NNERSIDAD DE ORIENTE NUCLEO DE ANZOATEGUI

ESCUELA DE INGENLER~A Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE INGENIER~A QU~MICA

EVALUACIN DE LAS OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE CATALIZADOR SOBRE EL AMBIENTE DE TRABAJO Y

CONDICIONES LABORALES EN UNA PLANTA DE CRAQUEO CATAL~TICO FLUIDIZADO

REALIZADO POR: MERZOILY GAMBOA ALBINO

TRABAJO DE GRADO PRESENTADO COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL T ~ O DE LNGENIERO QU~MICO

BARCELONA, OCTUBRE DE 2009

UNIVERSIDAD DE ORIENTE NCLEO DE A N ~ A T E G U I

ESCUELA DE INGENIER~A Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE INGENIER~A QU~MICA

EVALUACION DE LAS OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE CATALIZADOR SOBRE EL AMBIENTE DE TRABAJO Y

CONDICIONES LABORALES EN UNA PLANTA DE CRAQUEO CATALTICO nuIDIZADo

ASESORES:

/ (Asesor acadmico) (Asesor industrial)

BARCELONA, OCTUBRE DE 2009

UNIVERSIDAD DE ORIENTE NfJCLE0 DE A N ~ A T E G U I

ESCUELA DE MCENIE~A Y CiENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE JNGENIR~A ~ULfhilc~

EVALUACI~N DE LAS OPERACIONES DE TRANSFERENCIA DE CATALIZADOR SOBRE EL AMBIENTE DE TRABATO Y

CONDICIONES LABORALES EN UNA PLANTA DE CRAQUEO C A T A L ~ C O FLUIDIZADO

- -

(Jurado principal) (Jurado principal)

(Asesor iadcrnico)

BARCELONA, OCTBRE DE 2009

De acuerdo al Articulo 44 del reglamento de trabajos de grado de la Universidad de Oriente:

"Los Trabajos de Grado son de exclusiva propiedad de la Universidad de Oriente y slo podrn ser utilizados para o w s fines con el consentimiento del Consejo de Ncleo respectivo, el cual lo participar al Consejo Universitario".

DEDICATORIA

A Dios Todopoderoso A mis padres y abuelos A mis hermanos, tios y primos A mi novio Sahl A mis amigos

AGRADECIMIENTO

A Dios todopoderoso, por estar siempre a mi lado, por cuidarme en todo momento y por llenarme de sabidura, de fuerza y mucha paciencia. Me llevaste siempre sobre tus hombros, eres mi luz y mi camino.

A mis padres: Zoilo y Mercedes, que con su sacrificio y esfuem me brindaron la posibilidad de formarme acadmicamente y cumplir mis metas, para as lograr hacer de mi lo que soy hoy en da, esto es gracias a ustedes. Gracias por todo.

A mis h e m o s Zoilo, Jos y mi sobrina Zoileth, a mi abuela y a todos mis tios, tias, primos, primas, que forman parte de mi gran h l i a y que siempre estn alli en el momento justo y necesario como una familia unida

A Sal, por su amor, apoyo, colaboracin y por estar en las buenas y malas a mi lado, acompandome y compartiendo muchos momentos bonitos de mi vida. Gracias rey 0.

A la Universidad de Oriente Ncleo de Anmategui, institucin donde realice mi formacin acadmica, en especial al departamento de Ingeniena Qumica.

A PDVSA por pennihrme realizar mis pasantias de grado en sus instalaciones y brindarme las herramientas necesarias, especficamente a la Superintendencia Ambiente e Higiene Ocupacional.

A mis asesores, Osvaldo Ochoa (asesor acadmico) y Robert Rodnguez (asesor industrial) quienes me impartieron gran parte de sus conocimientos y colaboraron de gran manera en la culminacin de mi trabajo de grado.

A todos los profesores del departamento de Ingeniera Qumica. Gracias por compartir y llenarme de conocimientos a lo largo de mi formacin acadmica.

A todos mis buenos amigos y wmpafems. Gracias a todos por tantos momentos de compaerismo y amistad compartidos a lo largo de todo este tiempo.

MUCHAS GRACIAS A TODOS!!!

Merzoily Gamboa A.

CONTENIDO

...................................................................... PORTADA i .. P A G A A S E O S . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 ... PAGINA JURADO - . - . - . - . - . - - . . . . . . . . . . . . 111

RESOLUCIN .-.--.,.,.,.--.--. . - -.--.--- ---.--.-.-. -iv D E D I C A 0 . . . . . . . . ~ . . . . . . . . . ................................ V A G D E C I E O . . ............................... . . . . . - . - V i

.. CONTENIDO ...--.-e.-.---.-- .--.-.----.-.m.- -.-.--..m1 ......... INDICE DE TABLAS ....,.,.-.-..-.-.-.-.--..-. -.-.- .-.-.-.....-.-. -.-.-.- .-.-.-.,-.... - . x

NDICE DE FIGURAS ................................................................ xi ... RESUMEN . . . . . . . . . ....... . . - . - . - - - . - . - . - . - . - . - - . - . m u

CAP~TULO 1 INTRODUC 1

. , . 1.1 Resena histonca de la empresa ................................................................................... 1 1.2 Descripcin de la empresa 1 1.3 Ubicacin de la refinera P 3 1.4 Planteamiento del problema ....................................................................................... 3 1.6. Objetivos ........................ 1.6.1. Objetivo general 1.6.2. Objetivos especficos

2.2.1 Tipos de polvo 2.2.2 Tamafio de las p d c u l

2.2.4. Efectos generales: .................................................................................................... 7 2.2.5. Mecanismos para la recoleccin de polvo 2.2.6. Mtodos de determinacin de cantidad d B Toma de muestras por concentracin del contaminante sobre un soporte ............... 8 B Toma de muestras con filtros 8

......................................................................... Accesorios o selectores de p d c u l a s 9 P Equipos muestreadores de aire o bombas 2.2.7. Equipos de recoleccin de pol 2.2.7.1. Cmara de sedimentacin 2.2.7.2. Separadores de impacto o de choque

................... 2.2.7.3. Separadores de cicln o ciclniws. 2.2.7.4. Separadores mecnicos centrfugo

2.2.7.5. Lavador de particul 12 2.2.7.6. Filtros de lecho granul 14 2.2.7.7. Filtros de air 14 2.2.7.8. Filtros de telao filtros de mang 14 2.2.7.9. Depumdores en seco . . .. . .. . .. . .. ...... . ...... . .. . ....... . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.2.7.10. Precipitadores elcbiws (electrostticos) 2.2.7.1 1. Campanas de exliacci 2.3. Catlisis 2.3.1. Tipos de catlisi 2.3.2. Tipos de catalizador 2.3.3. Catlisis con slidos 2.3.4. Catalizador empleado en la planta de craqueo catalitico fluidizado de la refinena de Puerto La C 21 Caractensticas del catali 21 Caracteristicas de los componentes ................................................................................ 21 2.3.5. Craqueo catalitico tiuidizado (FCC) 23

