Tecnologías para el control de la contaminación atmosférica (1)

7/30/2019 Tecnologas para el control de la contaminacin atmosfrica (1)

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Tecnologas para el control de la contaminacin atmosfrica

Acciones correctoras:Proceso de abs orcinBasan su funcionamiento en el hecho de que los gases residuales estn compuestos de mezclas desustancias en fase gaseosa, algunas de las cuales son solubles en fase lquida. En el proceso deabsorcin de un gas, el efluente gaseoso que contiene el contaminante a eliminar se pone encontacto con un lquido en el que el contaminante se disuelve. La transferencia de materia se realiza

por el contacto del gas con el lquido en lavadores hmedos o en sistemas de absorcin en seco.

Proceso de adsorcinUna alternativa a los sistemas de absorcin por lquido lo constituye la adsorcin de loscontaminantes sobre slidos. En los procesos de adsorcin los gases,vapores y lquidos se retienensobre una superficie slida como consecuencia de reacciones qumicas y/o fuerzas superficiales. Seproduce una difusin desde la masa gaseosa hasta la superficie externa del slido y de lasmolculas del gas dentro de los poros de slido seguida de la adsorcin propiamente dicha de lasmolculas del gas en la superficie del slido. Los slidos ms adecuados para la adsorcin son losque presentan grandes relaciones superficie-volumen, es decir, aquellos que tienen una elevadaporosidad y rea superficial para facilitar el contacto slido-gas: tierra de Fuller, bauxita

carbn activado, almina activada, tamices moleculares, etc. Peridicamente, es necesaria lasustitucin o regeneracin del adsorbente para que su actividad no descienda de determinadosniveles.

Proceso de combustinLa combustin constituye un proceso apropiado par la eliminacin de compuestos orgnicostransformndolos en dixido de carbono y vapor de agua y tambin es vlido para determinadassustancias inorgnicas. Tipos de combustin:Espontnea. Cuando se trata de eliminar gran parte de los gases que son txicos que tienen oloresftidos, la combustin ha de realizarse a altatemperatura y con tiempo de retencin controlado, por loque el coste de combustible puede ser elevado.

Procesos catalticos. Con el fin de realizar la combustin a temperaturas ms bajas, suele utilizarsela combustin en presencia de un catalizador, por lo general un metal de transicin depositado enuna matriz de almina. Este tipo de combustin suele emplearse en la eliminacin de trazasde compuestos que contienen fenoles, formaldehdo, azufre, etc. Un problema que presenta lacombustin cataltica es la del envenenamiento del catalizador por algunas sustancias en forma departculas.

Captacin de partculasSegn el principio en que se basa el proceso de separacin de las partculas, pueden establecerselos siguientes tipos de equipos de depuracin: colectores,precipitaciones electrostticas, filtros demangas, lavadoras y absorbedores hmedos.

Colectores inerciales. CiclonesEstn formados bsicamente por un recipiente cilndrico vertical donde se introduce tangencialmenteel gas portador, cargado de partculas de polvo. La corriente se desva en crculo y por efecto de lafuerza centrfuga, las partculas se lanzan al exterior al formar la mezcla gaseosa un remolino verticadescendente. Esta corriente en espiral del gas cambia de direccin al llegar al fondo del recipiente ysale por el conducto situado en el eje. Los ciclones son dispositivos tiles y baratos para la captacinen seco de polvo ligero o grueso. Sin embargo, la eficiencia de captacin de estos equipos es muybaja, sobre todo, en la eliminacin de partculas pequeas, por lo que su utilizacin se reduce, por logeneral, a desempolvado previo al paso de los gases por un sistema ms eficaz.
http://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/Ciclon.htmhttp://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/Ciclon.htmhttp://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/Ciclon.htm


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Precipitadores electrostticosLos precipitadores electrostticos basan su principio de funcionamiento en el hecho de cargarelctricamente las partculas, para una vez cargadas someterlas a laaccin de un campo elctricoque las atrae hacia los electrodos que crean el campo, depositndose sobre ellos. Los precipitadoresms utilizados a escala industrial son los de diseo de etapa nica, por su gran capacidad de tratargases con concentraciones de polvo muy altas. Estos precipitadores pueden separar cualquier tipode sustancia en forma de partculas, alcanzando eficacias superiores al 99%, siempre que laresistividad elctrica de las partculas no sea demasiado alta, en este caso ser

necesario acondicionar la corriente gaseosa con la adicin de determinados productos.

Filtros industrialesEl sistema de filtros consiste en hacer pasar una corriente de gases cargados con partculas de polvoa travs de un medio poroso donde queda atrapado el polvo.El filtro de mangas ha sido uno de losms utilizados durante los ltimos aos, ya que pueden tratar grandes volmenes de gases con altasconcentraciones de polvo.Con este tipo de equipos pueden conseguirse rendimientos mayores de99%, independientemente de las caractersticas de gas, haciendo posible la separacin departculasde un tamao del orden de 0.01 micras. Conforme pasa el gas, la capa de polvo depositado sobre elmaterial filtrante, que colabora en el proceso de interceptacin y retencin de partculas de polvo, seva haciendo mayor, aumentando la resistencia al flujo y la prdida de carga, lo que obliga a disponer

de mecanismos para la limpieza automtica y peridica del filtro. Hoy en da, el filtro cermico haadquirido una mayor importancia en los procesos de depuracin de gases. La eficacia filtrante deeste tipo de filtros es muy cercana al 100%, excepto si las partculas son de tamao submicrnico ensu mayor parte, o el tamao del grnulo o fibra que forman el filtro cermico es grande.

