Héctor Miguel Morales Hernández - IPN SEPI - M. en I. Ricardo Contreras Contreras - Calidad de Aire - Trabajo resúmenes - 30/11/15

MÉTODOS DE CONTROL DE EMISIONES.

1.- CONDENSACIÓN.

La condensación es el cambio en la materia de una sustancia a una fase más densa, como por el ejemplo de gas (o vapor) a líquido. La condensación generalmente ocurre cuando un vapor se enfría, pero también puede ocurrir si se comprime( es decir, si aumenta la presión) o se somete a una combinación de refrigeración y compresión. Al vapor que ha sido condensado de un líquido se le llama condensado. El dispositivo o la unidad donde se condensan los vapores en el líquido se llama condensador. Los condensadores se usan en intercambiadores de calor que tienen diversos diseños y tamaños.

Tipos:

a) Condensador de Contacto: En el control de la contaminación se emplean condensadores de contacto donde el gas hace contacto con un líquido frío.

b) Condensador de Superficie: Son intercambiadores de calor que están especialmente diseñados para condensar el vapor sobrecalentado de las turbinas de condensación. Operan condensando el vapor en vacío incrementando así la eficiencia de la turbina. Son utilizados usualmente para generación de energía (Turbo generadores) o turbo compresores y son hallados en diversos mercados.

Ventajas:

Las ventajas de los depuradores por condensación incluyen:

Capacidad para manejar polvos inflamables y explosivos con poco riesgo.

Capacidad para manejar materia particulada fina.

La eficiencia de recolección puede ser variada.

Los gases corrosivos y polvo pueden ser neutralizados.

Desventajas:

Las desventajas de los depuradores por condensación :

El líquido efluente puede crear problemas de contaminación del agua.

El producto de desecho se recolecta en húmedo.

Alto potencial para problemas de corrosión.

Se requiere protección contra el congelamiento.

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El gas de salida puede requerir recalentamiento para evitar una pluma visible.

El material particulado recolectado puede estar contaminado, y puede no ser reciclable.

La disposición de residuo fangoso puede ser muy costoso.

2.- PRECIPITADORES ELECTROESTÁTICOS

Éste método se basa en la mutua atracción entre las partículas con una carga eléctrica y un electrodo colector de polaridad opuesta. La configuración de un precipitador electrostático consistente en una serie de cables verticales colocados entre placas colectoras paralelas. Las placas son llevadas a tierra y los cables se cargan con un voltaje (negativo) muy alto. Los cables o alambres están cargados de 20 a 100 kV.

Características:

Remueven partículas de 0.05 y 200 µm Gasto volumétrico 100 a 4,000,000 pie3/min Eficiencia colectora de 98-99% Caída de Presión: 0.01 a 0.05 pulgadas de agua. Temperaturas de los gases: hasta 450°C. Presiones: Hasta 150 lb/pulg². Uso extensivo en el campo de la generación de energía

Representación esquemática de una sección horizontal tipo de un precipitador electrostático.

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Ventajas:

• Capacidad para manipular grandes volúmenes de gas;

• Altas eficiencias colectoras aún para partículas de tamaño de los submicrones (pueden superar incluso el 99%);

• Bajo consumo de energía;

• Bajas pérdidas de presión;

• Capacidad para operar con gases a temperaturas relativamente altas.

Desventajas:

• Alto costo de instalación inicial;

• Sensibilidad a las variaciones de carga de partículas y a los flujos de gas;

• Ocupan una gran cantidad de espacio.

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3.- CICLONES

Son sistemas que utilizan la fuerza centrífuga para aumentar la velocidad de sedimentación de las partículas. Debe notarse que las partículas más pequeñas pueden ser arrastradas por la corriente de aire ascendente de modo que este dispositivo suele ser más efectivo para la remoción de partículas no muy pequeñas (Ø > 10µm) por lo cual también se usan como pre tratamientos.

Función:

• Los ciclones operan creando un doble vórtice al interior del dispositivo.

• En la parte inferior del ciclón la corriente de aire asciende a través del centro del ciclón saliendo por la parte superior

• Las partículas son llevadas por la fuerza centrífuga de la corriente de aire entrada a las paredes del dispositivo.

• Las partículas son llevadas por la fuerza centrífuga de la corriente de aire entrada a las paredes del dispositivo.

• La forma cónica del ciclón permite que las partículas se deslicen hasta la parte inferior y sean recolectadas en una tolva.

Ventajas:

Bajos costos de capital.

Falta de partes móviles, por lo tanto, pocos requerimientos de mantenimiento y bajos costos de operación.

Caída de presión relativamente baja, comparada con la cantidad de partículas removidas.

