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GUA DIDCTICA
CCOONNTTAAMMIINNAACCIINN
AATTMMOOSSFFRRIICCAA
M ngeles Martn Lara
1
NDICE
I. Datos iniciales de identificacin 2
II. Introduccin a la asignatura 3
III. Compromiso del profesor y del alumno 4
IV. Prerrequisitos y/o recomendaciones 5
V. Descripcin de contenidos 6
VI. Competencias generales y especficas 9
VII. Objetivos generales 10
VIII. Planificacin temporal 11
IX. Metodologa docente 12
X. Evaluacin del aprendizaje 14
XI. Evaluacin del profesor y de la asignatura 16
XII. Bibliografa de referencia 18
XIV. Medios de apoyo 21
ANEXOS 23
2
Esta Gua Docente constituye un instrumento al servicio del estudiante de la asignatura
Contaminacin Atmosfrica. A travs de esta Gua Docente se ofrecen los elementos
informativos suficientes como para determinar qu es lo que se pretende que aprenda el
estudiante, cmo se va a hacer, bajo qu condiciones y cmo va a ser evaluado. No
obstante, la profesora siempre estar dispuesta a resolver cualquier duda o suministrar
cualquier informacin adicional que el alumno les solicite.
I. DATOS INICIALES DE IDENTIFICACIN
ASIGNATURA CURSO CUATRIMESTRE CRDITOS TIPO
Contaminacin Atmosfrica 4 1 6 Troncal
PROFESORA
Dpto. Ingeniera Qumica, 2 planta, Facultad de Ciencias. Despacho n 5. Correo electrnico: [email protected]
HORARIO DE TUTORAS
Mara ngeles Martn Lara.
Martes, mircoles y jueves, de 8 a 10 horas.
TITULACIN EN LA QUE SE IMPARTE
Licenciado en Ciencias Ambientales
3
II. INTRODUCCIN A LA ASIGNATURA Las alteraciones en la calidad del aire constituyen en la actualidad una importante
preocupacin tanto a nivel local, como regional y global, debido a las implicaciones que
de su deterioro pueden derivarse para la salud, el medio ambiente u otros bienes
materiales. Aunque en las ltimas dcadas han disminuido las emisiones a la atmsfera,
se hacen cada vez ms visibles los cambios significativos en el clima y los impactos
negativos debidos a los contaminantes atmosfricos en las regiones ms vulnerables,
por lo que la calidad del aire y su proteccin es una prioridad en la poltica ambiental.
La contaminacin de la atmsfera es el resultado de la emisin de gases y partculas
procedentes de un amplio conjunto de actividades tanto naturales como antropognicas.
El aire que hemos de respirar est muy contaminado en muchas zonas, y ello es debido
en unos casos a las grandes potencias de los focos emisores, y en otros a las emisiones
que se producen en las aglomeraciones urbanas e industriales donde el hombre vive y
desarrolla su actividad. Esta problemtica, que ha ido aumentando hasta hoy en da con
los enormes consumos de combustibles fsiles y con el desarrollo de la industria en
general, tiene repercusiones tanto a nivel local como regional e internacional, con unas
consecuencias difciles de prever.
La asignatura Contaminacin Atmosfrica es una asignatura troncal de 6 crditos, que
se imparte en el primer cuatrimestre del cuarto curso de la titulacin de Ciencias
Ambientales. Los objetivos de esta asignatura se centran en identificar los procesos
fsico-qumicos que gobiernan la contaminacin atmosfrica, conocer los aspectos
tcnicos de la legislacin implicada y ser capaz de aplicarla en cada caso, familiarizarse
con las tcnicas de medida y evaluacin de la contaminacin del aire, conocer y usar
tcnicas y modelos predictivos asociados a la contaminacin atmosfrica, disear
equipos de control de los contaminantes atmosfricos, etc.
4
III. COMPROMISO DE LA PROFESORA Y DEL ALUMNO Puesto que el proceso de enseanza-aprendizaje debe ser compartido entre el profesor y
los alumnos, es imprescindible que ambos se impliquen para facilitar, en la medida de
lo posible dicho proceso. En este sentido y en lo que se refiere a la profesora, sta se
compromete a suministrar la documentacin necesaria para el desarrollo de la
asignatura, a ser receptiva ante cualquier duda o cuestin que le puedan plantear,
aceptando las sugerencias y crticas que puedan contribuir a mejorar su actuacin
docente y a orientar a los alumnos e informar puntualmente sobre cualquier aspecto que
afecte al desarrollo de la asignatura.
Al igual que la profesora y como parte activa del proceso de enseanza aprendizaje, el
alumno debe sentirse comprometido con la asignatura. En este sentido, debe asistir
regularmente a clase de forma que le permita realizar un seguimiento continuo de la
asignatura. Debe ser participativo en clase, planteando todas las dudas o sugerencias que
crea necesarias. Debe participar en todas las actividades sugeridas por la profesora,
integrndose con el resto de compaeros cuando se realicen trabajos en grupo. Debe
acudir a la profesora en todo momento para solicitar su ayuda y orientacin o para
proponerle cualquier modificacin que pueda mejorar su actuacin docente.
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IV. PRERREQUISITOS Y/O RECOMENDACIONES Para seguir con garantas de xito esta asignatura se requieren conocimientos bsicos de
Fsica, Qumica, Matemticas e Ingeniera Ambiental adquiridos en las asignaturas de
los primeros cursos de la Licenciatura de Ciencias Ambientales.
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V. DESCRIPCIN DE CONTENIDOS
El programa terico de la asignatura se divide en nueve Unidades Didcticas. Las cinco primeras Unidades Didcticas recogen los aspectos fundamentales del medio
dispersor, la atmsfera, y de los contaminantes atmosfricos, su origen y efectos. Las
restantes Unidades estn enfocadas al diseo de la chimenea como elemento emisor en
fuentes especficas, al clculo de la concentracin de los contaminantes emitidos por
una fuente puntual, al control y minimizacin de las emisiones.
Tema 1. Introduccin a la Contaminacin Atmosfrica:
- Caractersticas y composicin de la atmsfera
- Concepto de Contaminacin Atmosfrica
- Origen de la Contaminacin Atmosfrica
- Tipologa y clasificacin de los contaminantes atmosfricos
- Transformaciones qumicas y fotoqumicas de los contaminantes en la atmsfera
- Fuentes de la Contaminacin Atmosfrica
Tema 2. Evaluacin de la Contaminacin Atmosfrica:
- Conceptos bsicos: Dispersin, Emisin, Inmisin
- Regulacin legislativa de los niveles de emisin e inmisin
- Tipologa de los problemas de contaminacin atmosfrica: metodologa de
evaluacin y contaminantes de referencia.
Tema 3. Vigilancia de la Calidad del aire:
- Definicin y objetivos de las redes de vigilancia de calidad del aire
- Redes de vigilancia de la calidad del aire: internacionales, nacionales,
autonmicas
- Tecnologa para la vigilancia de la calidad del aire
- Niveles generales de actuacin
Tema 4. Estrategias para el Control de la Contaminacin Atmosfrica:
- Etapas de las estrategias para el control de la contaminacin atmosfrica
7
- Principios fsicos y qumicos de los sistemas de reduccin y control de los
contaminantes gaseosos y partculas.
- Eficacia y eleccin de los dispositivos de control.
Tema 5. Tcnicas de Muestreo y Anlisis de los Contaminantes Atmosfricos:
- Equipos de muestreo y captacin de partculas
- Equipos de muestreo y captacin de contaminantes gaseosos
- Anlisis y caracterizacin de partculas: mtodos continuos y discontinuos
- Anlisis de contaminantes gaseosos: mtodos continuos y discontinuos
- Aspectos legislativos sobre mtodos de referencia para toma de muestras y
anlisis de contaminantes atmosfricos
Tema 6. Evacuacin de Efluentes a la Atmsfera. Clculo de Chimeneas:
- Aspectos meteorolgicos
- Aspectos topogrficos
- Aspectos del foco emisor
- Tipologa de penachos
- Introduccin a la dispersin de contaminantes en la atmsfera
- Diseo de Chimeneas: clculo de la altura, seccin y tiro de una chimenea;
reglamentacin legislativa.
Tema 7. Dispersin de los contaminantes en la atmsfera:
- Evolucin del penacho de humos
- Clculo de la sobreelevacin del penacho: clasificacin, descripcin y aplicacin
de los mtodos de clculo
- Modelos predictivos de dispersin de los contaminantes atmosfricos gaseosos.
- Modelos predictivos de dispersin de las partculas contaminantes
Tema 8. Tecnologa para el Control de Contaminantes Atmosfricos Gaseosos:
- Tratamiento de efluentes mediante procesos de absorcin
- Tratamiento de efluentes mediante procesos de adsorcin
8
- Tratamiento de efluentes mediante procesos de condensacin
- Tratamiento de efluentes mediante procesos de conversin trmica
- Tratamiento de efluentes mediante procesos de reduccin cataltica
Tema 9. Tecnologa para el Control de la Contaminacin Atmosfrica por Partculas:
- Tratamiento de efluentes mediante sedimentacin por gravedad
- Tratamiento de efluentes mediante separacin centrfuga
- Tratamiento de efluentes mediante precipitacin electrosttica
- Tratamiento de efluentes mediante procesos de filtracin
- Tratamiento de efluentes mediante separadores por va hmeda
El programa prctico de la asignatura se divide en prcticas de laboratorio, una prctica de simulacin informtica y seminario que consiste en una visita tcnica.