CAP~TULO 111 27 DESARROLLO DEL PROYECTO ..................................................................................... 27

3.1. Identificacin de los equipos, procesos y procedimientos involucrados en las operaciones de transferencia de catalizador 27 3.1.1 Zona de reacci 27 4 Convertidor o reactor (riser) 27

27 28

./ Bajante.. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... . .. ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... 29 3.1.2. Sistema de almacenamiento de catalizador ........................................................ 29 3.2. Determinacin de las reas afectadas por emisiones de catalizador ..................... 30 3.3. Estimacin del nivel de riesgo de expsicin a polvos de catalizador en las instalaciones y puestos de trabajo en FCC ................................................................... 3 1 3.3.1 .Estimacin de la intensidad de exposici 3 1 3.3.2 ...... Nivel de exposicin con respecto al cargo que desempean los empleados en

FCC ................................................................................................................................... 32 3.3.4.Nivel de nes 3.4.Medicin de transferencia de catalizador en la planta FCC 4 Distribucin de 4 Cantidad de puntos de muestre0 seleccionados .......................................................... 35 4 Procedimiento para la toma de mues 35 4 Procedimiento para la determinacin del caudal real, para polvos totales. .............. 36 4 Determinacin de las concentraciones .............. ... . ...................................................... 39

J La exposicin ponderada de los trabajadore 43 J Poblacin establecida para el muemeo 44 J Procedimiento para la toma de muestr 45 J La exposicin ponderada de los trabaj 47

3.6. Proposicin de las medidas de control necesarias para la reduccin de las emisiones y10 la exposicin de los trabajadores a polvos de catalizador, hasta valores de referencia aceptables dentro de los niveles tcnicos de referencia de exposicin

4.1. Determinacin de las reas afectadas por emisiones de catalizador ..................... 49 4.2. Estimacin el nivel de nesgo de exposicin a polvos de c d z a d o r en FCC ...... 53 4.3. Medicin de las concentraciones de polvo total y respirable en el rea de transferencia de catalizador en la planta FC 56 4.4 Determinacin del personal que, de acuerdo a la norma COVENIN 2253, esta ocupacionalmente expuesto 4.5 Proposicin de las emisiones y10 la exposicin de los trabajadores a polvos de catalidor, hasta valores de referencia aceptables dentro de los Niveles Tcnicos de Referencia de Exposicin (NTRE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , , , . . . . . . . . . . . . . . . 5 9 4.6 Conclusiones .............................................................................................................. 65 4.7 Recomendaciones

NORMAS Y FICHAS DE SEGURIDAD UTLLIZAD

ANEXO A.2. Ficha de seguridad del Caoln ................................................................. 72 ANEXO A.3. Ficha de seguridad del oxido de magnesi 73 ANEXO A.4. Ficha de seguridad del oxido de alumini 74 ANEXO A.5. Ficha de seguridad del oxido de calci 75 ANEXO A.6. Norma para la determinacin de polvos totales NSHT 0500 ................ 76 ANEXO A.7. Concentraciones ambientales permisibles de sustancias quimicas. Norma COVENIN 2253. ................................................................................................ 77 ANEXO A.8. Norma para la detenninacin de polvos respirables NSHT 0600. ....... 79 ANEXO A.9. Descripcin del nivel de nesgo y tipo de accin correspondiente. ..... 80 ANEXO A.lO. Diagrama de flujo de FCC. ....................................................... ........... 8 1

METADATOS para trabajos de grado, tesis y ascenso ................................................... 82

lNDlCE DE TABLAS

TABLA 2.1. Resumen de los filtros y sus caracteristicas 16 TABLA . 2.2. Propiedades de los principales materiales de tela para filtros de bolsa ........ 17 TABLA 3.1 Categoria de exposicin de acuerdo a los niveles de contacto con el

TABLA 3.3. Valores de mediciones de caudales iniciales y finales para muestreo ambiental .................................................................................................................................... 38 TABLA 3.4. Valores de caudal establecido para el muestreo y volumen calculado ............ 39 TABLA 3.5. Pesos iniciales y h a l e s de los filtros empleados para el muestreo ambiental . .................................................................................................................................................... 40 TABLA 3.6 Pesos iniciales de los blancos empleados para el muestre0 ambiental ............. 41 TABLA 3.7. Pesos finales de los blancos empleados para el muectreo ambiental ............... 42 TABLA 3.8. Valores de las concentraciones de polvo obtenidas en el muestreo ambiental .

TABLA 3.9. Valores de caudal establecido para el muestreo y volumen calculado ............ 47 TABLA 3.10. Valores de las concentraciones de polvo obtenidas en el muestreo personal .

...... TABLA 4.1. Resultados obtenidos de la entrevista realizada a los empleados de FCC 53 ............. TABLA 4.2. Valores mximos de concentracin para polvo ambiental y personal 56

TABLA 4.3. Valores de concentracin. que superan el valor lo establecido por la norma COVENIN 2253 ....................................................................................................................... 56 TABLA 4.4. Horario, tiempo y fecha durante la cual se desarroll el muestre0 ................. 57

............. TABLA 4.6. Valores mximos de concaitracin para polvo ambiental y personal 58 TABLA 4.7. Valores de concentracin, que superan el valor lo establecido por la noma COVENIN 225 9 TABLA 4.8. 3

INDICE DE FIGURAS

FIGURA 1 .1 . Dieta y productos de la refinera Puerto La Cruz 2 FIGURA 1.2. Ubicacin geogrfica de la refinera Puerto La Cruz. ...................................... 3

................................................................ FIGURA 2.1. Cassette con sopone y filtro de tefln 9 FIGURA 2.2 Bombas de aspiracin de alto caudal. FIGURA 2.3. Separador de cicln gas-slid FIGURA 2.4. Diseos de filtro de tela ...................................... FIGURA2.5. Modelo de pecipitador de plac FIGURA 2.6. Sistema de precalentamiento de la Refinera de Puerto La C FIGURA 2.7. Diagrama repre FiGURA 2.8. Ubicaci6n de la planta de Craqueo Catalitico Fluidizado en la refineria