Lavadores y absorbedores hmedosLos lavadores y absorbedores hmedos son equipos en los que se transfiere la materia suspendidaen un gas portador a un lquido absorbedor en la fase mezcla gas-lquido, debido a la colisin entrelas partculas de polvo y las gotas de lquido en suspensin en el gas.

Equipo Rango de partculasque atrapa en micras

PrecipitadoreselectrostticosTorres empacadasFiltros de papelFiltros de telaLavadores de gasesSeparadores centrfugosCmaras desedimentacin

0.01 a 900.01 a 1000.005 a 80.05 a 900.05 a 1005 a 100010 a 10000

Tecnologas para la depuracin de gases contaminantes:Combustin en lecho fluidizadoLa energa elctrica se produce en centrales trmicas y la mayora de ellas queman carbn comocombustible, lo cual genera muchos problemas ambientales, por lo que se han desarrolladoTecnologas de uso limpio del carbn. De esta forma se ha llegado a la tecnologa de combustinen lecho fluido que adems de lograr buenos parmetros medioambientales, se consigue unincremento en el rendimiento del proceso de produccin de energa elctrica. Este rendimiento seconsigue por la expansin de los gases de combustin en una turbina de gas que se integra en unciclo combinado con la turbina de vapor. La principal ventaja de esta nueva tecnologa es laposibilidad de reducir en el propio proceso de combustin el dixido de azufre formado a partir decontenido de azufre del combustible. Es posible quemar carbones con alto contenido en azufre
http://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/PrecipitadorElectrostatico.htmhttp://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/PrecipitadorElectrostatico.htmhttp://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/FiltrosTela.htmhttp://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/FiltrosTela.htmhttp://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/SeparadorHumedo.htmhttp://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/SeparadorHumedo.htmhttp://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/SeparadorHumedo.htmhttp://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/FiltrosTela.htmhttp://www.miliarium.com/prontuario/MedioAmbiente/Atmosfera/PrecipitadorElectrostatico.htm


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consiguiendo niveles de emisin de SO2 por debajo de los lmites impuestos por la legislacinambiental, sin la necesidad de utilizar equipos adicionales de desulfuracin. Debido a las bajastemperaturas de combustin (860C) se puede aadir al lecho un material absorbente barato, comocaliza o doloma, que permite fijar el azufre del combustible en el proceso de combustin.

Depuracin de los gases de chimeneaLa produccin de energa elctrica por combustin a altas temperaturas de combustibles fsiles,utilizando aire como comburente, produce gases que contienenxidos de nitrgeno (NOx ) y xidos

de azufre (SO2). Estos gases, emitidos a la atmsfera, pueden ocasionar daos al ecosistema y sonmuy agresivos por su carcter cido, por ello es necesario controlar las emisiones de estos gases apartir de una serie de tratamiento para la eliminacin tanto de los NOx , como del SO 2.

Desulfuracin de los gases de combustin:La legislacin medioambiental ha endurecido los lmites de emisin de SO2 de las grandesinstalaciones de combustin en la Unin Europea, lo que afecta sobretodo a las centrales trmicas.Por ello, la eleccin de la tecnologa de desulfuracin de los gases de combustin es de la mximaimportancia en una central trmica.La eliminacin de SOx de los gases de combustin puede llevarse a cabo mediante la utilizacin deabsorbedores hmedos (columnas de relleno o de platos) en los que se transfiere el contaminante de

la fase gas a la fase acuosa. En estos equipos, debido a la alta superficie de contacto entre gas ylquido, se consigue una alta eficiencia.Otro tipo de proceso de desulfuracin de los gases de chimenea es la tecnologa de la calizahmeda, en el que se convierte el SO2 de los gases de chimenea en yeso. Se consigue un alto gradode desulfuracin.Otra nueva tecnologa sera un proceso biolgico de desulfuracin de gas de chimenea, mediante elcual al final del proceso, el SO2 de los gases de chimenea se convierten en azufre puro. Seconsiguen rendimientos de hasta un 98%.

Reduccin de los NOX con NH3:La creciente contaminacin por los NOx (NO y NO2) ha decidido a las naciones ms avanzadas

industrialmente a limitar las emisiones por focos emisores fijos.Para el control de las emisiones deNOx se utilizan tcnicas que pueden agruparse en dos tipos principales:Tcnicas de control de la combustin, denominadas primarias por las que se acta sobre equemador o sobre la cmara de combustin, para reducir la formacin de NOx en caldera, mediantela disminucin de la temperatura de combustin.Tcnicas de tratamiento de los gases de combustin o tambin denominadas secundarias que, asu vez, pueden efectuarse en hmedo o en seco. Entre las tcnicas de tratamiento en seco de losgases de combustin, la ms utilizada, por su elevada eficacia y selectividad, es la reduccinselectiva de los NOx, utilizando como agente reductoramonaco o urea, en presencia deun catalizador apropiado. Este mtodo se basa en reducir los NOx para la obtencin de nitrgenoy agua como productos finales.
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ESTRATEGIAS PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACIN ATMOSFRICA

INTRODUCCIN:El control de la contaminacin atmosfrica, para obtener una atmsfera dentro de los estndares decalidad implica el control y la correccin de la contaminacin, tanto la que se origina en zonaspequeas, donde se hallen pequeas industrias, o zonas ms grandes, y que por lo tanto, tenganmayores fuentes emisoras de contaminacin. Los mtodos utilizados para este fin, son los que sedenominan Estrategia para el control de la contaminacin atmosfrica, normalmente no es el diseodel equipo depurador lo que implica mayor dificultad en alcanzar este fin, si no la adecuadaplanificacin de las etapas previas al diseo que son: 1) Fijacin del lmite de emisin.2) Identificacin de todas las fuentes de emisin.3) Mtodos de depuracin ntrinsecos.4) Definicin del problema control.5) Seleccin del sistema de control: mtodos de depuracin extrnsecos.