Seminarios/Talleres
- Visita a estacin de medicin de una red de vigilancia de calidad del aire (Vase
anexos).
Prcticas
- Prctica 1. Simulacin informtica de modelos de dispersin de contaminantes
en la atmsfera (Vase anexos).
- Prctica 2. Tratamiento de gases contaminantes mediante absorcin con reaccin
qumica: caso de estudio CO2 (Vase anexos).
- Prctica 3. Eliminacin de partculas de efluentes gaseosos mediante separadores
centrfugos: caso de estudio cicln (Vase anexos).
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VI. COMPETENCIAS GENERALES Y ESPECFICAS Se espera que el desarrollo de esta asignatura proporcione al alumno la adquisicin de
determinadas competencias que le sern de utilidad en el futuro ejercicio profesional.
Competencias Generales (Transversales):
- Comprender el mtodo cientfico. Capacidad de anlisis y sntesis y resolucin
de problemas.
- Razonamiento crtico y aprendizaje autnomo.
- Comunicacin oral y escrita.
- Habilidades para las relaciones interpersonales. Trabajo en equipo.
- Capacidad de aplicar conocimientos a la prctica.
Competencias Especficas:
- Capacidad de evaluar la calidad del aire ambiente basndose en los criterios
estndar establecidos por la legislacin nacional y comunitaria.
- Capacidad para supervisar las tcnicas para las tomas de muestras y sustitucin
de elementos captadores en estaciones sensoras para la obtencin de registros de
contaminantes atmosfricos.
- Capacidad de aplicar tcnicas de reduccin de emisiones gaseosas segn la
legislacin.
- Manejo de modelos de dispersin y redes de control de contaminantes
atmosfricos.
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VII. OBJETIVOS GENERALES - Identificar los procesos fsico-qumicos que gobiernan la contaminacin
atmosfrica.
- Conocer los aspectos tcnicos de la legislacin implicada y ser capaz de aplicarla en
cada caso.
- Familiarizarse con las tcnicas de medida y evaluacin de la contaminacin del aire.
- Conocer y usar tcnicas y modelos predictivos asociados a la contaminacin
atmosfrica.
- Describir las estrategias para el control de la contaminacin atmosfrica: medidas de
prevencin orientadas a la minimizacin de las emisiones en aire y medidas correctoras
consistentes en la instalacin de equipos depuracin.
- Conocer los distintos tipos de equipos de depuracin de contaminantes en emisiones
de aire, sus principios de funcionamiento y campos de aplicacin.
- Dimensionar equipos de depuracin aplicados al control de partculas, xidos de
azufre y otros gases cidos, xidos de nitrgeno y compuestos orgnicos voltiles.
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VIII. PLANIFICACIN TEMPORAL
Actividades presenciales
Primer cuatrimestre Temas Sesiones
tericas (horas)
Sesiones prcticas (horas)
Seminarios (horas)
Tutoras colectivas: Resolucin de
problemas (horas)
Exmenes (horas)
Semana 1 1-2 4
Semana 2 3 2 2
Semana 3 4-5 4
Semana 4 1-2-3-4-5-6 3 1
Semana 5 6 1 3
Semana 6 6-7 2 2
Semana 7 7 3 1
Semana 8 7 2 2
Semana 9 7 4
Semana 10 7-8 3 1
Semana 11 7-8-9 1 2 1
Semana 12 9 3 1
Semana 13 9 1 3
Semana 14 8-9 2 2
Semana 15 1-2-3-4-5-6-7-8-9 3 1
Total horas 27 6 2 22 3
Semana sin especificar 3
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IX. METODOLOGA DOCENTE La metodologa docente de la asignatura se realizar en base a las siguientes actividades
formativas:
ACTIVIDADES PRESENCIALES
Clases tericas-expositivas, en grupo medio:
Son clases de explicacin del contenido del temario al grupo de clase por parte del
profesorado utilizando medios audiovisuales de apoyo a la docencia.
Actividades prcticas (Clases prcticas o grupos de trabajo):
a) Tutoras colectivas: Resolucin de problemas prcticos aplicados. En estas clases el
profesor plantear una serie de aplicaciones numricas referentes a la materia terica ya
impartida. La resolucin de los problemas corresponder a los alumnos que trabajarn
en grupos para, posteriormente, exponer al profesor y resto de alumnos la forma de
resolver el problema. El profesor actuar como orientador.
b) Sesiones de prcticas: Las prcticas de laboratorio se realizarn en el laboratorio de
Operaciones Bsicas del Departamento de Ingeniera Qumica. Las prcticas de
simulacin informtica se realizarn en una de las aulas ofertadas por la Universidad. La
asistencia a las sesiones de prcticas es imprescindible y obligatoria. El estudiante,
previamente a la realizacin de la sesin prctica, deber hacer una lectura atenta del
guin de cada prctica, repasar los conceptos tericos que implica, resolver de una serie
de cuestiones previas y preparar un esquema de la metodologa de trabajo. Durante la
asistencia el profesor realizar una explicacin breve de los aspectos ms relevantes del
trabajo a realizar y asistir al estudiante durante el desarrollo de la prctica en cualquier
duda que ste pueda tener o error que pueda cometer. El estudiante deber ir provisto de
un cuaderno de laboratorio donde anotar el trabajo previo realizado, las incidencias que
ocurran en la manipulacin prctica y los datos de las medidas o simulaciones
realizadas, si ha lugar. Por otra parte, el estudiante se responsabilizar tanto de la
limpieza del material utilizado como de la de los sitios comunes. Finalmente el
estudiante analizar las observaciones o datos obtenidos y anotar en su cuaderno las
conclusiones pertinentes contestando, en su caso, las cuestiones adicionales que el guin
indique.
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Seminarios:
Se trata de una visita a una estacin de medida de la contaminacin atmosfrica de la
red de seguimiento de la Consejera de Medio Ambiente de la Junta de Andaluca.
Durante la visita el personal responsable de la estacin y el profesorado ofrecern al
alumnado una charla sobre el funcionamiento de la misma. El alumnado deber
responder a las preguntas planteadas en un cuestionario y entregar al profesorado dicho
cuestionario en el plazo establecido.
ACTIVIDADES NO PRESENCIALES
Actividades no presenciales individuales (Trabajo autnomo y estudio
individual):
Consiste en la realizacin de los informes de prcticas y del informe de la visita tcnica,
del guin de trabajo autnomo del tema 4 proporcionado por la profesora en los anexos
de esta gua didctica y tambin incluye el estudio de contenidos tericos y prcticos.
Actividades no presenciales grupales (estudio y trabajo en grupo):
Consiste en el desarrollo de trabajos en equipo referentes al contenido terico-prctico
de la asignatura. El alumnado deber entregar al profesorado los trabajos grupales
encomendados en los plazos y forma establecidos.
Tutoras acadmicas:
Son las reuniones individuales entre el profesorado y el alumnado para guiar, supervisar
y orientar las distintas actividades acadmicas.
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X. EVALUACIN DEL APRENDIZAJE La evaluacin del nivel de adquisicin de las competencias ser continua y formativa,
atendiendo a los aspectos del desarrollo de la materia, en la que se aprecie el trabajo
individual y en grupo, y el aprendizaje significativo de los contenidos tericos y su
aplicacin prctica. La evaluacin se realizar a partir de las exposiciones de los
trabajos e informes de teora y problemas, y de los exmenes en los que los estudiantes
tendrn que demostrar las competencias adquiridas. La superacin de cualquiera de las
pruebas no se lograr sin un conocimiento uniforme y equilibrado de toda la materia.
Los porcentajes y descripcin referentes a cada una de las metodologas de evaluacin
sern los siguientes:
Exmenes 60%:
Prueba escrita. Constatacin del dominio de los contenidos, tericos y prcticos. Se
realizar al menos un examen escrito, as como diversos controles temticos durante el
curso. Estas pruebas constarn de una parte terica y otra de problemas. En la parte
terica se formularn preguntas tipo test y/o preguntas de desarrollo (20 % de la nota
final) y en la parte de problemas se propondrn diferentes problemas aplicados que el
alumno deber resolver numricamente (40 % de la nota final)
Trabajos/seminarios 20%:
- Trabajos realizados en equipo. Valoracin de los trabajos realizados en equipo,
atendiendo al grado de implicacin y actitud del alumnado; as como en la presentacin
y elaboracin de los trabajos. (10% de la nota final)
- Seminario. Asistencia al seminario Cabina de vigilancia y control de la calidad
del aire y entrega del informe correspondiente (10% de la nota final).