FIGURA 3.3 Nivel de riesgo FIGURA 3.5. Montaje del cassette para el muestreo personal y ambiental. ........................ 35 FIGURA 3.6. Equipo de recoleccin de polvo total 36 FIGURA 3.6 Montaje del equipo para muestre0 personal. ................................................... 46 FiGURA 4.1 Zonas donde hay presencia de emisiones visibles de polvos de catalizador en FC 49 FIGURA 4.2 Silenciador del sistema de succin de catalizador a la tolva F-8. .................. 50 FIGURA 4.3. Recolector del sistema de succin de la tolva F-8 de FCCr. .......................... 5 1 FIGURA 4.4. Drenaje lndustnal donde se libera el catalizador proveniente del recolector

........................................................................................................................ de la tolva F -8.. 5 1 ....... FIGURA 4.5 Camin recolector de catalizador gastado, para ser retirado de la planta 52

FIGURA 4.6. Chimenea del convertidor de FC 53 FiGURA 4.8. Efectos sobre la salud a causa del nivel de exposicin de los trabajadores en

........................ 55 FIGURA 4.10. Dimensiones del ciclo

RESUMEN

La "evaluacin de las operaciones de transferencia de catalizador sobre el ambiente de trabajo y condiciones laborales en una plana de craqueo catalitico fluidizadon,se realiz, mediante una investigacin de campo y documental que en primera instancia siM para la identificacin de los equipos, pmcesos y procedimientos involucrados en las operaciones de transferencia de catalizador, que permitieron determinar las reas afectadas por emisiones de polvo a travs de la metodologia empleada por las normas de higiene ocupacional de PDVSA, para estimar el nivel de riesgo de exposicin, que result alto.

El objetivo de este trabajo es pmponer medidas de control que disminuyan las emisiones y10 exposicin de los trabajadores a polvos de catalizador, se realiz a travs, de las mediciones de las concentraciones de polvos totales y respirables, apoyado en los mtodos que dicta las normas NSHT 0500 y 0600, que determina el personal expuesto en el rea de trabajo, con la finalidad de llevar los valores de concentracin de emisiones directas al ambiente por debajo a los establecidos por el decreto ambiental 683 y las concentraciones personales y el ambiente de. trabajo que se rigen por la norma COVENN 2253.

Los valores de concentracin obtenidas violan la norma COVENIN 2253, tanto ambientales como personales, los das en los que se realiz transferencia de catalizador fresco al regenerador y retim de catalizador gastado. Por lo cual se determin que las deficiencias en estos pmcesos hacen que ocurra este incremento en las concentraciones, ya que los dias que no hubo ransferencia de catalizador los niveles de concentracin se encontraron dentro de los parmetros aceptados por la norma

Las medidas propuestas a nivel de disefio para la reduccin del riesgo a emisiones de polvo de catalizador es la aplicacin de equipos recolectores de polvo, un cicln a la salida de la chimenea de reactor, un filtro de tela a la salida del silenciador de la tolva F-8 y el cambio del sistema de vapor empleado para Buidim el catalizador y poderlo trasladar de la tolva F-8A a la tolva F-8, por soplado de aire.

1.1 Resea histrica de la empresa Petrleos de Venezuela S.A. (PDVSA), fue creada por decreto presidencial N01.123 el 30 de agosto de 1975 para asumir las funciones de planificacin, coordinacin y supervisin de la industria petrolera nacional al concluir el proceso de restablecimiento de las concesiones de hidrocarburos a las compaas extranjeras que operaban en territorio venezolano.

Durante sus primeros aos de operacin, PDVSA inici sus acciones con 14 filiales (finalmente seran tres: Lagovm, Maraven y Corpovm) que abcohiemn las aaividades de la concesionarias que estaban en Venezuela Dentm de esta fase, tambin inicia operaciones en 1976, el Instituto Tecnolgico Venmlano del Petrleo (lntevep), destinado a efectuar los estudios e investigaciones necesarias para garantizar el alto nivel de los productos y procesos dentro de la industria petrolera Igualmente, dos aos ms tarde se crea Pequiven Pehuquimica de Venezuela S.A., dirigida a organizar el negocio de la produccin petroquimica.

Luego de cinco aos de puesta en marcha del decreto que cre a Petrleos de Venezuela, PDVSA y sus filiales logran avanzar en un proceso de consolidacin en lo que respecta al manejo del negocio pemlem. Lagoven se encarga de las operaciones en el occidente al igual que Maraven y el sur del pas; Corpoven despliega su rea de influencia en el oriente de la nacin.

A mediados de los aos 80, la p ~ c i p a l empresa del pais inicia una expansin tanto en el mbito nacional como mundial, con la compra y participacin en diversas refinenas ubicadas en Eumpa, Estados Unidos y el Caribe. PDVSA logra ser considerada, gracias a su calidad y responsabilidad, como unaempresa confiable.

1.2 Descripcin de la empresa La reneria Puerto La Cruz es uno de los centros de procesamiento de crudo ms importantes de PDVSA e integra un circuito de manufactura del petrleo extraido en los campos de los estados Monagas y Anmtegui. Constituida por tres unidades de destilacin atmosfrica: DA-1, DA-2, DA-3, una unidad de craqueo cataltico fluidizado (FCC), una unidad de alquilacin, una unidad de tratamiento de gases, una unidad de hidrotratamiento de nafta (NHT), una unidad de hidmtratadora de diese1 (HDT), una unidad de conversin cataltica (CCR), dos unidades de fraccionamiento de nafta. Adems cuenta con unidades de tratamiento de m i n a y custica, despojadora de aguas agrias, de servicios industriales, plantas de aguas servida, un terminal marino y un conjunto de tanques para el almacenamiento de crudo y producto.

El craqueo catalitico fluidizado (FCC), de la planta, es uno de los pmcecos fundamentales de produccin, diseado para convertir hidrocarbums de alto peco

(g .. . Capiiulo I. Inlroduccin

molecular (gasleos) en gases olefinicos, gasolina de alto octanaje y combustible diesel. El proceso se lleva a cabo en un convertidor que consta de c u m unidades bsicas:

sistema de precalentamiento, reaccin, regeneracin, tiaccionamiento y recuperacin de gases. Actualmente la planta procesa aproximadamente 15.000 barriles diarios (15 MBD) de gasleos, para producir oleonas, gas combustible, nafta catalitica, aceite liviano, aceite pesado, aceite decantado y coque.

Geogrficamente, esta planta abarca tres reas operacionales: Puerto La C m , El Chaure y San Roque, ubicadas en el norte y centro del estado Anmtegui, con una capacidad nominal para procesar 200 MBD de cmdo en sus tres unidades de destilacin, de los cuales 45% corresponde a cmdo pesado que obtienen 73 mil barriles de gasolina y nafta, 12 mil barriles de kerosnjet, 43 mil barriles de gasoil y 73 mil barriles de residual e insumos que son requeridos para la mezcla de combustibles comercializados en el mercado interno y de exportacin.