IDENTIFICACIN DE TODAS LAS FUENTES DE EMISIN:Este es uno de los procesos ms obvios, pues muchas de las fuentes contaminantes, como podranser las industrias o los vehculos a motor, se ven a simple vista. Sin embargo, tambin es necesariotener en cuenta los siguientes aspectos:

Posibles prdidas accidentales: fugas, derrames, etc...Emisiones indirectas: purgas de tanques, puntos de muestreo, etc...

Emisiones en el transcurso de las operaciones.

MTODOS DE DEPURACIN INTRNSECOS:El objetivo de estos mtodos es evitar la formacin de contaminantes, que es la alternativa mseconmica para poder reducir las emisiones ( "siempre es mejor prevenir que curar")Podemosrecurrir para este fina a dos tipos de medidas.

. Modificacin en los equipos, procesos y procedimientos.

2. Cambio en las materias primas utilizadas.

DEFINICIN DEL PROBLEMA CONTROL:Trata de establecer las caractersticas del efluente gaseoso que determinarn el sistema de control,es decir, el equipo de depuracin as como las condiciones de emisin. Se precisa conocer los datosbsicos necesarios del efluente gaseoso.

MTODOS DE DEPURACIN NTRINSECOS:Los mtodos que se utilizan una vez que se ha producido el contaminante, tratan de evitar que el


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contaminante pase a la atmsfera o bien, que se pase a ella pero dentro de unos lmites. Se puederecurrir a dos tipos de medidas:

. Modificaciones en los equipos, procesos y procedimientos.

2. Cambio en las materias primas empleadas.

EQUIPOS DE CONTROL DE CONTAMINACION ATMOSFERICA

Equipo de control de contaminacin atmosfrica FabriPulse XLC

El FabriPulse XLC es un colector de mangas de alta eficiencia, con sistema de limpieza mediantepulsaciones de aire comprimido, apropiado para la limpieza de grandes caudales de gasesgenerados en las plantas industriales, incluso a altas temperaturas, adems de retener las partculasde polvo submicronicas, mediante su sistema de limpieza en lnea y fuera de lnea.

Supera los requisitos ambientales ms exigentes, ofrece grandes ventajas al tener un ahorro deespacio y reducir costos. Las instalaciones alrededor del mundo de APCS han demostrado lasventajas de funcionamiento, operacin y mantenimiento del FabriPulse XLC.Equipos para el control de la contaminacin atmosfrica

INTRODUCCIN

Segn la revista ( Ingeniera Qumica . Depuracin de Emisiones Atmosfricas Industriales) laproteccin del medio ambiente se ha basado tradicionalmente en la adopcin de medidascorrectoras cuando el dao ya se haba producido. Hoy en da, se est generalizando el concepto deprevencin, a travs de medidas que se anticipen en lo posible a la aparicin del problema.Los focos industriales emiten productos contaminantes a la atmsfera, cuyas caractersticasdependen fundamentalmente de las calidades de los combustibles y materias primas empleadas, deltipo de proceso y de la tecnologa que se utiliza. Los principales focos industriales de emisin decontaminantes a la atmsfera son las chimeneas de las instalaciones de combustin para lageneracin de energa elctrica y calor industrial, y de los procesos industriales propiamente dichos.Los sectores industriales con un potencial contaminante mayor son: las industrias energticas,paraqumicas, del papel y alimentarias as como la siderurgia, metalurgia no frrea y las industriasqumicas inorgnicas y orgnicas.Las centrales termoelctricas ocupan un lugar preponderante como fuentes de contaminacin

atmosfrica de origen industrial, tanto por el volumen como la variedad de los contaminantes queemiten. En Espaa este sector contribuye al 73 % de las emisiones nacionales de SO2, al 685 % delas de NOx y al 31 % de las partculas.Los principales contaminantes emitidos a la atmsfera son: xidos de azufre, nitrgeno y carbono,partculas, metales traza, hidrocarburos y compuestos de cloro y flor.

Acciones Preventivas:


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Son medidas de carcter preventivo, por ejemplo, las evaluaciones de impacto ambiental, lautilizacin de tecnologas de baja emisin de residuos y una planificacin ms eficiente del uso de laenerga.Las evaluaciones del impacto ambiental tienen como objeto prever las alteraciones que sobre elmedio ambiente va a provocar la realizacin de determinadas acciones, planes y proyectos, con el finde adoptar medidas correctoras que mitiguen los impactos antes de que stos se produzcan.Las tecnologas de baja y nula emisin de residuos se basan en el desarrollo de procesos que tratande evitar la contaminacin en su mismo origen.

Acciones Correctoras:

Cuando las medidas preventivas no se pueden llevar a cabo o su aplicacin no es posible desde elpunto de vista econmico se recurre, para limitar la descarga de contaminantes a la atmsfera, aacciones correctivas que pueden ser de dos tipos:

. Concentrar y retener los contaminantes con equipos adecuados de depuracin que producenresiduos slidos o lquidos que contaminarn los suelos y el agua si no se planifica un tratamiento

adecuado de estos residuos y, adems, con el inconveniente de que estos equipos depuradores

consumen recursos naturales y energa.

2. Expulsar los contaminantes por medio de chimeneas suficientemente altas para que la dilucin evite

concentraciones elevadas a nivel del suelo. Este procedimiento, si bien atena los problemas de

contaminacin desde el punto de vista local, puede producir problemas en lugares alejados de las

fuentes de emisin (lluvias cidas).