La evaluacin global de la calificacin del seminario se realizar de acuerdo con los
siguientes criterios:
a) Trabajo durante la visita. El trabajo del estudiante durante la visita, esto es, su
inters, aptitud, pulcritud, limpieza al trabajar y registro adecuado de la
informacin facilitada por el personal de la estacin de medida de la calidad del
aire, sern aspectos muy valorados. Este trabajo se evaluar continuamente y
constituir un 50% de la calificacin del seminario.
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b) Memoria o informe de la visita. Se realizar de forma individual y supondr un
50% de la calificacin del seminario.
Sesiones prcticas 20%: Prcticas de laboratorio y simulaciones informticas.
- Se evaluarn las prcticas que el alumnado ha de realizar durante el curso
atendiendo al trabajo individual y grupal desarrollado durante su realizacin y a los
informes finales presentados. La evaluacin global de la calificacin de prcticas (20%
de la calificacin de la asignatura) se realizar de acuerdo con los siguientes criterios:
a) Trabajo previo al laboratorio-sala de informtica. Se valorar el grado de
preparacin de las prcticas a travs de las cuestiones previas durante el seminario
previo a la prctica, y por medio de la revisin diaria del cuaderno. Supondr un 10% de
la calificacin de las prcticas.
b) Trabajo en el laboratorio-sala de informtica. El trabajo del estudiante en el
laboratorio o bien en la sala de informtica, esto es, su inters, aptitud, pulcritud,
limpieza al trabajar y registro adecuado del trabajo realizado en el cuaderno, sern
aspectos muy valorados. El trabajo se evaluar continuamente y constituir un 40% de
la calificacin de las prcticas.
c) Memoria o informe de las prcticas. Se realizar de forma individual y supondr
un 50% de la calificacin.
La calificacin final de la asignatura global corresponder a la puntuacin ponderada de
los diferentes aspectos y actividades que integran el sistema de evaluacin y se obtendr
una vez superadas la teora, problemas y prcticas combinado con la calificacin de
trabajos y seminarios en la proporcin propuesta. Se valorar igualmente la
participacin activa en el aula y seminarios as como las consultas realizadas en tutoras.
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XI. EVALUACIN DEL PROFESOR Y DE LA ASIGNATURA La informacin facilitada por los alumnos sobre aspectos relacionados con la docencia y
con el programa es de suma utilidad para mejorar la asignatura en cursos posteriores. A
continuacin se presentan los cuestionarios que se pasarn a los alumnos al finalizar la
asignatura.
MODELO DE EVALUACIN DEL PROFESOR
Al concluir el desarrollo de esta asignatura percibo que:
(4 en gran medida, 3 bastante, 2 poco, 1 nada)
1. He llegado a dominar los principios bsicos de la asignatura 4 3 2 1
2. He aumentado significativamente mi vocabulario tcnico 4 3 2 1
3. He mejorado mi capacidad para interpretar informacin 4 3 2 1
4. Ha aumentado mi inters por los estudios de Magisterio 4 3 2 1
5. Ha aumentado mi curiosidad por investigar y descubrir 4 3 2 1
6. Ha aumentado mi capacidad para resolver problemas 4 3 2 1
7. Ha mejorado mi capacidad para extraer conclusiones 4 3 2 1
8. He aprendido cosas que no saba 4 3 2 1
9. Me he encontrado a gusto en clase 4 3 2 1
10. He logrado mayor confianza en m mismo/a 4 3 2 1
11. Me he familiarizado con una bibliografa til para mi formacin 4 3 2 1
12. He recibido ayudas oportunas del profesor 4 3 2 1
13. He adquirido un buen nivel de eficiencia en las prcticas realizadas 4 3 2 1
14. He aumentado mi comprensin de lo que significa ser maestro/a 4 3 2 1
15. He comprendido la importancia de esta asignatura en mi formacin 4 3 2 1
16. He avanzado sin dificultad a lo largo de los temas desarrollados 4 3 2 1
17. He logrado motivarme para profundizar en temas de Nuevas Tecnologas 4 3 2 1
18. Ha aumentado mi capacidad y actitud crtica 4 3 2 1
19. Me ha parecido adecuada la metodologa aplicada por el profesor 4 3 2 1
20. Me he sentido tratado/a con respeto por el profesor 4 3 2 1
21. Me identifico con la manera de ejercer la docencia el profesor 4 3 2 1
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22. He sentido en todo momento que el profesor se mostraba accesible 4 3 2 1
23. Pienso que los contenidos tratados fueron bien seleccionados 4 3 2 1
24. Me he sentido libre para intervenir en clase 4 3 2 1
25. He percibido que el profesor trataba a todos los alumnos por igual 4 3 2 1
MODELO DE EVALUACIN DEL PROGRAMA DE LA ASIGNATURA
Mi opinin sobre el mtodo de trabajo aplicado en clase y el programa de la
asignatura es la siguiente:
Ha asistido con regularidad a las clases tericas y de problemas?
1. SI
2. NO
1. En caso de que la respuesta sea SI:
Las respuestas del profesor a las preguntas planteadas por los alumnos/as han sido clarificadoras?
Las explicaciones complementarias o de ampliacin del profesor han sido interesantes?
Las demostraciones efectuadas por el profesor han sido oportunas e interesantes?
2. En caso de que la respuesta sea NO, Por qu no ha asistido con regularidad?
En general, de 0 a 10 qu calificacin le merece?:
La metodologa de trabajo empleada ____
El papel desempeado por el profesor ____
18
XII. BIBLIOGRAFA DE REFERENCIA BIBLIOGRAFA FUNDAMENTAL:
DAVIS, W.T.: Air pollution engineering manual. Air & Waste Management
Association. 2000.
DE COS F.J. et al.: Sonometra y Contaminacin Acstica. Ed. Universidad de
la Rioja, 2001.
DE NEVERS, N.: Air pollution control engineering, McGraw Hill, 2000.
WANG, K.L., PEREIRA, C. y HUNG, Y.-T.: Air pollution control engineering,
Humana Press, 2004.
WARK, K. y WARNER, C.F.: Contaminacin del aire. Origen y control,
Limusa, 2004.
BIBLIOGRAFA COMPLEMENTARIA:
BOUBEL, R.W. FOX, D.L. TURNER, D.B. y STERN, A.C.: Fundamentals of
Air Pollution, Ed. Academic P., 1994.
PERRY, R.H.: Manual del Ingeniero Qumico. Ed.McGraw-Hill, 2001.
BAIRD, C.: Qumica Ambiental. Ed. Revert, 2001.
BUONICORE, A.J. (Ed.): Air Pollution Engineering Manual, Van Nostrand
Reinhold, 1992.
DOMENECH, X.: Qumica Atmosfrica, Ed. Miraguano, 1991.
HESKETH, H.E.: Air Pollution Control, Technomic Publ. Co., 1996.
MASTERS, G.M.: Introduction to environmental engineering and science,
Prestice Hall, 1998.
SCHIFFTNER, K.C.: Air Pollution Control Equipment Selection Guide, Ed.
Lewis Publishers, 2002.
SEINFELD, H. y PANDIS, S.N.; Atmospheric chemistry and physics from air
pollution to climate change, John Wiley & Sons, 1998.
THEODORE, L. Y BUONICORE, A.: Air Pollution Control Equipment, Ed.
Springer-Verlag, 1994
19
ENLACES RECOMENDADOS:
http://www.juntadeandalucia.es/medioambiente/site/web (Consejera de Medio
Ambiente de la Junta de Andaluca)
http://www.marm.es (Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino)
http://www.eea.europa.eu/es (Agencia Europea de Medio Ambiente)
http://prtr.ec.europa.eu/Home.aspx (European Pollutant Release and Transfer Register,
E-PRTR, Agencia Europea de Medio Ambiente)
http://eper.ec.europa.eu/eper/flashmap.asp (European Pollutant Emission Register,
EPER, Agencia Europea de Medio Ambiente)
http://www.emep.int (European Monitoring and Evaluation Programme,EMEP, Co-
operative Programme for Monitoring and Evaluation of the Long-range Transmission of
Air Pollutants in Europe)
http://www.unece.org/env/lrtap (Convention on Long-range Transboundary Air
Pollution, Comisin Econmica de Naciones Unidas para Europa, UNECE)
http://www.epa.gov (Agencia de Proteccin Ambiental de Estados Unidos)
http://unfccc.int/kyoto_protocol/items/2830.php (Protocolo de Kyoto, Secretara de la
Convencin sobre el Cambio Climtico de las Naciones Unidas, UNFCCC)
http://www.power.alstom.com/home (Portal web de la seccin energtica de la empresa
Alstom, equipos para depuracin de gases)
http://www.energy.siemens.com/hq/en/power-generation/environmental-system (Portal
web de la seccin energtica de la empresa Siemens, equipos para depuracin de gases)
http://hamon-researchcottrell.com (Portal web de la division Research-Cottrell de la
empresa Hamon, equipos para depuracin de gases)
http://hamoncustodis.com (Portal web de la division Custodis de la empresa Hamon,
chimeneas)
http://www.troposfera.org (portal sobre Calidad del Aire)
http://www.greenfacts.org/es/dosieres/contaminacion-aire.htm (informes sobre
contaminacin atmosfrica)
20
http://www.mambiente.munimadrid.es/opencms/opencms/calaire/red/inventario/descrip
cion.html (Inventario de Emisiones, Ayuntamiento de Madrid, 2007)
http://gestiona.madrid.org/aireinternet/run/j/AvisosAccion.icm (Red de vigilancia de la
calidad del aire de Madrid)
OTRA BIBLIOGRAFA:
Ficheros en power-point de cada uno de los temas. Estos ficheros sern facilitados por
la profesora a travs de swad.