Para la distribucin de combustibles al circuito de estaciones de seMcio de los estados Nueva Esparta, Sucre, Monagas, Delta Arnacum, Bolivar, Gurico y Anzoategui, la refinera portea cuenta con el Sistema de Suminisho de Oriente (SISOR).

A continuacin detalles de los procesos que realiza PDVSA: Exploracin y Produccin: es el primer eslabn de la cadena, el cual se ubica aguas arriba del negocio. De esta h e depende el hallazgo de hidrocarburos (gaseosos y no gaseosos) en el subsuelo. Refinacin: proceso que se encarga de la transformacin de los hidrocarburos en productos derivados. Comerciaiizacin: ltimo eslabn de la cadena productiva En esta etapa se establecen las frmulas de precios que reflejan las variaciones del mercado para garantizar precios e ingresos justos para el pueblo venezolano. Gas: con unas reservas probadas por 147 billones de pies cbicos, Venezuela es una de las potencias mundiales del sector de hidrocarburos gaseosos, que sirven de fuente energtica para el pas. La dieta de la refinera es variada, entre los principales cmdos se muestran en la

figura 1.1 los siguientes:

MACO WAX SANiABdPBd)b(41W

' R E l Q m h ' PUERTO L.4 C'RUZ

- ~ --

FIGURA 1.1. Dieta y productos de la refinera Puerto La Cmz. [14]

1 3 Ubicacin de la refineria Puerto La Cruz La refinera Puerto la C w est ubicada en la costa nor-onental del pas, al este de la ciudad de Puerto La Cruz en el estado Anwtegui; tiene facilidades de acceso desde el mar Caribe y est conectada por oleoductos con los campos de produccin de Oriente. La conforman las instalaciones de Puerto La Cruz, El Chaure y San Roque (a 40 km de Anaco, vecina a la poblacin de Santa Ana) estado Anwtegui.

El objetivo principal de esta refinera es realizar procesos de separacin fisica y transformacin qumica que conviertan el cmdo en derivados utilizables para numerosas aplicaciones.

1.4 Planteamiento del problema La planta de craqueo catalitico Buidizado (FCC), de la refinera Puerto La C w , es uno de los procesos fundamentales de produccin, diseada para convertir hidrocarburos de alto peso molecular (gasoleos) en gases olefinicos, gasolina de alto octanaje y combustible diesel; en esta planta se han presentado inconvenientes por presencia de partculas de catalizador dispersas en la misma, pmveniente de fugas o liberacin inadecuada, que

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2.1. Antecedentes del proyeciu En 1980, Paredes [ l] realiz la "Evaluacin de los efectos que causan las partculas

de polvo a los trabajadores en mnas adyacentes a minas de caoli". En ste se detallan los tipos de polvos, tamao de partcula y los efectos nocivos de polvos a la salud, y en l se mencionan los efectos de las partculas de catalizador pulverizado y w n el informe de Paredes se puede hacer una similitud de la sintomatologia.

A diferencia del estudio realizado por Paredes que est referido a polvos minerales de caoln, el presente pmyecto trata de polvos de catalizador que posee caracterisiicas qumicas ms nocivas, relacionndose en la caracterizacin de los polvos de acuerdo con su tamao y como puede afectar este aspecto la salud de los empleados.

En 2001, Diaz, B. [2] present su tesis de grado "Evaluacin del sistema de regeneracin catalitica tluidizad~ con respecto a la conversin obtenida". Diaz realiz un anlisis detallado del sistema de conversin cataitica, lo que lo asemeja al informe realizado actualmente, a diferencia que en el presente estudio se evalan w n la finalidad de detectar y disminuir las Mallas en el sistema de craqueo catalitiw o relacionado a l, mieniras que Diaz lo realiz w n base en la produccin del sistema a nivel de la conversin

En 2008 Surez, S. [3], realiz el "Diseo de un sistema mvil de extraccin de polvo generado durante el proceso de aren&. Este trabaJo siM de guia para el presente informe en el anlisis de mecanismos de recoleccin de polvo, a diferencia que Surez trabajo con un proceso de arenado, que mweja dimetro de partculas mayor que el catalizador empleado en el proceso de craquen caaiitiw en el actual proyecto.

En 2003 Garcia, A. [4], estableci un sistema para la disminucin de niveles de contaminacin por emisiones atmosfricas, donde se determin la concenracin de partculas slidas al igual que en la presente tesis y gases contaminantes de SOz, CO, NOX y E, presentes en hornos de fundicin, y en semejanza al presente estudio se realizaron propuestas de equipos para disminuir las emisiones.

En 2001 Lara, P. [5], present un trabajo para la reduccin de las emisiones de compuestos orgnicos voltiles (COVs), a diferencia del presente estudio que tratas de partculas slidas, pem en comparacin se determin las concentraciones del los contaminantes, pero a travs de balance de masas y no por gravimetria como en la presente tesis.

En 2007 Buonaina, 1. [6], desarroll un proyecto para la reduccin de emisiones de gases (BTEX) que se producen durante el endulzamiento de gas natural y determinaron las concentraciones de los contaminantes a travs del simulador HYSYS.

Cophrio 11. Marco tecirico 2 3 Polvo

Es la dispersin de partculas slidas en el ambiente; cuando stas son ms largas que anchas, son fibras. El polvo es, generalmente, el resultado de la desintegracin mecnica de la materia y se pueden redispersar a partir de la fiaccin sedimentada, o msica, mediante un chom de aire. El polvo est compuesto por particulas mayores de 1 pn (pn =1 micra = 0,001 mm). [7:1

23.1 Tipos de poko Polw total (ahnosferico o ambienrol): partculas de materiales slidos suspendidas en el aire capaces de depositarse en cualquier parte del tracto respiratorio. Polvo respimble o inhalable: partculas slidas suspendidas en el aire, capaces de causar dao cuando se depositan en la regin de intercambio gacmso de los pulmones. t71

23.2 Tamaio de las pa~'cuias Las partculas ms pequeas son ms peligrosas; permanecen ms tiempo en el aire y penetran a los lugares ms profundos de los bronquios. El tamao de las partculas y la capacidad de penetracin pulmonar es el siguiente:

- Mayor a 50 micras. No pueden inhalme - 10-50 micras. Retencin en nariz y garganta - Menor a 5 micras. Penetran hasta el alvolo pulmonar. [8]

2 3 3 . Efectos nocivos del polvo: efectos respiratorios m Neumoconiosis: silicosis, asbestosis, sidemsis, aluminosis, beriliosis, etc.