Para conseguir grados de proteccin ambiental adecuados a costes razonables, el sistema dedepuracin ser, por lo general, una combinacin de tales medidas. En cualquier caso, es necesario,tener en cuenta a la hora de abordar el problema de control de contaminantes dos aspectosprincipales: los condicionamientos ambientales y las consideraciones econmicas.Los efluentes industriales de carcter atmosfrico suelen contener, por lo general, una mezcla desustancias slidas, lquidas y gaseosas, hecho que hay que tener en cuenta a la hora de disear elsistema de depuracin, que deber estructurarse a partir de una secuencia lgica de separacin deestos tres tipos de efluentes.

Fuente: Revista: Ingeniera Qumica . Depuracin de Emisiones Atmosfricas Industriales.

Podemos diferenciar distintos tipos de quipos, dependiendo del tipo de contaminacin a tratar:

EQUIPOS PARA GASES

EQUIPOS PARA PARTCULAS

COMBUSTIN EN LECHO FLUIDO A PRESIN.

DEPURACIN DE LOS GASES DE CHIMENEA


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TIPOS DE EQUIPOS PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACIN POR GASES

De acuerdo con los coordinadores Ernesto Martnez Ataz y Yolanda Daz De Mera Morales de launiversidad de castilla la mancha:Una posible clasificacin de este tipo de equipos puede hacerse de acuerdo al mecanismo fsico-qumico implicado en la retencin del compuesto gaseoso. As pues distinguiramos:1. Equipos de absorcin: Columnas de relleno y la absorcin con reaccin qumica, siendo sta

ltima la ms empleada por presentar mayores velocidades de absorcin. Basan su funcionamientoen el hecho de que los gases residuales estn compuestos de mezclas de sustancias en fasegaseosa, algunas de las cuales son solubles en fase lquida. En el proceso de absorcin de un gas,el efluente gaseoso que contiene el contaminante a eliminar se pone en contacto con un lquido en elque el contaminante se disuelve. La eliminacion del gas contaminante se hace en tresetapas:1.Difusin del contaminante hasta la superficie del lquido.2.Transferencia a travs de lainterfase gas-lquido(disolucin).3.Difusin del gas disuelto alejndose de la interfase hacia ellquido.La transferencia de materia se realiza por el contacto del gas con el lquido en lavadoreshmedos o en sistemas de absorcin en seco.2. Equipos de adsorcin: se utilizan fundamentalmente dos torres, que se colocan en paralelo yfuncionan alternativamente de manera que una acta como equipo de adsorcin hasta que su

actividad decrece y la otra se encuentra en la etapa de sustitucin o regeneracin que se consiguemediante arrastre de los contaminantes retenidos por una corriente gaseosa, posteriormente sesepararn por condensacin del agua. Los adsorbentes ms utilizados son: carbn activo, almina,bauxita, gel de slice y recientemente zeolitas.En los procesos de adsorcin los gases, vapores y lquidos se retienen sobre una superficie slidacomo consecuencia de reacciones qumicas y/o fuerzas superficiales. Se produce una difusin desdela masa gaseosa hasta la superficie externa del slido y de las molculas del gas dentro de los porosde slido seguida de la adsorcin propiamente dicha de las molculas del gas en la superficie delslido.

Los slidos ms adecuados para la adsorcin son los que presentan grandes relaciones superficie /

volumen, es decir, aquellos que tienen una elevada porosidad y rea superficial para facilitar elcontacto slido-gas.

Peridicamente, es necesaria la sustitucin o regeneracin del adsorbente para que su actividad nodescienda de determinados niveles.3. Equipos de combustin: La combustin constituye un proceso apropiado par la eliminacin decompuestos orgnicos transformndolos en dixido de carbono y vapor de agua y tambin es vlidopara determinadas sustancias inorgnicas, aunque son muy variados se pueden distinguir:a) combustin por antorchas, que requiere un diseo con suficientes precauciones debido al peligrode un mal funcionamiento. Este mtodo es aconsejable cuando las concentraciones de loscontaminantes estn dentro de los lmites de inflamabilidad y sobre todo cuando el caudal de gas

est sometido a grandes variacionesb) convertidores catalticos y hornos, cuando las concentraciones de contaminantes son ms bajas.Los hornos son aconsejables cuando hay unos porcentajes elevados de productos no combustibles.Con el fin de realizar la combustin a temperaturas ms bajas, suele utilizarse la combustin enpresencia de un catalizador, por lo general un metal de transicin depositado en una matriz dealmina. Este tipo de combustin suele emplearse en la eliminacin de trazas de compuestos quecontienen fenoles, formaldehdo, azufre, etc. Un problema que presenta la combustin cataltica es ladel envenenamiento del catalizador por algunas sustancias en forma de partculas.En la eleccin de un equipo de combustin adems de los factores mencionados y de loseconmicos los ms importantes son los de seguridad.


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4. Equipos de reduccin cataltica: resultan ms aconsejables que los de combustin cuando loscontaminantes se encuentran ene un estado elevado de oxidacin. En definitiva son reactorescatalticos en los que al pasar la corriente gaseosa tiene lugar la reaccin de reduccin que elimine alos contaminantes. Actualmente se utilizan para la eliminacin de monxido de carbono (NO),empleando como elemento reductor H2, CH4, etc. y como catalizador metales nobles, principalmentePt y Pd, en soportes de tipo cermico.Fte: Apuntes de clase.