21
XIII. MEDIOS DE APOYO
DIRECCIN UNIVERSITARIA DE CORREO ELECTRNICO (correo.ugr.es) 1. Acceda a la pgina inicial de la Universidad de Granada http://www.ugr.es
2. Haga clic en acceso identificado
3. Seleccione la opcin alumno
4. Introduzca su DNI y su password (4 dgitos)
5. En la siguiente pantalla, haga clic en CSRIC (parte inferior)
6. Haga clic en correo electrnico
7. Introduzca el login (su nombre por ejemplo, en minsculas y no ms de seis
dgitos).
8. Introduzca el password (por ejemplo, dos letras, dos nmeros, dos letras o dos
nmeros, dos letras, dos nmeros, en minsculas). APUNTE ESTOS DIGITOS
PORQUE SON SU CONTRASEA DE ACCESO A WEBMAIL.
9. Pulse aceptar
10. Si la cuenta se ha creado correctamente enhorabuena
11. Si la cuenta no se ha creado, tendr que cambiar seguramente el login. Puede
aadir a su nombre algn nmero o hacerlo ms complicado, por ejemplo Joxe o
incorporar un nmero como pepe10.
12. Su nueva direccin e-mail universitaria ser ahora, por ejemplo,
13. Al cabo de unas horas su direccin e-mail estar activa. Entonces podr recibir y
enviar mensajes de la siguiente forma:
14. Vaya a la pgina inicial de la Universidad
15. Pulse en Webmail (parte inferior derecha de la pantalla)
16. Pulse en alumno
17. Introduzca su usuario (p.e. pepe10). NO ESCRIBA @correo.ugr.es
18. Introduzca el password, por ejemplo ak78jh
22
19. Abra la carpeta entrada si desea comprobar su correo
20. Vaya a nuevo si quiere enviar correo. Practique porque hay otras posibilidades.
PLATAFORMA SWAD La asignatura se encuentra en la plataforma de swad de la UGR, a la que se accede a
travs del portal de la Universidad (https:// swad.ugr.es), y donde los estudiantes podrn
encontrar, tabln de anuncios, orientaciones sobre el estudio de la asignatura, materiales
complementarios de estudio, legislacin actualizada, enlaces a sitios web interesantes y
foros de comunicacin, entre otros.
Para tener acceso a la plataforma nicamente es necesario estar matriculado en la
asignatura. La profesora dar de alta como usuarios a todos los alumnos. La direccin
es https://swad.ugr.es y para acceder es necesario introducir el DNI. La primera vez que
acceda se le requerir una contrasea, a elegir por el usuario, que ser necesario
introducir a partir de ese momento cada vez que se desee acceder. Una vez dentro el
manejo es sencillo, deber elegir la asignatura y podr tener acceso a toda la
informacin disponible de la misma.
Ficha personal
Durante las dos primeras semanas de clase es necesario cumplimentar la ficha de la
asignatura en versin impresa y en la plataforma SWAD. No olvide incluir su fotografa
en el recuadro correspondiente.
23
ANEXOS
24
a) Relacin de problemas de aplicacin
1. Una chimenea con tiro natural est construida para producir una diferencia de
presin de 2,4 cm de agua en su base en las condiciones siguientes:
- Temperatura del aire exterior: 35 C.
- Temperatura media de los gases quemados: 254,4 C.
- Densidad del fluido medidor del tiro: 997,8 kg/m3.
- Presin atmosfrica: 738,8 mmHg.
Cul deber ser la altura de la chimenea en metros, si el tiro producido
realmente es 0,85 del tericamente posible?
2. Calcular las dimensiones de una chimenea por la que circulan 82.700 kg/h de
gases de combustin si trabajara con un tiro terico en la caldera de 3,6 cm
H2O; y a travs de la chimenea de 0,83 cm H2O.
Datos:
- Temperatura del aire: 27 C.
- Temperatura de los gases en la base de la chimenea: 343 C.
- Temperatura media de los gases en la chimenea: 280 C.
- Densidad del fluido medidor del tiro: 996,3 kg/m3.
- Presin atmosfrica: 750 mmHg.
- Coeficiente de velocidad: 0,4.
3.
En una sala de calderas se gastan 1362 kg de carbn/h con una relacin
gases/combustible en peso de 15/1. Las prdidas de tiro calculadas en cm
H2O sern: en el lecho de combustible, 0,38; en los conductos de la caldera,
25
0,76; en una bifurcacin, 0,3; en curvas y otros tramos, 0,14. Hallar la
altura y el dimetro de la chimenea.
Datos:
- Temperatura del aire exterior: 26,7 C
- Temperatura de los gases en la base de la chimenea: 287,8 C
- Temperatura media de los gases en la chimenea: 204 C
- Tiro calculado = 0,8 tiro terico
- Coeficiente de velocidad: 0,35
- Presin atmosfrica: 748 mmHg
- Densidad del fluido medidor del tiro: 996,1 kg/m3
4. Una chimenea de 56,39 m de altura puede funcionar en verano o invierno en las
siguientes condiciones:
- Temperatura media de los gases quemados: 260 C.
- Temperatura del fluido indicador del tiro: 37,8 C.
- Presin baromtrica: 744,2 mmHg.
- Temperatura del aire exterior = -34,4 C (invierno) 37,8 C (verano).
Cul es la diferencia entre el tiro terico posible en verano y en invierno?
5. Una chimenea se ha construido segn normativa con 47 m de altura. La
velocidad de los gases a travs de la chimenea para el buen funcionamiento
de la caldera debe ser de 20 m/s.
- Temperatura del aire: 30 C
- Temperatura media de los gases: 240 C
- Presin: 755 mmHg
- Densidad del fluido indicador del tiro: 994,5 kg/m3
26
Indicar si hay que regular y en qu sentido el tiro para conseguir el
funcionamiento correcto de la instalacin.
6.
Para evacuar los humos de un hogar de combustin se necesita un tiro real de 20
mmH2O. Un caudal de 5380 kg/h llega a 320 C a la base de una chimenea
de acero comercial, que debe suministrar el tiro natural necesario. Si las
condiciones ambientales son 20 C y 760 mmHg. Determinar la altura de la
chimenea.
7.
Una central de calderas de vapor consume 9.080 kg de carbn por hora y
produce 20 unidades (en peso) de gases por unidad (en peso) de carbn
quemado. La temperatura del aire del exterior es 32,2 C y la temperatura
media de los gases al entrar en la chimenea es 352 C y la temperatura
media de aqullos en el interior de sta es 260 C. La densidad del fluido
del aparato medidor del tiro es 996, 3 kg/m3, y el tiro terico vale 2,29 cm
de agua en la base de la chimenea cuando la presin atmosfrica es de 760
mm Hg. Calcular las dimensiones de la chimenea requerida.
8.
Se pretende determinar la altura de una chimenea a instalar en el polgono
industrial de Castelln, de acuerdo con la Orden Ministerial del 18/10/1976.
Se emiten 113100 m3/h de gases con mximo de 275 kg SO2/h a una
temperatura de 100 C por una chimenea de 2 m de dimetro. La zona est
muy industrializada, no se emiten partculas slidas y la velocidad de salida
de los gases es de 10 m/s.
27
9.
Calcular la altura geomtrica de una chimenea para una industria que tiene un
caudal mximo de emisin de dixido de azufre de 500 kg/h a una
temperatura de 200 C. Dicha industria se encuentra en Jan en una zona
que se considera poco contaminada y el caudal volumtrico a evacuar es de
37100 m3/h.
10. Una central elctrica emite gases contaminantes desde una chimenea de 70 m al
aire que est a 25 C. El dimetro de la chimenea es de 5 m, los gases se
evacuan con una velocidad de 25 m/s a 125 C. Si el viento sopla a 20 km/h
en una atmsfera neutra. Qu altura alcanzara el penacho de humo a 200
m de distancia en la direccin de sotavento?, Cmo evoluciona el
penacho?
11. Calcular la sobreelevacin de una emisin a 25 m/s y 150 C desde una
chimenea de 200 m de altura geomtrica y 4 m de dimetro si el viento
sopla con 12 m/s y la temperatura ambiental es de 20 C. En los casos de
atmsfera neutra, inestable y estable de fuerte intensidad con un gradiente
de temperatura ambiental de 0,03 C/m.