Cncer pulmonar: polvo conteniendo arsnico, cromatos, nquel, amianto, etc Cncer nasal: polvo de madera y polvo de cuero en industrias de calzado.

m Irritacin respiratoria: bronquitis, neumonitis, enfisema pulmonar, etc. Alergia: asma profesional y alveolitis alrgica extrnseca

m Bisinosis: enfermedad pulmonar por polvos de algodn, lino o camo. = Infeccin respiratoria: polvos conteniendo hongos, virus o bacteria [8]

23.4. Efectos generales: Intoxicacin: el manganeso, plomo o cadmio pueden pasar a sangre una vez inhalados como partculas. Lesiones de piel: irritacin cutnea y dermamsis.

m Conjuntivitis: contacm con ciertos polvos. Dificultad respiratoria [8]

Capihrlo 11. Mamo ierico 2.2.5. Mecanismos Dara la recoleccin de oolvo

Las operaciones bsica para la retencin de polvo por medio de cualquier dispositivo son: la separacin de las parculac transportadas por la corriente gaseosa por deposicin sobre una superficie de recoleccin; la retencin propiamente dicha, sobre la superficie, y la eliminacin del depsito recolectado sobre la superficie para su posible recuperacin o desecho. [9]

2.2.6. Mtodos de determinacin de cantidad de poivo respirable y total El mtodo consiste en hacer pasar a travs de un filtro un caudal de aire establecido, utilizando para ello un equipo porttil. La concentracin de partculas suspendidas en el ambiente de trabajo se calcula a partir del volumen de aire aspirado y la cantidad de polvo recolectado en el filtro, no es ms que la toma de muestras por concentracin del contaminante sobre un soporte. [7]

P Toma de muestras por concentracin &del coniommante sobre un sopoHe. La fijacin y concentracin de los contaminantes sobre soportes constituye la tcnica mas ampliamente utilizada (muestra de campo), la transfomacin qumica y10 fisica de las muestras de campo en el laboratorio posibilita la aplicacin de las tcnicas analiticas (anlisis).

El tipo de soporte debe ser concordante con el estado fisico, naturaleza y comportamiento del contaminante a retener (muestras estables), as mismo debe ser compatible con la tcnica analtica posterior. La calidad de los soportes depender de la capacidad de recoleccin de muestras del orden de microgramos (cantidades pequeas pueden quedar enmascaradas).

Deben poseer una elevada eficacia de retencin y en su posterior anlisis deben ser fcilmente recuperables. Hay tres tipos: soluciones absorbentes, membranas o filtros slidos adsorbentes, en ocasiones pueden ser combinados. 171

P Toma de muestms con filtros: El sistema de captacin sobre filtros se basa en hacer pasar un volumen de aire a travs de un filtro montado en un portaltro o cassette.

La retencin de las partculas del contaminante se produce por fenmenos de tamizado, inercia, gravedad y fue- electrostticas, sobre un soporte material o membrana porosa, denominado filtro.[7]

Fiitro: el tamao de filtro normalmente empleado en la captacin de muestras personales es PVC, fibra de vidno, policarbonato, tefln, plata, etc.), y su tamao de poro es aproximadamente de 37 mm de dimetro.

Cavitulo 11. Marco terico m Soporte: generalmente de celulosa, no es un soporte de ca~tacin. su utilizacin es

bsicamente para sostener y evitar que se arrugue el filtro. En la figura 2.1 se muestra un modelo de soporte para muestra de polvo. [7]

FIC on (71

Porafiltros o cassette: generalmente de poliestireno, puede estar constituido de dos o tres cuerpos o secciones, siendo opcional la eleccin, en general de mayor utilidad es el de tres cuerpos, dado que mejora la distribucin del contaminante y evita colmataciones en el centro. (71

P Accesorios o seiecfores de paaiculas m Cicin: selector de partculas para el muestreo de fraccin respirable. Consiste en

un dispositivo cilindnco y alargado que posee una entrada de aire dispuesta tangencialmente en sentido transversal, as se permite la sedimentacin de las partculas ms gruesas en el fondo y la fijacin de las finas en el filtro superior; deben ser independientes de la orientacin.

m Impactndor en cascada: dispositivo para seleccionar por tamao de partcula y aplicar correctamente los valores PSS-TLV's.

m Captador de padcuias respimbks: de aplicacin en minas. [7]

P Equipos muestreadores de aire o bombas Los muestreadores p e ~ n a l e s de aspiracin, son los instrumentos encargados de hacer pasar un determinado volumen de aire a travs de los soportes de retencin. En la figura 2.2 se muestran modelos de bombas de alto caudal. Deben poseer un sistema de control automtico de flujo que permita regular instantneamente las variaciones del caudal de aire aspirado producidas fundamentalmente por la saturacin del soporte (precisin +/- 5%). Se caracterizan por:

- Reducido tamao (1 kg) -Deben poseer una autonoma de 8 horas

Capihrlo II. Marco terico - Un caudal vanable entre 1 y 5 000 mililikos por minuto (0.02 - 0.5 Umm) Para

caudal bajo y (0,5 - 4,5 U&.) para caudal alto. Su eleccin vendr marcada por el tipo de soporte y las necesidades del mtodo analtico. [7]

FIGURA 2 2 Bombas de aspiracin de alto caudal. [7]

2.2.7. Equipos de recoleccin de poivo 23.7.1. Cmarn de sedimentacin por gmvedad: es el equipo de recoleccin ms sencillo y antiguo que se conoce consta de una cmara en la que la velocidad del gas se reduce considerablemente. permitiendo que el polvo se separe y sedimente por su peso. Su aplicacin industrial est limitada para la separacin de p ~ ' c u l z con tamao superior a las 325 mallas ( 4 3 ~ ) . Las cmaras de sedimentacin emplean la fuerza de la gravedad para separar las partculas ms gruesas. El gas residual entra en una cmara en la que diminuye su velocidad pudiendo sedimentar las partculas ms gruesas y densas en una tolva de recoieccin. Se usan usualmente como tratamiento previo a otros katamientos para eliminar la fraccin ms gruesa del material en suspensin. Son utilizados para la captura de partculas de dimetro mayor de 10 p n , aunque slo atrapan de manera efectiva a pariculas de ms de 50 F.

Las ventajas de estos equipos radican en los bajos costos de mantenimiento (no tienen partes mviles) y de operacin (prdidas de presin mnimas), la baja velocidad del gas no produce abrasin y muy pocas limitaciones en temperatura de operacin y carga residual del efluente. En contra, son equipos de un volumen considerable, no pueden manejar materiales pegajosos, y la baja eficiencia que presentan para partculas medianas y pequeas.