5. Condensadores: en la condensacin uno o ms componentes voltiles de una mezcla de gasesse separa del resto por saturacin seguida de cambio de fase. El cambio de fase gas-liquido puedeconseguirse de dos maneras: a) aumentando la presin del sistema a una temperatura dada, o b)bajando la temperatura a presin constante.

En sistemas de dos componentes en los que uno no es condensable (aire), la condensacin seproduce en el punto de roco (saturacin) cuando la presin parcial del compuesto voltil es igual asu presin de vapor. Cuanto ms voltil es un compuesto (punto de ebullicin ms bajo), mayorcantidad puede mantenerse como vapor a una temperatura dada y ms baja ser la temperaturarequerida para saturacin (condensacin). Suele emplearse refrigeracin para obtener las bajastemperaturas requeridas para conseguir eficacias de separacin aceptables.

6. Procesos biolgicos-olores: estos procesos se basan en que diversos microorganismos puedenromper compuestos orgnicos de alto peso molecular , como carbohidratos, grasas y protenas ensus componentes bsicos que los microorganismos utilizan para formar su propia biomasa. Diversoscompuestos gaseosos inorgnicos (amonaco, sulfuro de hidrgeno) tambin pueden ser utilizadospor microorganismos como fuente de energa o de nutrientes. El carbono necesario para elcrecimiento puede obtenerse del dixido de carbono atmosfrico.En los procesos biolgicos de depuracin de gases residuales, se degradan biolgicamente loscompuestos peligrosos y malolientes, despus de que hayan sido sorbidos sobre slidos o lquidosen el equipo de depuracin biolgica. Los equipos utilizados pueden clasificarse atendiendo alproceso utilizado para la conversin o reaccin en:

1. Biofiltros conteniendo materiales orgnicos e inertes.2. Biolavadores conteniendo microorganismos fijos o en suspensin.

Las condiciones existentes en el medio deben optimizarse para favorecer el crecimiento de losmicroorganismos, afectado por los siguientes factores:

- Demanda de oxgeno, de agua, de nutrientes, por la tempuratura y el pH.

Fuente: Contaminacin Atmosfrica. Coordinadores Ernesto Martnez Ataz y Yolanda Daz De MeraMorales. Coleccin Ciencia y Tcnica. Ediciones de la Universidad de Castilla La Mancha

TIPOS DE EQUIPOS PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACIN POR PARTCULAS

Consideraciones bsicas ante el control de la contaminacin atmosfricaEl control de la emisin de contaminantes a la atmsfera es uno de los objetivos principales paraalcanzar niveles adecuados de calidad ambiental. En estos momentos,la legislacin de todos los pases desarrollados fija lmites para la emisin de aquellos contaminantescon una mayor incidencia. No obstante, se trata de unas normas en continua revisin, no slo encuanto a los valores de los lmites de emisin sino tambin en cuanto a la consideracin de nuevos


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contaminantes.El control de las fuentes de emisin requiere un conocimiento exhaustivo de la naturaleza delcontaminante, de las caractersticas de la fuente y de la normativa.La estrategia de control de las emisiones atmosfricas de un proceso industrial se puede abordar,siguiendo los principios de la gestin medioambiental, tomando, en orden de prioridad decreciente,las siguientes medidas:1. Efectuar cambios en el proceso con el fin de prevenir la contaminacin o de minimizar su impacto.Los cambios en el proceso pueden incluir modificaciones

de las unidades de proceso, cambio en las materias primas, incluyendo el combustible, y cambios enlas condiciones de operacin.2. Depurar los efluentes gaseosos.3. Dispersar las emisiones.

Segn Ciencia y tecnologa del medio ambiente (Antonio Eduardo Palomares Gimeno, Mara TeresaMontas Sanjun y Jos Antonio Mendoza Roca) :Los sistemas de separacin se pueden clasificar en dos grandes grupos, segn el mecanismo defuncionamiento: por va seca o por va hmeda. De los equipos por va seca los ms habituales sonlas cmaras de sedimentacin, ciclones, filtros de mangas y precipitadores electrostticos. En cuantoa los sistemas va hmeda cabe destacar los lavadores venturi.

Para la eleccin del sistema de depuracin ms adecuado el factor ms importante es el tamao delas partculas a depurar.El tamao de la partcula viene, en gran medida, condicionado por la naturaleza de la partcula y porel proceso en el que se genera.Desde el punto de vista de la contaminacin atmosfrica, las partculas de inters son lasdenominadas partculas torcicas, aquellas con un dimetro inferior o igual a 10 m (PM10), para lascuales existe legislacin referente tanto a lmites de emisin como de inmisin. No obstante, lastendencias legislativas van encaminadas a incluir valores lmite para las PM2.5 (dimetro inferior oigual a 2.5 m), especialmente dainas para la salud.Otros factores a considerar en la eleccin de un dispositivo de control de partculas son

- la eficiencia requerida de captura,- el caudal de gas contaminado,- las caractersticas y propiedades del gas,- la concentracin de partculas en el gas,- coste de la instalacin, costes de la operacin y mantenimiento...

A continuacin se discute cada uno de estos dispositivos de control de partculas.

A.- Cmaras d e sed imen tac inEl objetivo de este equipo es la eliminacin de partculas slidas. Su mecanismo consiste en laeliminacin de partculas aprovechando la fuerza de la gravedad y el efecto de la variacin del

movimiento.Se aplica en el pretratamiento de corrientes gaseosas y en la eliminacin de partculas de >40micrometros , y el producto resultante es por un lado corriente sin partculas y por otro partculasslidas.Una cmara de sedimentacin consiste en una seccin alargada colocada en el sistema de escapede los gases. Conforme la seccin aumenta, el gas sufre una desaceleracin, lo que permite que laspartculas ms gruesas que contenga este gas sedimenten. Generalmente, la velocidad de lascmaras es de menos de 3 m/s y como habiamos dicho anteriormente, elimina partculas con untamao aproximado a 40-50 micrmetros. La eficacia se puede mejorar usando plataformashorizontales o baldas, o tambin se puede aumentar la relacin ancho-profundidad para reducir lasdistancias necesarias para facilitar el proceso de sedimentacin.