12. Determinar la altura que alcanzar durante el da el penacho de humos de una
chimenea de 50 m de altura y 3,5 m de dimetro interno si su velocidad de
salida es de 20 m/s y su temperatura de 150 C. La velocidad del viento
dominante es de 4 m/s y la temperatura ambiente de 0 C.
28
13. Calcular la concentracin de cloro de un escape de 0,3 kg/s situado a 1 m sobre
el suelo, que afectara a un punto localizado a 120 m en la direccin del
viento, a 10 m en direccin transversal del mismo y a 2 m de altura.
Las condiciones meteorolgicas corresponden a una estabilidad D y la
velocidad del viento es 5 m/s (a 10 m de altura).
14.
Una planta emite 100 g/s de SO2 por una chimenea que tiene una altura efectiva
H = 50 m. El viento est soplando a 3 m/s y la categora de estabilidad es C.
Estmense las concentraciones al nivel del suelo directamente debajo de la
lnea central de la columna de humo a las distancias de 0.2, 0.4, 0.5, 1.5 y
10 km, en la direccin del viento.
15.
Dos acres de terreno contaminado con tolueno presentan un flujo de emisin
hacia la atmsfera igual a 5,710-6 g/(cm2s). La zona se caracteriza por una recepcin escasa de radiaciones solares durante el da, la velocidad
predominante del viento es de 5 m/s y en su direccin la persona ms
expuesta se encuentra a 2 km del terreno. Calcular si la contaminacin en el
punto de exposicin sobrepasa la concentracin permitida de 3.770 g/m3.
16.
Se propone instalar una fbrica de papel y el pueblo ms cercano estara situado
a 1.700 m al NE del emplazamiento elegido. Se ha calculado que se
emitira 500 kg de H2S por da y que con un dimetro interno en el tope de
la chimenea de 2,5 m el efluente gaseoso saldra a 122 C y 20 m/s.
Determinar la altura que debe tener la chimenea si la contaminacin de H2S
29
en el pueblo no debe de exceder de 28 mg/m3 y en las instalaciones de la
fbrica las alturas mxima y mnima sern de 15 y 4 m.
Datos meteorolgicos:
- Temperatura ambiente: 17 C
- Disminucin vertical de la temperatura: 6 C/km
- Los vientos del SO ocurren con una velocidad de 2 m/s
17. Se emiten 340 g/s de SO2 en una atmsfera neutra donde la velocidad del viento
a la altura de la chimenea es aproximadamente 6 m/s. Se desea que la
concentracin a nivel del suelo y en la lnea central no exceda de 200 mg/m3
(promedio 10 min) a una distancia de 800 m. Cul ser la altura efectiva
requerida de la chimenea?
18. Calcular la concentracin de SO2 a nivel del suelo para un receptor localizado a
600 m en la direccin del viento bajo las siguientes condiciones:
- Tipo de terreno: Rural
- Velocidad del viento (10 m): 2 m/s
- Temperatura ambiente: 15 C
- Gradiente de temperatura potencial: -0,009 K/m
- Caudal de emisin: 19.132 Nm3/h
- Dimetro chimenea: 140 cm
- Altura geomtrica: 76 m
- Temperatura de emisin: 204 C
- Concentracin de SO2 en la emisin: 1.428 ppmv
- Peso molecular SO2: 64kg/kmol
30
19.
Se emiten 160 g/s de SO2 desde una chimenea con una altura efectiva de 60 m.
La velocidad del viento a la altura de la chimenea es de 6 m/s, y la clase de
estabilidad atmosfrica es D.
Determnese:
a) la concentracin a nivel del suelo a lo largo de la lnea central a una distancia
de 500 m desde la chimenea, en g/m3.
b) la concentracin a 50 m de la lnea central a una distancia a favor del viento
de 500 m y a nivel del suelo, en g/m3.
c) la posicin en la direccin del viento, a nivel del suelo donde tendr lugar la
concentracin mxima, y determnese el valor mximo en g/m3 (mediante Hesketh y Ranchoux).
20.
Una fuente puntual con una altura geomtrica de 75 m y una altura de la
columna de humo de 34 m est emitiendo NO2 con un caudal msico
desconocido. A 1 km de la fuente, directamente en la direccin del viento, la
concentracin medida del contaminante a nivel del suelo es de 10 g/m3. La categora de la estabilidad atmosfrica es A y nos encontramos en un
entorno rural. Estmese el caudal msico de NO2 emitido por esta fuente.
Cul es la concentracin mxima calculada a nivel del suelo y justo en la
lnea central del penacho y a qu distancia en direccin del viento se tiene
esta concentracin?
Dato: Uv = 2 m/s
31
21.
Desde una instalacin de combustin se emitir 80 g/s de SO2 y 12 g/s de
partculas slidas con una altura efectiva para el penacho de 134 m, en una
atmsfera prcticamente neutra y en la que la velocidad del viento en el tope
de la chimenea es de 5,6 m/s.
Determinar las mximas concentraciones de ambos contaminantes a nivel
del suelo y compararlas con las medias aritmticas anuales de las normas
NAAQS de 80 g/m3 de SO2 y 50 g/m3 de partculas. Estimar tambin los valores que se obtendran en promedios de 24 horas.
Las velocidades terminales calculadas, en cm/s, en funcin del dimetro de
partcula medio, en mm, de cinco fracciones msicas iguales en las que se
han clasificado las partculas, vienen dadas por:
dp, m 100 33 15 7 2 Ut, cm/s 24 4 0,8 0,16 0,014
22.
Desde una chimenea, altura efectiva de 120 m, se emite 0,01 kg/s de un
contaminante en una atmsfera ligeramente estable y con unos vientos
dominantes de 2 m/s.
Determinar la concentracin mxima del contaminante a nivel del suelo
(mediante Hesketh, Ranchoux, Sutton y Bonsaquet-Pearson).
23.
Estmese el valor de dp,mn para una cmara de sedimentacin de 7 m de largo
con una altura de 1,2 m y una velocidad del gas de 30 cm/s suponiendo que
se cumple la Ley de Stokes y para el modelo de flujo pistn.
Datos:
32
- Viscosidad del gas: g = 0,067 kg/(mh) - Densidad de las partculas: p = 2,5 g/cm3.
24.
Encuentre la relacin i=f(dpi) (dimetros superiores a 1 mm) para un sedimentador por gravedad, considerando tanto el modelo flujo pistn como
el modelo de mezcla perfecta y suponiendo que se cumple la Ley de Stokes.
Determine tambin el dimetro de corte en ambos casos.
Datos:
- L = 10 m
- H = 2 m
- Ug = 1 m/s
- p = 2000 kg/m3 - g = 1,810-5 kg/(ms)
25.
Calcular el tamao para el que se efectuar el corte al 50 % de partculas de
CaO (p = 3.310 kg/m3) suspendidas en una corriente de aire a 100 C y presin atmosfrica en una cmara de sedimentacin de 3 m de longitud y 1
m de altura si la velocidad del aire en el colector es de 1 m/s.
26.
Determnese la longitud de un colector simple por gravedad que se requiere para
obtener una eficiencia del 90% al colectar partculas de 50 mm de dimetro
con una densidad de 2 g/cm3. La velocidad del gas es en la cmara de
sedimentacin es 0,5 m/s y la cmara tiene una altura de 3 m.
Nota: Considrese el modelo mezcla perfecta y g = 2,0210-5 Pas
33
27. Un cicln de 0,3 m de dimetro y 1,2 m de profundidad tiene una entrada
circular de 75 mm de dimetro y una salida igual. Determinar el tamao de
partcula para el que se efectuar el corte terico si el gas entra a 1,5 m/s.
Datos:
- p = 2.700 kg/m3 - g = 1,3 kg/m3 - g = 1,810-5 Ns/m2
28.
Determinar el dimetro de salida de un cicln y si fuera necesario el nmero de
ciclones que operaran en paralelo para tratar 0,177 m3/s de un gas
(viscosidad de 18,2510-6 Ns/m2 y densidad de 1,2 kg/m3) que transporta polvo de un slido (densidad de 2.500 kg/m3) para que el dimetro de corte
fuera de 0,8 m (con una precisin de 0,01 m). La cada de presin est fija en 1.650 Pa y la geometra a utilizar determina unos valores para los
mdulos de Euler y Stokes de 700 y 6,510-5, respectivamente.
29.
Determinar las velocidades de emigracin de partculas de 0,5 y 5 m, dentro de un campo electrosttico uniforme de 1.500 V/cm de intensidad, en aire de
1,815 10-5 N s/m2 de viscosidad (P=1 atm, T=293 K) si la constante
dielctrica relativa es de 4 y la del vaco, o, es de 8,854 10-12 F/m. Estimar la eficacia de separacin de las partculas de 0,5 m si la correspondiente a las de 5 m es de 0,99 (tanto por uno).
34
30.