El diseo de estos equipos es muy sencillo, se debe evaluar la velocidad de las partculas en su cada con respecto a la velocidad del gas, de manera que si las partculas tienen tiempo para sedimentar, es decir, recorrer la altura hasta la tolva de recoleccin, en la longitud de la cmara, entonces la partcula quedar atrapada En c m contrario la partcula ser arrastrada por la corriente gaseosa

Para el desarrollo del modelo se admiten las siguientes simplificaciones:

-epwua ap se8 [ap orpawaid pep!goIaA ap iouadns sa3a~ SEFA iop~ un rezw3p apand u01313 un ap asuap pi!dsa pep13ola~ e?

.o!pu la asi!snpai p eiuaum m!3olaa el ap pt3uaZuei quauoduio:, [a anb opoui pi ap u013nqysrpar eun ayns pp1301a~ ns '~01313 [a ua e~auad se8 la opusn3 .ouaiu! opel la ua aiuapuam outauca ope1 la ua aiuapua3sap pi~dsa eun elnqip .

. se8 [a anb la w 'a~qioa alqop un apuaiduicn lap eua3aw e( u01313 un ug .uo!serqe iouau~ eun e sopgauios ugsa sopqnsai saio@ur

np ualans e!3iaq ap soll13uas saloperedas sol o uo13eiuaut1ps ap mq3 se1 'mis e saiouajui mln3pd md ekq nui sa uo~m~cnai ap ei3uai3ga . . el anb sa uo!mip!l ns

'pepaA~18 E[ S-A m1113 eiseq ep~ uo~~das ap e8ygua uo~malm o euay el 'aiuauipnuqeq sepez!lpn uogeiado ap sauo131pum se1 v o8yyua3 uo!mia[a3e el iod epiwusns . . sa puo!mipefi uo!3eialam el anb ua uo~~inuautrpas ap ereuip eun 'auautp!3uasa 'sa u01313 13 'euiaqs aisa ewanui as E.Z mnSg el u3 -oiuanueuamuip ap euor eun e re8a[[ eiseq opmpqsai 'ioperedas (ap iouaula pa~~d 81 e~mq ammldsap E uapuaq o~[od ap mpxpd m[ %!3iam el ap pwp ug 'puua3 mnuaqe eun saaeu e aps saund sem o oun ua 'e~!u~ o e3quq13 murq.3 eun e aiuauip13ua8~~ wuad o~lod ap ope8res se8 la pn3 la ua 'opeaiduia uo!malmai ap od!nba [a sa :soamgna o oqa!a ap gcopwudas -C~TZ

[O [] .sepauinq se[ns,pd ap u013eiedas el emd opeqqn sa mqg ap euiaps un asoas~8 sua~o3 el ap euoi3ahn el ua sepe3o[m semduieui o soiuauiala soun aiqoc anboq:, la iod se8 lap usadas as seln3pd se[ anb sol ua e13iaui ap saropdas ap ase13 eun uos :anboqa ap o apmim! ap saiopsiudw 'TL-TZ

[o 11 'se-nbad sep~gmd u03 ei3ua1sga el mio[am emd sapunuimsap sapni18uol qsn as ou 'sesad qui seln3ymd se1 ap uo!muy![a el se8 lap aua~mqua la emd aua~ureiesaid un 0~03 sopesn uoc aiuauipuuo~ .(sei3uai3ya . . saiotlut se1 ?i!nSasum pn$uo( iokut eun) mdas soureianb anb eln3pred ap opmi la ei3uai3ga el ap (slp . . 1'0 6 E aqua aquamua as pep!mlaA el anb ered uo133as iotlm ppm3 qui e) se8 ap ppne:, lap apuadap uo!miuautq~as ap ereq3 eun ap aua!ureuo!suaui!p la eiaueui qsa aa

.aJaisp uo!m~ua3uos el 'seln3pd se[ opua!uodap ue~ as q8as 'iopeiuauips [ap o8re1 01 E oiad 'uo133as eutsmi eun ua E~EA ou uo!3equa3uo~ el 'anb mausw ap 'o[nw p mln3ipuadiad uo~nas epe3 ua qmpad sa elnaui e7 -

.!S aqua uey3maaui ou se[n3ped ST? - -ep!puadsnsai sa ose3 ua 'opuoj p eSal1 eln3pd eun opusn3 -

.saqaS ap Aal el iod epgai pepam8 el iod epe30~oid pmai pepi3oIaA el iod epeupuaiap aua! sep,pd se[ ap pep!m[aA el ap p3pra~ auauoduim e? -

'puuzgoq aiuauoduirn ns ua 'EUSBJIE anb selna!md se1 med ouicn se8 la eied oiuq 'eieutp el ap aund ~ainblem ua [mi31 sa pepimlaA g - OqPdI OmVH TI q~do3

Q

Capitulo II. Marco teo'rico El uso de los ciclones en serie esti justificado en determinadas circunstancias:

a Cuando el polvo presenta una amplia distribucin de dimetros, que incluyen pariculas inferiores a 10 o 15 p, as como partculas de mayor tamao y posiblemente abrasivas. Se puede utilizar un cicln grande con baja velocidad para la eliminacin de las partculas gruesas, acoplado, en serie, con una unidad multitubular de dimetro inferior.

b. Cuando el polvo est compuesto de partculas finas, pero es muy floculado o tiende a flocularse en un equipo, anterior o posterior, o en el interior de los ciclones

c. Cuando el polvo es relativamente uniforme y la eficiencia del cicln de la segunda etapa no es inferior a la de la primera

d. Cuando la operacin por etapas es critica Se pueden utilizar adems como apoyo ciclones con segunda o incluso tercera etapa [lo]

Salida de gas ..

Entrada d e gas y slido

Salida d e slidos (a)

FIGURA 23. Separador de cicln gas-slido: a) vista lateral, b) vista superior [lo]

22.7.4. Separadores mecnicos centrifugos: se basan en un campo centrfugo que se crea por medio de un elemento rotatorio. En una unidad tpica el extractor o ventilador y recolector de polvo se combinan como una nica entidad.

Las aspas tienen una forma especial para que dirijan el polvo separado hacia una ranura anular que desemboca en la tolva de recoleccin, mienhas que el gas limpio va a la salida. [lo]

22.75. Lavador de paitcuias: constituye un tipo de dispositivo en el que un lquido (habitualmente agua) se utiliza para provocar el arrastre y la retencin de polvos o nieblas.