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Para finalizar, y deshacernos de las partculas resultantes, podemos hacerlo utilizando raspadores ocintas de transporte.

-->Ventajas:

Bajo coste de construccin, operacin y mto.

Bajas prdidas de carga

Limitaciones de P y Timpuestas por la cmara

Partculas recogidas en bandeja

Recoleccion y disposicin en seco.

Excelente funcionamiento.

-->Inconvenientes:

Se requiere un gran volumen.

Bajo rendimiento para pequeas partculas.

No puede manejar materiales pegajosos o agluntinantes.

Dispositivos: Decantador gravitatorio simple, decantador gravitatorio con bandejas, decantadorgravitatorio multietapa y decantador con variacin en la cantidad de movimiento

En la prctica, suele usarse las cmaras de sedimentacin para eliminar las partculas ms grandes,y que los procesos que se le de posteriormente a los gases a tratar no se vean perjudicados por laexistencia de estas.

B.- Dispo sit ivo s inercialesEl objetivo es la eliminacin de partculas slidas. El mecanismo es que inducen un movimientocircular al aire de forma que la Fc desva de su trayectoria a las partculas ms pesadas. El perfil develocidades se asemeja a un vrtice libre. Se aplica en partculas de entre 01 y 1000 micras .


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Dispositivos:tangencial/axial y Ciclones de alto rendimiento.En el separador inercial el flujo de aire se hace pasar a travs de una cmara con obstculos, lapartcula choca con estos provocando su coalescencia, al aumentar el dimetro de la partcula caenal fondo de la cmara. Su diseo es complejo y provoca una gran cada de presin, pero potencia elefecto gravitatorio separando partculas de hasta 10 micras.En el separador centrfugo (cicln), la fuerza de gravedad se sustituye por otra ms importante enmagnitud: la fuerza centrfuga. La corriente gaseosa, cargada de partculas, se introducetangencialmente en el equipo. A lo largo del cicln, el movimiento se produce de forma espiral. Al

llegar al fondo, el cicln se estrecha, provocando una variacin en el giro del gas y su ascensin. Laspartculas, debido a su inercia, tienden a moverse hacia la periferia del equipo, alejndose del gas yrecogindose en un colector situado en su base. Es un proceso continuo, de bajo coste, y quepermite obtener un producto seco. Su eficacia es nula para partculas de dimetro inferior a 5 micras.(fuente: Manual para la informacin en medio ambiente. Bureau Veritas Formacin. Editorial LexNova, S.A. Valladolid 2008.)

-->Ventajas

Bajos costos de capital

Falta de partes mviles, por tanto, pocos requerimientos de mantenimiento y bajos costos de

operacin

Cada de presin relativamente baja

Las limitaciones de temperatura y presin dependen nicamente de los materias de construccinColeccin y disposicin en seco

Requisitos espaciales relativamente pequeos

-->Inconvenientes

Eficacias bajas particularmente para partculas < ma 10

No se pueden manejar materiales pegajosos o aglomerantes


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Las unidades de alta eficacia pueden tener cadas de presin altas

C.- Lav ado res d e partcu las Ven tur i

Los lavadores Venturi usan un flujo lquido para eliminar las partculas slidas del gas.El objetivo es la eliminacin de partculas slidas de menor tamao y la eliminacin de partculas

gaseosas. Su mecanismo consiste en poner en contacto la corriente de gas con el lquido. Elmecanismo de captacin predominante es el impacto inercial y la difusin debida al movimientobrowniano. Se aplica en partculas de entre 0001 y 20 micras.

En resumen, se trata de proceso en el que las partculas de polvo son transferidas desde la corrientegaseosa al lquido. El proceso se puede simplemente describir segn el esquema siguiente:a) movimiento del gas + partculasb) las partculas se aproximan a la gotac) las partculas pueden chocar y acumularse en su superficie o penetrar en el interior de la gotaNormalmente un lavador Venturi se aplica en el control de problemas de contaminacin donde serequieren elevadas eficiencias para partculas de dimetro menor de 2 micras.

-->Ventajas:

Separacin de partculas-gases

Requiere poco espacio

Bajo coste de implantacin

Depura corrientes de elevada T y H

No es fuente de polvos secundarios

Capacidad para conseguir elevadas eficiencias con partculas de pequeo tamao

-->Inconvenientes:

Depuracin del agua


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La corriente gaseosa tiene un elevado grado de humedad

Mayores prdidas de carga

Problemas de corrosin

Elevados costes de mantenimiento

Necesidades energticas elevadas

Dispositivos: Torres pulverizadoras o de espray, lavadores con lecho de contacto y lavadores venturi.Entre los ms empleados destaca el Bioscrubber, el cual est formado por:

- Scrubber: El gas contaminado fluye en contracorriente de la fase acuosa alimentada, en donde seorigina una eliminacin de los contaminantes y del O2 de la fase gas a la fase acuosa por absorcin.El tiempo de contacto es corto.

- Biorreactor: La fase acuosa enriquecida en contaminantes y O2 se pasa a un biorreactor donde seproduce la descontaminacin biolgica.

- Tanque de sedimentacin: Sirve para separar biomasa del efluyente lquido limpio.

