mercurio de las bateras. Son

partculas muy peligrosas y cancergenas. La mayor parte

de ellas son de tamao inferior a 2 micras (son respirables).

2.5. PRINCIPALES CONTAMINANTES DEL AIRE

Ejercicio 1: Particulas de Nox y HC

En Lima, Per hay alrededor de 1200000 autos registrados. La tasa media

de emisin de oxido de Nitrgeno de los automviles es de 3.1. g por

vehculo milla (VM). Y la tasa de emisin de CH4 es de 1.6 g/VM. Cada

automvil recorre unas 30 millas (48 km) por da. Calcule la cantidad

(volumen) NO2 y la cantidad de HC que se emite en la atmosfera de la

ciudad cada da. A condiciones normales.

Datos:

P.M NO2= 46 g/mol = g/volumen molar

El Peso Molecular promedio de todos los CH4 es apox. Al METANO.

A C.Normales = 22.4 Litros.

Solucin:


Ejercicio 2: Velocidad de cada de partculas en el aire

Estime la distancia recorrida por una partcula de 70 m (micra) con una

densidad de 1600 Kg./m3 expulsada a 3000 m de altitud desde el Cerro

San Cristbal hasta una altura final de 10000 m (ascensin de la columna

para partcula de 70 m es de 7000 m) en la atmosfera cuando la

velocidad media del viento en la capa atmosfrica es de 15 m/s. a T= 21C

Datos: a 21 C

p = densidad de la partcula, 1600 Kg./m3 a = densidad del aire, aprox. (tablas) Kg./m3 a nivel del mar d p = dimetro de la partcula, m.

= viscosidad del aire, . (tablas) Kg./m.s (a 21 o C)

V t = velocidad final de asentamiento, m/s

g = aceleracin de la gravedad, 9.81 m/s2

Solucin: Aplicando la ecuacin de la ley Stokes, donde:


Ejercicio 3: Velocidad de cada de partculas en el aire

El consumo urbano promedio anual de pintura y recubrimiento a base de

aceite (HC) es alrededor de galn para todos los fines.

Cada galn de pintura contiene 6 lb de hidrocarburo como pigmento. Para

los EE.UU el consumo medio anual de disolvente para lavado en seco es

aprox. 2 lb per cpita.

a. Estime el total de HC que se emplea en una regin urbana de 2.3

millones de habitantes ??.

b. Para la misma poblacin de a, estime los kg/dia totales de pintura y

disolvente emanados a la atmosfera si se sabe que la pintura y aceites

representan el 8% de perdida del total producido y 13% corresponde al

disolvente que se pierde por manipulacin del mismo.

Solucin:


Los hornos de hierro colado operan con una atmosfera

deficiente en oxigeno, haciendo reaccionar casi todo el

oxigeno del aire que utiliza en la combustin.


La descarga de gas resultante de una colada de hierro

durante calentamiento contiene aproximadamente:

12% de CO2

11% de CO

Menos de 1% de O2

el resto de N2

y porcentajes menores de CO, SOx, NOx.


Los molinos de alimentos y cereales generan grandes

cantidades de partculas durante el secado, descascarado

y desgrane, tamizado y molienda y procesamiento de

granos. Mas del 50% de estas partculas son partculas

mayores de 250 micras.


Una industria no ferrosa como el plomo, se encuentra en

forma de sulfuro en el mineral, el cual contiene pequeas

cantidades de cobre, hierro, zinc y oros.

El material normalmente se concentra en la mina de

mineral de 3 a 8% de Pb a concentrado de mineral que

contiene 55 a 70% de Pb y 13 a 19% de azufre libre no

combinado en peso.


El proceso comprende 3 etapas principales a partir del

concentrado:

1. En la etapa de sinterizacion el Pb y el S concentrados se

oxidan para producir PbO como sinterizado y SO2

gaseoso en una operacin autgena que se verifica a unos

1000 C, las maquinas de sinterizacion pueden ser de tiro

ascendente o descendente. Se reifiere de tiro ascendente

por que se obtiene un siterizado mas limpio y puro y por

que la corriente de SO2 gaseoso se puede mantener a

concentraciones mayores para la ulterior desulfuracin de

gas de combustin.


Sinterizacin es el tratamiento trmico de un polvo o

compactado metlico o cermico a una temperatura inferior

a la de fusin de la mezcla, para incrementar la fuerza y la

resistencia de la pieza creando enlaces fuertes entre las

partculas.

En la fabricacin de cermicas, este tratamiento trmico

transforma de un producto en polvo en otro compacto y

coherente. La sinterizacin se utiliza de modo generalizado

para producir formas cermicas de almina, berilia, ferrita y

titanatos.


2. En la etapa de reduccin el PbO se reduce (se quita el

oxigeno) para formar Pb fundido en un alto horno, las

reacciones son las siguientes:


Los contaminantes gaseosos que se generan son por lo

tanto CO2, CO y SO2. En esta etapa tambin se crean

partculas pequeas.

El Plomo de obra se procesa adicionalmente enfrindolo

entre 370 y 340 C y tratndolo para eliminar impurezas en

un horno.


3. La refinacin se lleva a cabo en marmitas de hierro

colado a una temperatura elevada para separar antimonio,

estao, arsnico, metales preciosos, zinc, y otros metales.

El producto final consiste en lingotes de Pb de 99.99 a

99.999% de pureza.


Tabla 1:


Tabla

N 2


Ejemplo 4.

Una maquina sinterizadora de Pb que Procesa 100 TM/dia

de sinterizado con un contenido de 6% de S elimina el 80%

del S del mineral como SO2. Los gases que escapan de la

maquina se procesan en una planta de absorcin por acido

sulfrico en una sola etapa, donde el 96% del SO2 se

transforma en H2SO4 cc. El remanente de H2SO4 como

bruma es alrededor del 2%. Un precipitador electrosttico

(PES) en seguida de la planta de acido elimina el 99.5% de

la bruma. La planta de Acido y la PES en combinacin

eliminan el 99.9% de las partculas solidas que se emiten

desde la maquina sinterizadora. Calcule la masa de SO2,

H2SO4 y partculas solidas que se emiten a la atmosfera al

da..

Solucin.


Solucin.

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