Captulo II. Marco terico

En los lavadores de partculas, el liquido se dispersa en la corriente de gas en forma de "spray" y las gotitas constituyen el ncleo recolector de las partculas de polw. De acuerdo a las necesidades existen varios tipos de lavadores:

a. Lavadores venturi: es uno de los ms utilizados por su flexibilidad en el diseo y sencillez, pero no son los ms eficientes. En los diseos actuales se utiliza por lo general el flujo vertical descendente de gas a travs de la unidad de contacto e incorpora tres secciones: la primera es una zona de acceco hiuneda o seccin de entrada de pared mojada para evitar la acumulacin de polvo en la seccin de paso hmeda-seca; la segunda consiste en una garganta o estrechamiento del venturi que permite el ajuste de la cada de presin y la tercera un codo inundado situado aguas abajo del ventun y antes de la zona del separador del arrastre, para reducir o evitar el desgaste provocado por la ficcin de las partculas.

b. Depurador de roco autoinducido: constituye una categora especial de lavadores de gas en el que un tubo o ducto de alguna u otra forma configura la zona de contacto gas- liquido. La corriente de gas fluye a alta velocidad a travs de esa zona de contacto, en la que se atomiza el liquido, que luego se recircula, por gravedad, desde la seccin del separador de arrastre en vez de recircularse por medio de una bomba

c. Torre de platos: es un lavador con un liquido pulverizado en coniracomente al gas a depurar en el que se utiliza uno o ms platos para el contacto gas-liquido. El choque sobre estas placas o tabiques no es el mecanismo controlante de recoleccin de las partculas; los principales cuerpos de recoleccin son las gotas de liquido producidas por el paso del gas que fluye a travs de las perforaciones y alrededor de las placas.

d. Lavador de relleno: este tipo de depurador es usado para la adsorcin de gas y tambin se puede emplear para la recoleccin de polvos, pero estn limitados por el posible taponamiento producido por los depsitos de slidos insolubles. Los rellenos utilizados en los lavadores son demasiado grandes para servir como cuerpos recolectores, salvo para partculas muy grandes de polvo. En la recoleccin de partculas h a s , los rellenos sirven bsicamente para crear un flujo turbulento que ayuda a la retencin de las partculas de polvo sobre las gotas. [I 11.

e. Lavadores de lecho mvil: se construyen con uno o ms lechos de esferas de baja densidad que se pueden mover libremente entre las rejillas de retencin, superior e inferior. Los flujos de gas y liquido son en contracomente y los rellenos esfricos se fluidizan mediante el gas ascendente. El movimiento del relleno trata de minimizar su ensuciamiento y el taponamiento del lecho. Los rellenos de esferas suelen ser demasiado grandes para servir como ncleos para la deposicin de partculas h a s de polvo. [I 11.

f. Lavador tipo cicln: los recipientes son de forma de cicln permitiendo una separacin del arrastre. Poseen inyectores dispuestos en las paredes del cicln, con descarga hacia el interior, el contacto gas-liquido se realiza por medio de unas palas que permiten el

Capilulo Zi. Marco tebrico giro y la energa la suministra la comente de gas, en forma de cada de presin. Las - . -

paletas de giro tienen la misma funcin que las bandejas de unamrre de plams. [l 11. g. Lavadores con eyectores tipo venturi: en estos lavadores el chorro de agua procedente

de una tobera de pulverizacin sirve tanto para depurar el gas como para proporcionar el tiro necesario para el movimiento del gas. No se requiere soplante, pero la potencia equivalente se debe suministrar w n una bomba que proporcione agua a la tobera de expulsin. La mayor parte de la energa para el movimienio del gas, la atomizacin del liquido y la depuracin del gas se obtiene w n aire comprimido o vapor. [1 11.

h. Lavadores mecnicos: incluyen aquellos dispositivos en los que un rotor accionado por un motor provoca una fina pulverizacin y el contacto del gas y del liquido. [1 11.

i. Lavadores w n lecho de fibras: en tales unidades tiene lugar tan@ el lavado, como la filtracin. Si nicamente se va a recolectar nieblas, deberan utilizarse fibras pequeas, pero si estn presentes partculas slidas, el uso de los lechos de fibras est limitado debido a la tendencia de los lechos a colmatarse.

j. Lavadores potenciados elctricamente: el objetivo es combinar en un lavador, por un lado, la alta eficiencia para la retencin de partculas finas y, por el otro, el wnsumo moderado de potencia de un precipitador electrosttiw. [1 11.

2.2.7.6. Filtros de kcho granular: se pueden clasificar como filtros profundos, porque las partculas de polvos se depositan en el interior de los grnulos del lecho.

Los grnulos en si representan ncleos para la deposicin de partculas por inercia, difusin, intercepcin de la lnea de flujo, gravedad y atraccin electrosttica, dependiendo de las caracteristicas del polvo, del filtro y las condiciones de operacin. [l 11.

2.2.7.7. Filtros de aire: los filtros de aire incluyen una variedad de dispositivos de filtracin diseados para la recoleccin de partculas w n concentraciones muy bajas. [l 1 1.

2.2.7.8. Ftros de tela o filtros de manga: son sistemas para recole~in en los que el polvo es retirado de la wmente de gas al pasarlo a travs de un tejido de cualquier tipo. Estos dispositivos son filtros de superficie, porque el polvo se recolecta en una capa sobre la superficie del medio filtrante y la capa de polvo en si se convierte a su vez en un medio filtrante eficaz. En la figura 2.4 se muestran un filtro de bolsa

Durante el periodo inicial, la retencin de las partculas se realiza mediante los mecanismos de deposicin por inercia, intercepcin de la lnea de flujo, difusin y gravedad. Una vez que la capa de polvo se ha formado totalmente, probablemente es el tamizado o cribado el mecanismo fundamental de eliminacin, la penetracin suele ser extremadamente baja, excepto durante el ciclo de limpieza de la tela. Posee una elevada eficiencia para un amplio intervalo de dimetros de particulas.

La principal limitacin la impone el limite de temperatura de las telas disponibles. Existen tres tipos de filtros de bolsas y dependen del mtodo de limpieza utilizado:

15

Ca~ulo II. Marco tebrico - Limpieza por vibracin: los extremos inferiores abiertos de las bolsas estn suietos, en las abemiras, a la placa de los tubos que separa la cmara inferior de entrada del gas a limpiar de la cmara superior del gas limpio. Los apoyos de las bolsas, de los que estn suspendidas, se encuentran conectados a un mecanismo de vibracin.

El gas sucio fluye hacia arriba y hacia el interior de las bolsas del filtro, y el polvo se recolecta sobre la superficie interna de las bolsas. Cuando la cada de presin alcanza un lmite superior seleccionado, como resultado de la acumulacin de polvo, el flujo de gas se detiene y el vibrador acta proporcionando a las bolsas un movimiento circular de vaivn. El polvo desprendido cae dentm de la tolva, colocada debajo de la placa de los tubos. En la tabla 2.2. las propiedades de los principales materiales con que son elaboradas las bolsas y en la tabla 2.1 un resumen de los tipos de filtro.