D.- FiltracinEl sistema de filtros consiste en hacer pasar una corriente de gases cargados con partculas de polvoa travs de un medio poroso donde queda atrapado el polvo.El filtro de mangas ha sido uno de los ms utilizados durante los ltimos aos, ya que pueden tratargrandes volmenes de gases con altas concentraciones de polvo.Con este tipo de equipos pueden conseguirse rendimientos mayores del 99%, independientementede las caractersticas de gas, haciendo posible la separacin de partculas de un tamao del ordende 0.01 micras.Conforme pasa el gas, la capa de polvo depositado sobre el material filtrante, que colabora en elproceso de interceptacin y retencin de partculas de polvo, se va haciendo mayor, aumentando laresistencia al flujo y la prdida de carga, lo que obliga a disponer de mecanismos para la limpiezaautomtica y peridica del filtro.Hoy en da, el filtro cermico ha adquirido una mayor importancia en los procesos de depuracin degases. La eficacia filtrante de este tipo de filtros es muy cercana al 100%, excepto si las partculasson de tamao submicrnico en su mayor parte, o el tamao del grnulo o fibra que forman el filtrocermico es grande.

El objetivo es la eliminacin de partculas, y su mecanismo es de dos tipos:1. Mecanismos de captacin: Impacto y Tamizado2. Colmatacin: aumento de la DH y ligero aumento del rendimiento

Se aplica para eliminar partculas de entre 001 y 100 micras Hay varios criterios para la eleccin del filtro a usar:-Temperatura del gas-Caractersticas fsicas y qumicas de las partculas-Composicin qumica del gasDispositivos:Dependiendo del filtro:Filtros monocapa y filtros multicapa.Dependiendo de la del gas:Alimentacin inferior, alimentacin superior y alimentacin exterior.


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-->Ventajas

Elevada eficiencia de retencin para todo tipo de partculas

Relativamente insensibles a fluctuaciones de la corriente de gas

El material se recupera seco para usos posteriores o eliminacin final

La corrosin de los componentes no es un problema importanteOperacin relativamente sencilla

Los filtros estn disponibles en un gran nmero de configuraciones, dimensiones, etc. para cumplir

los requisitos de cualquier instalacin

-->Inconvenientes

Temperaturas superiores a 290 C requiere filtros metlicos o minerales refractarios que se

encuentran en fase de desarrollo o son muy caros

Necesidad de mantenimiento (cambio de las mangas, limpieza, etc.)

La vida de los filtros puede ser corta

Alta prdida de carga

Corriente de gas hmeda puede causar tortas perjudiciales o tapones del filtro.

E.- Precipitad or es elec tro esttico s


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El objetivo es eliminar partculas, y su mecanismo se basa en hacer pasar la corriente contaminanteentre dos placas con una elevada diferencia de potencial (30-100 kV). El precipitador electroestticose suele construir alternando placas y alambres. Se establece una diferencia de potencial decorriente directa (de 30 a 75 kV) entre las placas y los alambres, lo que causa la creacin de uncampo inico entre ellos. Cuando el gas cargado de partculas pasa entre el alambre y la placa, losiones se fijan a las partculas y les confieren una carga negativa. Entonces las partculas migranhacia la placa con carga positiva, donde se adhieren. Las placas de agitan en intervalos frecuentes, ylas partculas aglomeradas en la lmina caen en una tolva.

El proceso de precipitacin consta de tres etapas fundamentales1. Carga electrosttica de las partculas2. Recoleccin de partculas sobre las placas del precipitador3. Evacuacin del material recolectadoLos precipitadores electrostticos estn especialmente indicados en los casos que requieran unaelevada eficacia de tratamiento de grandes caudales de gases con partculas pequeas en su seno ycon temperaturas elevadas (hasta 700 C). La prdida de carga de la corriente gaseosa es muypequea en comparacin con la de otros equipos, situndose en torno a 2-12 mm de columna deagua. Por el contrario, los costes de inversin son elevados y la operacin es compleja. Estos sonlos equipos que se utilizan, hoy en da, en centrales trmicas de carbn y en cementeras. Tambintiene una aplicacin extendida en la industria qumica en general.

Fuente: Ciencia y tecnologa del medio ambiente (Antonio Eduardo Palomares Gimeno, MaraTeresa Montas Sanjun y Jos Antonio Mendoza Roca)Ingeniera y ciencias ambientales (Davis - Masten)

Fuente: Apuntes de la asignatura de Contaminacin Atmosfrica de la Universidad de GranadaControl de la Emisin de Partculas

COMBUSTIN EN LECHO FLUIDO A PRESIN

Segn Vicente Perall I.I. Centro de I+D. Babcock & Wilcox Espaola, S.A.en su artculo de la revistaIngenieria Quimica de mayo 1996 "el 90% de las centrales trmicas o ms espaolas utilizan carbncomo combustible, con las consecuencias que eso conlleva. Sin embargo en la actualidad se intentacompaginar el uso del carbn con el medio ambiente, mediante la promocin de tecnologas de uso


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limpio del carbn

Una de estas tecnologas, es la combustin en lecho fluido a presin, y ms en concreto lamodalidad de lecho burbujeante, ya que las dems an estan siendo estudiadas. Este mtodo estasiendo aplicado en la central trmica de Escatron, Zaragoza, la cual pertenece a E.N.D.E.S.A

Se ha conseguido un aumento en el rendimiento del proceso de produccin de energa elctrica enun 12-14%, gracias a la expansin de los gases de combustin en una turbina de gas que se integra

en un ciclo combinado con una turbina de vapor que se mueve con el vapor generado. Lacombustin se realiza a una presin de 12 Bar

Ventajas:

Reduccin de emisiones SO2 provenientes del combustible utilizado, permitiendo quemarcombustibles con altas proporciones de azufre y no sobre pasar los lmites impuestos por lalegislacin, sin necesidad de utilizar equipos de reduccin adicionales.