Una fundicin sin control de emisin de partculas emite 10 Tm/da y se estn
considerando dos tipos de colectores: un precipitador electrosttico y un
cicln. La distribucin de tamaos y la eficacia de los colectores viene dada
por:
Rango de tamao (m) 0-10 10-20 20-44 >44 Dimetro promedio
(m) 5 15 32 50 % en peso 20 35 30 15
del precipitador (%) 90 97 99,5 100 del cicln (%) 55 78 90 99
a) Calcular la eficacia global de ambos colectores.
b) Penetracin, factor de descontaminacin e ndice de descontaminacin
con respecto a las partculas respirables.
c) Emisiones diarias (Tm/da) de las partculas (p=2300 kg/m3) de dimetros promedios de 5 y 32 m.
31.
La distribucin de tamaos y sus porcentajes en peso del polvo (p=2.000 kg/m3) transportado por un gas as como la eficacia de captacin para cada
gama de tamaos vienen dadas por
Tamao (m) 0-5 5-10 10-20 20-40 40-80 80-160 % en peso 10 15 35 20 10 10 Eficacia (%) 20 40 80 90 95 100
Determinar la eficacia global del sistema de captacin, los caudales
emitidos de cada tamao y el porcentaje en peso del polvo emitido de
tamao inferior a 20 m si a la entrada la concentracin de polvo es de 18 g/m3 y el flujo de gas de 0,3 m3/s.
35
32. Un gas a 1atm y 21 C que transporta cenizas volantes ha de ser depurado en un
scrubber tipo venturi utilizando una razn de agua a gas de 1,2 m3 a 1.000
m3 y una velocidad mxima de 111,9 m/s. Las partculas tienen una
densidad de 0,7 g/cm3 y el gas una viscosidad de 2,23x10-5 kg/(m s).
Estimar la eficacia global que se obtendr si la distribucin de tamaos de
las partculas viene dada por:
Rango m) 16 dp (m) 0,051 0,3 0,8 3 11 20
% en peso 1 3 15 16 20 45
36
b) Seminario: Red de Vigilancia y Control de la Calidad del aire
1. Marco legal en que se encuentran ubicadas las redes de vigilancia y control de
aire.
2. Para qu sirven estas redes (objetivos).
3. Como estn estructuradas (elementos que la componen) las redes de vigilancia y
control de la calidad del aire.
4. La red de vigilancia y control de la calidad del aire en Granada: nmero y
localizacin de las estaciones, parmetros de la calidad de aire, sistema de
muestreo y anlisis, registro y divulgacin de los datos, etc.
5. Informaciones adicionales relevantes.
6. Fuentes bibliogrficas utilizadas.
37
c) Prctica n 1: Simulacin informtica de modelos de dispersin de contaminantes en la atmsfera
1. Introduccin
Un contaminante emitido a la atmsfera es transportado en la direccin del viento
predominante y dispersado por movimientos de aire perpendiculares al viento as como
por turbulencia. La prediccin de la concentracin de dicha sustancia en la zona que
rodea al punto de emisin es un tema de gran inters en contaminacin atmosfrica. En
esta prctica haremos uso de un modelo gaussiano de dispersin que permite calcular
las concentraciones de un contaminante a nivel del suelo. El contaminante es emitido
por una chimenea que se encuentra en un terreno llano. El modelo nos permite variar las
condiciones meteorolgicas (clase de estabilidad segn las categoras definidas por
Pasquill), la intensidad del viento y la temperatura. Para ello haremos uso del modelo
gaussiano simplificado ISC3 (www.epa.gov).
2. Mtodo: modelo gaussiano de dispersin.
El modelo de la columna de humo gaussiana se basa en las siguientes hiptesis:
1- La columna de humo emitida por la chimenea se eleva hasta cierta altura efectiva, H,
que es la suma de la altura geomtrica de la chimenea, Hg, ms el ascenso, H, debido al momento inicial del humo as como a la diferencia de temperaturas entre el gas
saliente y el aire que le rodea.
2- A partir de H la columna de humo se mueve horizontalmente en la direccin del
viento (direccin x) con velocidad u y se dispersa en las direcciones perpendiculares a
ste, y y z. (y = horizontal, z = vertical). La dispersin en el plano yz se debe
principalmente a la turbulencia atmosfrica y puede calcularse como una distribucin
gaussiana
donde C(x,y,z) es la concentracin, Q es la cantidad de contaminante emitido por
unidad de tiempo (Kg/s), u es la velocidad del viento (m/s) y y y z son coeficientes de dispersin turbulenta que dependen de la clase de estabilidad y de la distancia al foco
38
en la direccin del viento, x. En la ecuacin anterior el suelo se trata como una
superficie plana que no absorbe contaminante.
3. Descripcin y uso del modelo gaussiano ISC3
El programa que se va a utilizar en esta prctica es una versin simplificada del modelo
ISC3. Este es uno de los modelos ms utilizados de la familia de modelos ISC
(Industrial Source Complex) desarrollados por la EPA estadounidense (Environmental
Protection Agency).
El programa proporciona datos de concentracin de contaminante a ras de suelo (z = 0)
y en la direccin del viento (y = 0). Da por tanto el perfil de concentracin a lo largo del
eje en el que sopla el viento, el eje x.
3.1. Datos de entrada y estructura general de la interfase grfica del programa.
El programa lo puedes descargar de la plataforma swad y est contenido en un fichero
comprimido ISCPC.zip. Una vez descargado este fichero en tu ordenador
descomprmelo dentro de una carpeta creada al efecto: te aparecern una serie de
ficheros, entre los cuales se encuentra el fichero ejecutable ISCPC.EXE.
El programa se arranca ejecutando el fichero ISCPC.EXE. Este lanza la interfase
grfica, que aparece como ventana independiente y que presenta una estructura por
bloques. A la izquierda aparecen los parmetros de entrada. Los resultados del clculo
aparecen en la parte derecha de la ventana.
La estructura de la interfase grfica es la siguiente:
39
Los datos de entrada se dividen en tres grupos:
(1) parmetros de chimenea (stack parameters): velocidad de salida de gases (m/s),
dimetro interno de la chimenea (m), altura fsica de la chimenea (Hg, en metros),
temperatura de salida de los gases (K) y caudal de emisin (Q, en g/s).
(2) parmetros atmosfricos (atmospheric conditions): temperatura ambiente (K),
presin (milibares), clase de estabilidad atmosfrica, velocidad del viento (m/s), altura a
la que se mide la velocidad del viento (m) y altura de mezclado (m).
(3) otros: tiempo de promediado (minutos) y constante de velocidad de descomposicin
del contaminante (s-1). El programa tambin permite elegir entre dos frmulas
alternativas para el clculo del ascenso vertical (Briggs o Holland) y el mtodo de
clculo de los coeficientes de dispersin (1, 2 o 3 para suelo urbano o suelo rural).
Ten en cuenta que cuando se arranca el programa, este aparece con un conjunto de datos
que aparecen por defecto. A partir de ah debes adaptar los datos al caso prctico que
quieras estudiar. Si quieres recuperar los datos de entrada iniciales, pulsa el botn de
Restore Defaults.
40
3.2. Ejecucin del programa.
Una vez has seleccionado los datos de entrada del clculo (de chimenea, atmosfricos y
de clculo), ejecuta el clculo presionando el botn Recalculate and Graph. El perfil de
concentracin a lo largo del eje x aparece en la parte derecha de la interfase. Pulsando el
botn derecho del ratn sobre la grfica aparecen los datos y resultados del clculo en
forma numrica.
Puedes ahora modificar los datos de entrada y repetir el clculo. Puedes seleccionar el
nmero de puntos que deseas y la distancia hasta la cual fijas el clculo. Los resultados
se aaden a los que has obtenido anteriormente. Si quieres borrar todos los resultados
anteriores presiona Clear All.
4. Objetivos y procedimiento.
En la prctica se va a analizar el efecto de una serie de parmetros en la dispersin de un
contaminante.
4.1. Modificacin de un slo parmetro
En lo que sigue vas a mantener como caso de referencia el que viene por defecto al
ejecutar el programa (o al presionar el botn Restore Defaults). El objetivo es ir
variando uno (y slo uno) de los parmetros de entrada del modelo con respecto al caso
de referencia y observar el efecto sobre el perfil de concentraciones a lo largo del eje x.
Salvo que se diga lo contrario, considera por un lado la mitad del valor de referencia y
el doble del valor de referencia. Anota las conclusiones que obtengas en cada caso y la
posicin del mximo de concentracin y su valor en g/m3 para cada uno de los valores estudiados (el de referencia, la mitad y el doble). Extiende la distancia a la chimenea
ms all de 4 Km si es necesario.
En la interpretacin de los resultados de este apartado, discutir si es posible cambiar
nicamente un parmetro y en este caso qu es lo que se esta comparando (ejemplo:
comparando altura de chimenea 68,58 m con una del doble de este valor corresponde a
una fbrica en la que se baraja dos opciones de altura de chimenea. En principio, es
posible variar este parmetro de forma independiente de los dems.)
Teniendo esto en cuenta analiza el efecto de los siguientes parmetros:
1. Velocidad de salida de gases.
2. Altura de chimenea.
41
3. Temperatura de salida de gases: en este caso considera el caso de 10 por encima y
por debajo del valor de referencia.