Las limitaciones de temperatura y presión dependen únicamente de los materiales de construcción.

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Colección y disposición en seco.

Requisitos espaciales relativamente pequeños.

Desventajas:

Eficiencias de recolección de partículas suspendidas totales relativamente bajas, particularmente para partículas menores de 10 µm.

No pueden manejar materiales pegajosos o aglomerantes.

Las unidades de alta eficiencia pueden tener altas caídas de presión.

Características de Diseño:

Caudal de aire: los caudales típicos de gas para unidades de un solo ciclón son de 0.5 a 12 m3/s.

Temperatura: las temperaturas del gas de entrada están limitadas únicamente por los materiales de construcción de los ciclones y han sido operados a temperaturas tan altas como 540oC.

Concentración de partículas: las concentraciones típicas de partículas en el gas van de 2.0 a 230 g/m3 a condiciones de referencia.

4.- CÁMARAS DE SEDIMENTACIÓN

Las cámaras de sedimentación emplean la fuerza de gravedad para remover partículas sólidas. El flujo de gas ingresa a una cámara donde disminuye la velocidad del gas. Las partículas más grandes caen del flujo de gas en una tolva.

Aunque las cámaras de sedimentación se utilizan para el control de partículas con diámetros aerodinámicos superiores a 10 µm, la mayoría de los diseños solamente atrapan de manera efectiva partículas con diámetros superiores a 50 µm , aproximadamente.

Separación de

partículas

Fuerza de gravedad

Fuerza viscosa

Trayectoria de la partícula

Gas

sucio

Gas

limpio

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Eficiencia:

La eficiencia de colección de las cámaras de sedimentación varía en función del tamaño de partícula y evidentemente del diseño de las mismas. La eficiencia de estos equipos es mayor para partículas grandes o densas; partículas que verifican que su velocidad límite es de al menos 13 cm/s y, de tamaños superiores a 50 µm que se pueden ver reducidos hasta 10 µm si el peso específico de la partícula es alto.

Ventajas:

Bajos costos de capital Costos de energía muy bajos No hay partes móviles, por lo que presentan pocos requerimientos de mantenimiento

y bajos costos de operación. Baja caída de presión a través del equipo El equipo no esta sujeto a la abrasión, debido a la baja velocidad del gas. Proporciona enfriamiento incidental de la corriente de gas. Las limitaciones de temperatura y presión dependen únicamente de los materiales de

construcción. La recolección y disposición tiene lugar en seco.

Desventajas:

Eficiencias de recolección de partículas relativamente bajas, particularmente para aquellas de tamaño menor a 50 μm.

No puede manejar materiales pegajosos o aglutinantes Gran tamaño físico

Aplicaciones:

Son particularmente útiles en industrias, en las que es necesario enfriar la corriente de gas antes de continuar con otros tratamientos. Y a pesar de las bajas eficiencias de recolección, las cámaras de sedimentación han sido muy utilizadas

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5.- LAS RADIACIONES.

Las radiaciones forman parte del mundo en que vivimos La humedad ha estado siempre expuesto a radiaciones visibles e invisibles que proceden de las materias existentes en todo el universo.

Clases de radiaciones

Las radiaciones naturales son las existentes en el medio en que vivimos; provienen de la tierra y del espacio exterior. En la tierra hay minerales que emiten radiaciones y del espacio exterior nos llegaran las radiaciones procedentes del sol y de las estrellas. Provienen de

Las radiaciones cósmicas que nos vienen de fuera de la tierra. Los elementos llamados radiactivos se encuentran incluso en los materiales con los que se

fabrican las casas en las que vivimos, en el aire que respiramos, en el agua que bebemos, en los alimentos que tomamos.

Los elementos que forman el cuerpo humano, principalmente en potasio y carbono.

Se llaman radiaciones artificiales a las que provienen de fuentes creadas por el hombre tales como aparatos de televisión, relojes con esferas luminosas, aparatos de radiografía utilizados en medicina. Los aparatos de radiografía, son las fuentes de las que mayor cantidad de radiación recibimos.

La radiación consiste en un raudal de partículas como esferas pequeñísimas electrizadas, alfa y beta u ondas que salen del interior de las substancias gamma.

Detención y medidas de las radiaciones.

Los efectos de las radiaciones sobre el cuerpo humano se observaron poco después de descubrir los rayos X, como consecuencia de exposiciones prolongadas, debida a la falta de conocimientos sobre dichas radiaciones.

Los años de experiencia con los rayos X, el radio de los experimentos con animales han permitido obtener datos relacionados con la cantidad que se puede tolerar sin que se produzca ningún daño aparente o detectable.