Las bajas temperaturas necesarias para el proceso (860 C) permiten abaratar el proceso al permitiraadir al lecho materiales de bajo costo como calizas, y que adems retengan azufre. De esto

sacamos otra ventaja, ya que se prescinde del lavado posterior de gas, lo que conllevaba msequipos, prdidas de rendimiento, y ms coste en la generacin.

La baja temperatura utilizada adems contribuye a la disminucin de la formacin de NOx, pero elefecto es mnimo

Aumento del rendimiento del procesoAumento del tiempo de residenca, debido al aumento de la densidad del gas, la disminucin de lavelocidad de fluidificacin y el aumento en la profundidad del lecho. Esta ventaja implica adems elque se absorba mayor cantidad de SO2

La mayor densidad del gas reduce el tamao de la caldera

Es posible variar el diseo de las plantas trmicas al variar factores como la velocidad defluidificacin, variar el flujo de gas del compresor de la turbina eliminando o aadiendo capas almismo,y entre otros, el tamao de los bancos de tubos de la caldera."

Fuente: Revista INGENIERIA QUIMICA - MAYO 1996Articulo: Combustin limpia y eficientedesarrollo de la combustin en lecho fluido a presin en Espaa, Vicente Perall I.I. Centro de I+D.Babcock & Wilcox Espaola, S.A

DEPURACION DE LOS GASES DE CHIMENEA

Segn la revista Ingieneria quimica y su artculo INGENIERIA QUIMICA : ABRIL 1995: DEPURACION DE EMISIONES ATMOSFERICASINDUSTIALES/MAYO 1996: DESULFURACION DE GASES DE COMBUSTION/*FEBRERO1998: LOS FILTROS CERMICOS EN LA LIMPIEZA DE GASES CALIENTESCONTAMINADOS/MARZO 1995: REDUCCION CATALITICA SELECTIVA DE LOS NO.X CON

AMONIACO .La produccin de energa elctrica por combustin a altas temperaturas de combustibles fsiles,utilizando aire como comburente, produce gases que contienen xidos de nitrgeno (NO y NO2


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llamados NOx ) y xidos de azufre (SO2 )Estos gases, emitidos a la atmsfera, pueden ocasionar daos al ecosistema y son muy agresivospor su carcter cido, por ello es necesario controlar las emisiones de estos gases a partir de unaserie de tratamiento para la eliminacin tanto de los NOx , como del SO2.

Desulfuracin de gases de combustinLa legislacin medioambiental ha endurecido los lmites de emisin de SO2 de las grandes

instalaciones de combustin en la Unin Europea, lo que afecta sobre todo a las centrales trmicas.Por ello, la eleccin de la tecnologa de desulfuracin de los gases de combustin es de la mximaimportancia en una central trmica

- Un tipo de proceso de desulfuracin de los gases de chimenea es la tecnologa de la calizahmeda, en el que se convierte el SO2 de los gases de chimenea en yeso. Se consigue un altogrado de desulfuracin

- Otra nueva tecnologa sera un proceso biolgico de desulfuracin de gas de chimenea, medianteel cual al final del proceso, el SO2 de los gases de chimenea se convierten en azufre puro. Seconsiguen rendimientos de hasta un 98%

Reduccin cataltica de los NOX con NH3La creciente contaminacin por los NOx (NO y NO2) ha decidido a las naciones ms avanzadasindustrialmente a limitar las emisiones por focos emisores fijos.Para el control de las emisiones de NOx se utilizan tcnicas que pueden agruparse en dos tiposprincipales:

- Tcnicas de control de la combustin, denominadas primarias por las que se acta sobre elquemador o sobre la cmara de combustin, para reducir la formacin de NOx en caldera.- Tcnicas de tratamiento de los gases de combustin o tambin denominadas secundarias que, asu vez, pueden efectuarse en hmedo o en seco

Entre las tcnicas de tratamiento en seco de los gases de combustin, la ms utilizada, por suelevada eficacia y selectividad, es la reduccin cataltica selectiva (SCR) de los NOx, utilizando comoagente reductor amonaco, en presencia de un catalizador apropiado. Este mtodo se basa enreducir los NOx mediante la obtencin de nitrgeno y agua como productos finalesConfiguracin del procesoEl reactor cataltico se coloca detrs del economizador, porque permite aprovechar el hecho de quelos gases de combustin abandonan el economizador a una temperatura cercana a la defuncionamiento ptimo de los catalizadores comerciales (300 - 400C)

Adems, el abatimiento de las partculas se efecta en fro mediante precipitadores electrostticossituados despus del precalentador del aire de combustin. En consecuencia, para evitar

obstrucciones por las cenizas y minimizar la erosin, debern utilizarse catalizadores que presentenuna apertura de canal suficientemente grande y disponer del flujo en forma vertical descendente.Por otra parte, para evitar la formacin de depsitos de sulfato de amonio en las partes fras delreactor, el amonaco sin reaccionar debe quedar en un nivel bajo y la oxidacin de SO2 a SO3 debeser mnimaCatalizadores.En los procesos de NOx-SCR se utilizan diversos tipos de catalizadores que difieren en sucomposicin qumica. Uno de los ms empleados es el catalizador a base de xidos metlicos,debido a que presentan una mayor resistencia al envenenamiento por azufre.

Tecnologías para el control de la contaminación atmosférica (1)

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