4. ndice de emisin.
5. Temperatura ambiente: en este caso considera el caso de 10 por encima y por debajo
del valor de referencia.
6. Clase de Estabilidad: en este caso, adems del caso de referencia, considera las clases
de estabilidad A y F.
7. Velocidad del viento.
4.2. Modificacin de ms de un parmetro
Cuando se quieren comparar dos casos que aparentemente varan solo en un parmetro,
no resulta siempre posible modificar nicamente un parmetro. Salvo que se diga lo
contrario, considerar por un lado la mitad del valor de referencia y el doble del valor de
referencia para el primer parmetro mencionado. Discutir en este caso tambin qu es lo
que se esta comparando.
Teniendo esto en cuenta analiza el efecto de los siguientes parmetros:
1. Dimetro interno de la chimenea, manteniendo constante el caudal de gases emitidos.
Nota: Esto afecta a la velocidad de salida de los gases.
2. Velocidad del viento un da de radiacin solar fuerte. Aparte de la velocidad del
viento, los parmetros deben ajustarse a la clase de estabilidad, que se obtiene segn
Pasquill.
42
d) Prctica n 2: Tratamiento de gases contaminantes mediante absorcin con reaccin qumica: caso de estudio CO2.
1. Introduccin
En esta prctica nos centraremos en el estudio de una operacin unitaria: la absorcin.
Esta operacin se encuadra dentro de las operaciones de separacin por transferencia de
materia, las cuales se basan en el fenmeno de difusin, segn el cual un componente de
una mezcla se desplaza en el seno de un absorbente debido a un gradiente de
concentracin o presin.
Por tanto la absorcin es una operacin unitaria de transferencia de materia que consiste
en poner un gas en contacto con un lquido para que queden retenidos ciertos
componentes de la corriente gaseosa. La absorcin puede ser fsica o qumica, segn
que las interacciones del gas con el lquido absorbente sean de tipo dbil van der
Waals, London, etc.- o fuertes inicas o covalentes- dando lugar a que reaccionen con
l para dar un nuevo compuesto qumico.
Desde el punto de vista local (figura 1) el fenmeno de absorcin se da cuando en un
punto cualquiera de la columna se produce el contacto de un gas y un lquido en
condiciones de no-equilibrio, lo cual favorece que se realice una transferencia de
materia oponindose al gradiente de presiones existente (ley de Fick). La fuerza
impulsora actuante es, por lo tanto, la diferencia entre la presin parcial -en la corriente
gaseosa- del componente adsorbido y su presin de vapor a la temperatura de trabajo.
El tipo de columnas usadas pueden ser columnas de platos (contacto discontinuo o por
etapas), o bien columnas de relleno (contacto continuo). En ambos casos se emplea la
fuerza gravitatoria para la circulacin del lquido y el gas en contracorriente. Algunos
dispositivos emplean medios mecnicos para facilitar el contacto entre las fases.
Muchos procesos industriales de absorcin van acompaados de reaccin qumica; as
se pueden eliminar gases cidos -tales como H2S, CO2, SO2- de distintas corrientes
gaseosas, empleando ya sea agua a presin, soluciones de hidrxidos alcalinos o de
etanolaminas.
En esta prctica se procede a hacer pasar una corriente de CO2 por la columna de
absorcin que contiene una solucin acuosa de hidrxido de sodio (NaOH). La
43
absorcin del CO2 se seguir por medicin del pH en funcin del tiempo. Cuando el
CO2 se disuelve reacciona con el agua para dar cido carbnico (H2CO3) de acuerdo al
siguiente equilibrio
CO2 + H2O H2CO3 como cido dbil que es, se disocia parcialmente formando los iones carbonato y
bicarbonato, segn las reacciones:
H2CO3 H+ + HCO3- pKa = 6,34 HCO3- H+ + CO32- pKa = 10,35
siendo por tanto la reaccin del CO2 absorbido con el NaOH en disolucin la siguiente:
CO2 + NaOH NaHCO3 + H2O NaHCO3 + NaOH Na2CO3 + H2O
La cantidad de CO2 que pasa a travs de la columna se determina a partir del caudal de
CO2 que suministramos con la bala de gas y la presin de dicha corriente. El caudal de
gas se determina mediante un caudalmetro de burbuja; de manera que conociendo el
caudal de gas, la presin del mismo y la temperatura ambiente, podemos saber los
moles de CO2 que hemos hecho pasar por la columna.
2. Parte experimental.
2.1. Preparacin de la disolucin de relleno de la columna
Se prepara una disolucin diluida de hidrxido de sodio (1 M) pesando en una balanza
la cantidad necesaria de lentejas de NaOH para preparar 1L (se ensearn los clculos
al profesor para que de su visto bueno antes de realizar alguna operacin). Las
lentejas de NaOH se introducen en un matraz aforado de un litro rellenndolo hasta
aproximadamente la mitad de su capacidad con agua. Se agita el matraz suavemente
mediante un movimiento circular para favorecer la disolucin del NaOH (la disolucin
se calentar al ser exotrmico el proceso, precaucin con no quemarse con el fondo del
matraz), una vez que se hayan disuelto del todo las lentejas de NaOH adicionar 15 o
20 gotas de disolucin de fenoftaleina y otras 15 o 20 de disolucin de azul de
bromotimol, completando el llenado del matraz con agua hasta el enrase.
Posteriormente tapar el matraz e invertirlo tres o cuatro veces para que se homogenice la
disolucin. Determinese el pH de la disolucin obtenida.
44
2.2. Puesta a punto del montaje y regulacin del caudal de CO2
Se comprueba que la llave de desage del sistema est cerrada y se procede al llenado
de la columna de absorcin con 600 ml de agua. Se abre la llave general de la bala de
CO2 regulando el caudal mediante la llave del manorreductor aproximadamente a 300
ml/min. El caudal se medir controlando el tiempo que una burbuja tarda en recorrer el
espacio comprendido entre las dos marcas del caudalmetro (750 mL). Una vez ajustado
el caudal de gas, se procede al vaciado de la columna, abriendo la llave de desage del
sistema. Cuando se termine de vaciar la columna, se cierra de nuevo la llave de desage
y se procede a llenar la columna con 600 mL de disolucin de NaOH 1N; con la ayuda
de un embudo y de la probeta de 1000 mL se verter dentro de la columna,
posteriormente se pondr el electrodo de pH inserto en el tapn en la boca superior de la
columna, procediendo al encendido del pHmetro.
2.3. Seguimiento de la absorcin en la columna
Se empieza a contar el tiempo y medir el pH nada ms rellenar la columna con la
disolucin de NaOH, tomndose valores de pH cada dos minutos, indicando en la tabla
la cantidad de CO2 (expresada en moles) que ha pasado por la columna hasta ese
momento. De la posterior representacin del pH frente al tiempo se podr determinar la
capacidad de absorcin de la columna. Se realizarn medidas del pH hasta que no se
observe ninguna variacin del mismo en un largo intervalo de tiempo.
De la grfica pH vs. tiempo podemos determinar el tiempo de saturacin, ts, que se
corresponde con el de estabilizacin del pH.
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Este tiempo de saturacin lo utilizaremos para determinar la cantidad de CO2
burbujeado a travs de la columna, mediante la expresin
n moles CO2 = QCO2 ts
Parada del flujo y recogida y limpieza del material utilizado
En el momento en el que se dejen de realizar las medidas, se cerrar la llave de la bala
de CO2 y se abrir la llave de desage de la columna. Se retira el tapn de arriba de la
columna, con el electrodo de pH y se lavar el bulbo con agua apagndose
posteriormente el pHmetro. Se dejar el montaje tal y como estaba antes de realizar la
prctica.
3. Materiales y reactivos.
Columna de absorcin rellena con anillos Raschig. Bala de CO2 con manorreductor y llave de control de caudal. pHmetro con electrodo montado sobre tapn perforado. Embudo. Cronmetro. Preparacin de la disolucin de NaOH Matraz erlenmeyer de 1L NaOH (en lentejas) Probeta de 1000mL
4. Medidas de seguridad y vertido de residuos.
Ser imprescindible llevar bata, gafas de seguridad y calculadora. Ser imprescindible el
uso de gafas de seguridad para todo el personal que este en las inmediaciones del
sistema a presin.
Para el llenado de la columna de absorcin, as como para la colocacin y retirada del
tapn de su boca superior es imprescindible usar la escalera que para este fin se
encuentra en las inmediaciones.
La disolucin que est en la columna se eliminar por la pila.
Para el acondicionamiento de la columna, se seguirn los siguientes pasos:
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1. Eliminada la disolucin de NaOH de la columna, se lavar la columna con
aproximadamente dos litros de agua. Vacindose completamente la misma.
2. Se vierte el resto de la disolucin de NaOH 1 M en la probeta de 1000 mL para su
traslado a la columna de absorcin, vaciandose la misma posteriormente.
3. Se sigue aadiendo agua a la columna hasta ver que ya no queda ningn resto de
color indicativo de la presencia de NaOH en la columna.
5. Resultados
5.1. Disolucin de NaOH 1M
Peso de NaOH = pHinicial =
5.2. Regulacin del caudal
T inicial = P =
Tiempo entre marcas = Q =
5.3. Tabla de variacin del pH con el tiempo
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5.4. Clculo de los moles de CO2 absorbidos en la columna
pH saturacin =
CO2 (absorbido) =
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e) Prctica n 3: Eliminacin de partculas de efluentes gaseosos mediante separadores centrfugos: caso de estudio cicln.
1. Introduccin
Los sistemas de depuracin constan de un sistema de captacin de gases y de un equipo
de depuracin propiamente dicha, en el que se produce la separacin de las partculas de
la corriente gaseosa. Los sistemas de separacin se pueden clasificar en dos grandes
grupos, segn el mecanismo de funcionamiento: por va seca o por va hmeda. De los
equipos por va seca los ms habituales son los ciclones, filtros de mangas y
precipitadores electrostticos. En cuanto a los sistemas va hmeda cabe destacar los
lavadores tipo columna, tipo cicln y tipo venturi.
Los separadores centrfugos son equipos sin partes mviles que utilizan la fuerza
centrfuga para separar las partculas de una corriente gaseosa. Un cicln se encuentra
equipado por las siguientes partes: seccin de entrada del gas, un cuerpo cilndrico, una
seccin cnica desde el cuerpo hasta la salida del cuerpo para la recogida de partculas,
salida axial para el gas limpio, y un depsito colector de las partculas debajo de la
salida del polvo. Los separadores de tipo cicln normalmente se emplean para separar
partculas de 5 m de tamao y mayores. Los ciclones convencionales separan partculas de 25 m de dimetro con una eficacia del 90% mientras que los ciclones de alta eficacia son efectivos con partculas de 5 m. Las principales caractersticas de los ciclones que los hace atractivos son;
1. La separacin del polvo del gas es directa y en seco, con lo cual no genera
ningn problema de contaminacin.
2. Simplicidad del diseo
3. Fenmeno fsico de separacin bien conocido, fuerza centrfuga
4. Se pueden emplear como unidades simples o en paralelo, multiciclones
5. Bajos costes de operacin e inversin.
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2. Objetivos
El objetivo de la prctica es estudiar la influencia de la densidad del slido sobre el
funcionamiento del cicln.
Del mismo modo se realizar el anlisis granulomtrico de una muestra del slido de
entrada al cicln.
Por ltimo, se realizarn las pruebas de separacin de slidos-gas con un cicln
industrial.
3. Procedimiento
Tamizado
1. Familiarizarse con el manejo del tamizador.
2. Pesar por separado cada uno de los tamices vacos y el plato recolector al final del
ltimo tamiz.
6. Armar los tamices de tal manera que el de malla ms abierta quede en la parte
superior y el de menor abertura quede en la parte inferior.
7. Alimentar una parte (segn la cantidad) del material entrante al cicln al tamiz de la
parte superior.
8. "Cerrar" el tamizador y dejarlo trabajar el tiempo necesario.
9. Pesar cada tamiz por separado para poder determinar la cantidad de material retenido
y tamizado en cada malla.
Cicln
1. Familiarizarse con el manejo del cicln.
2. Esquematizar la instalacin
3. Pesar la cantidad de slidos recogidos en el colector del cicln y clasificarlos por
tamaos.
4. Calcular la eficacia de partcula y la eficacia global del cicln.
5. Repetir el procedimiento con el otro material slido.
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4. Resultados
Tamizado
1. Peso del material retenido en cada malla para el slido entrante al cicln.
2. Fraccin retenida en cada malla (material retenido/material que llega a la malla).
3. Dimetro promedio de partcula.
4. Grficas de la fraccin de masa acumulada a travs de los tamices vs. abertura de la
malla.
Cicln
Densidad de las
partculas, kg/m3 Eficacia global Eficacia de partcula
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Trabajo autnomo tema 1 TEMA 1: INTRODUCCIN A LA CONTAMINACIN ATMOSFRICA
1.1. Caractersticas y composicin de la atmsfera
Lea las explicaciones sobre la composicin y las capas de la atmsfera y despus
responda a las cuestiones formuladas a continuacin:
Seale las capas en que se divide la atmsfera terrestre. Cul es la variacin experimentada por la temperatura y la presin en las distintas
regiones de la atmsfera?.
1.2. Concepto de contaminacin atmosfrica
Lea el documento sobre el concepto de contaminacin atmosfrica y realice un cuadro
comparativo de las diferentes definiciones segn la diferentes legislacin europea,
nacional, autonmica.
1.3. Origen de la contaminacin atmosfrica
Comentar las causas de la contaminacin del aire. 1.4. Tipologa y clasificacin de contaminantes atmosfricos
Lea el documento sobre la clasificacin de contaminantes atmosfricos y responda a las
siguientes cuestiones.
Cules son los principales contaminantes atmosfricos?. Cmo se categorizan los contaminantes atmosfricos? (segn su origen, segn su
naturaleza, segn su estado fsico, etc.)
Explica las diferencias entre contaminantes primarios y contaminantes secundarios. Por qu se forman los contaminantes secundarios?
En qu unidades se expresa la concentracin de un contaminante qumico en la atmsfera?. El monitor de una estacin de control de la contaminacin atmosfrica
da una concentracin diaria promedio para el SO2 de 480 g/m3 a 30 C y 1 atm, Cul ser la concentracin de SO2 en ppm?
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Nombra los principales compuestos de azufre presentes en la atmsfera como contaminantes incluyendo sus frmulas qumicas.
Nombra los principales compuestos de nitrgeno presentes en la atmsfera como contaminantes incluyendo sus frmulas qumicas.
Nombra los principales compuestos de carbono presentes en la atmsfera como contaminantes incluyendo sus frmulas qumicas.
Seale por qu el dixido de carbono, componente natural del aire, se considera actualmente un agente contaminante preocupante.
Indica con una cruz, para cada uno de los contaminantes: su origen, el tipo de transformacin que han sufrido y qu tipo de sustancia son. En caso de que no
ests seguro haz una marca diferente.
Origen Tipo
Natural Antropognico Primario Secundario
SO2 en estufas de
carbn
CO2 en una central
elctrica de carbn con
una chimenea alta
ozono sobre una gran
ciudad en verano
cido sulfrico en las
nubes
Observa la grfica y realiza las siguientes cuestiones: a) Elabora una tabla que contenga el tiempo de exposicin al contaminante, la concentracin del mismo y
sus efectos sobre la vegetacin, b) indica los efectos del SO2 segn el tiempo de
exposicin al mismo y su concentracin?, c)qu tipo de contaminante es el SO2?.
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Cules son sus principales fuentes de emisin?, d)qu otros efectos puede
provocar la presencia de SO2 en el aire?.
1.5. Transformaciones qumicas y fotoqumicas de los contaminantes atmosfricos
Busque entre la bibliografa referenciada por la profesora la informacin pertinente para
responder a las siguientes cuestiones.
Qu es el smog?. Haz una tabla que recoja las diferencias entre el smog clsico y el smog fotoqumico, con respecto a: tipo de contaminantes que lo desencadenan
(primarios o secundarios), principal responsable (contaminante ms abundante),
poca preferente en la que se da, humedad del aire (elevada o baja), ejemplo de
una ciudad que lo padezca o haya padecido, efectos sobre la salud de las personas.
Gracias a las burbujas de aire atrapadas hace mucho tiempo en los hielos de Groenlandia y de la Antrtida podemos comparar el aire de entonces con el actual.
De esta manera se comprueba que los gases invernadero han ido incrementando
gradualmente su presencia en la atmsfera durante los ltimos aos.
- Cules son los gases invernadero y qu funcin realizan como
componentes de la atmsfera?.
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- Indica las causas que explican el aumento de dichos gases en la atmsfera.
- Comenta algunas de las consecuencias que parecen derivarse del aumento
de los gases invernadero y propn una serie de medidas encaminadas a
controlar dicho aumento.
Con frecuencia se oye hablar de los problemas causados por la lluvia cida sobre determinadas regiones.
- En qu consiste este fenmeno? Qu reacciones qumicas lo originan?
Qu efectos perjudiciales ocasiona?.
- Indica alguna zona en que se est dando a menudo esta situacin. Por qu
los efectos pueden llegar a regiones muy distantes del punto o rea de origen
del fenmeno?.
- Seala algunas medidas concretas que faciliten una solucin a este
problema.
Sabras explicar a qu se debe que el agujero de ozono sea mayor en los polos?. 1.6. Fuentes de la Contaminacin Atmosfrica
Cules son las fuentes de los contaminantes atmosfricos?. Qu ejemplos existen de fuentes mviles y estacionarias que emiten
contaminantes?. Realiza un cuadro comparativo que recoja diferentes ejemplos de
cada tipo de fuente y su importancia relativa en la contaminacin atmosfrica.