Fibrodemanga IWLI de tela

FIGURA 2.4. Diseos de filtro de tela [12]

- Limpieza por flujo inverso: son similares a los filtros con limpieza por vibracin, excepto que se elimina este ltimo dispositivo. Despus que se ha detenido el flujo de gas sucio, se utiliza un ventilador para f o m r el paso de gas limpio a travs de las bolsas desde el lado

16

Canitulo II. Momo terico

limpio. Este flujo de gas comprime o aplasta parcialmente las bolsas y desprende el polvo retenido, que cae a la tolva de recoleccin. - Limpieza por pulso invertido: la bolsa que constituye el filtro forma una manga que se extiende sobre un enrejado de alambre. El enrejado sirve de apoyo a la tela en el lado de gas limpio y el polvo se recolecta sobre la parte exterior de la bolsa En la salida de gas limpio de la bolsa se l o c a l h una tobera venturi. Durante la limpieza se hace pasar un chorro de aire a alta velocidad a travs de un inyector hacia el interior de la bolsa, que induce a un flujo de gas limpio a entrar y a travs de la tela hacia el lado sucio. [l 11.

TABLA 2.1. Resumen de los filtros y sus caractersticas [12] Opcracio

discootinua, concentraciooes

Requerimiento de lim~ieza

Configuracin del Mangas o bolsas medio filtrante

Tipo de Limpieza

Configurac%n del depurador

Tipo de tela 1 Tejido I

Opcracio discootinua

concentraciooes bajas y m d i s

Intermitente

1 Caudalde aire 1 Muy variable 1

Opcracio continua cualquier

Vibrador

Un compartimiento

Mangas o bolsas, Mangas o bolsas plegado en caucho

altas

Ligeramente variahle 1 Richcamente rnn~tante l

concentracin

Vibrador, aire inverso

Mltiples compartimiento

con vlvulas en la entrada o la salida

2.2.79. Depuradores en seco: se basa m la separacin, en la que la transferencia de masa ocurre entre la h e gas y una superficie activa similar a la de un lquido, y el resultado es la separacin del gas y de un pmducto similar a un slido que puede ser eliminado o reutilizado. Son muy usados para gases de incineradores integrando un sistema de secado mediante pulverizacin de soluciones de cal.

Continuo

Inverso pulsante, aire comprimido o

ventilador

Un compartimiento

Con buenos absorbentes en seco, el control de la resistencia para la depuracin de un gas es la difusin turbulenta extema, la cual tambin depende de la energa disipada por los mecanismos viscosos y de inercia [l O]

C ~ i l u h IL Marco terico -- r------ TABLA 2.2. I'ropiedades de los prmcipales materiales de tela para filtros de bolsa [12]

- -

Deficiente Muy buena

Abrasan Flex

Muy buena

Resistencm a ias bases

Algodn

Creslan

Resistencia al acido TeQ

Buena en base dbil

Temperaiura CC)

Buena a muy buena Buena en cidos minerales

Dacron Buena en la mayoria & los cidos mmerales, S

disuelve parcialmente en H2S0, concentrado

Buena en base dbil, mediana en

base fuerte Muy buena

Poco efecto aun en concentracin alta

Mediana a buena POW efecto

Fiberglas

Filtron

Mediana a buena

Buena a excelente

Mediana a buena

Buena

Mediana

Muy buena

Nextel Muy buena Buena Buena

Excelente a temperatura baja Nomex Mediana Excelente

Excelente

Buena

Buena

Excelente

Buena

Mediana

Nylon Mediana Excelente

Buena a excelente en &idos minerales

Mediana a buena en bases dbiles

P84

Polipropileno

Ryton

Teiln

Buena Buena

Excelente Excelente

Excelente

Inerte exeepto al fluoro

Excelente

Inerte excepto al m f l u o m , doro y metala alcalinos

Lana Muy buena Deficiente Mediana

Buena en wncentraciones

moderadas

Fibra de vidrio

buena en concentraciones moderadas Mediana

18

Capilulo 11. Mamo tebrico 22.7.10. Precipitadores elctricos (electrostticos): cuando las particulas suspendidas en un gas se exponen a gas ionizado dentro de un campo electrosttico, adquieren una carga y se desplazan bajo la accin del campo. Los mecanismos de funcionamiento de la precipitacin elctrica son, la ionizacin del gas y la recoleccin de las partculas. El precipitador electrosttico es un dispositivo utilizado para la descontaminacion del aire que utiliza las fiierzas elctricas para la remocin de la fiaccin slida de un efluente, dirigiendo las particulas hacia las placas del colector. Las particulas se cargan mediante el choque con iones gaseosos creados por la ionizacin del aire creado entre los electrodos, tras la carga; las partculas siguen las lneas de campo pmducidas por el alto voltaje hasta la superficie del electrodo colector. Las partculas deben ser eliminadas de las placas y recolectadas en una tolva, evitando que se reencaucen en la comente gaseosa. Existen varios tipos de precipitadores: -Precipitador de placa-alambre. Consta de placas paralelas y alambres entre las placas. Esta disposicin permite muchas h e a s de flujo operando en paralelo, y a su vez pueden ser muy altas, lo que permite a este tipo de precipitador tratar grandes volmenes de flujo. Las placas son el electrodo colector, que deben ser golpeteadas peridicamente para desprender el material recolectado. Hay que tener en cuenta la resistividad del material recolectado, ya que altas residvidades pmvocan la situacin de corona invertida (se inyectan iones de polaridad contraria que disminuyen la eficiencia de recoleccin), si la resistividad es muy baja, las partculas se mantienen en la placa muy disgregadas, lo que provoca fenmenos de resuspensin, lo que tambin disminuye la eficiencia. En el clculo de la resistividad del material influyen muchos factores como: naturaleza del gas y del material recolectado, temperatura, humedad, caracteristicas de la superficie recolectora, etc. -Precipitador de placas planas. En este tipo de precipitadores electrostticos, de menor tamao, se sustituyen los alambres por placas planas para los electrodos de alto voltaje. Esto incrementa el campo elctrico promedio usado para recolectar particulas y proporciona una mayor rea superficial. Las coronas no pueden formarse entre placas planas, por lo que hay que incorporar electrodos adicionales a la entrada de las placas que generen las coronas. Los precipitadores de placas planas son menos susceptibles a la formacin de corona invertida, siendo especialmente tiles para la recoleccin de material con gran resistiridad. Adems, son menos propensos a la formacin de chispas, por lo que suelen ser de polaridad positiva, para minimizar la formacin de ozono. Figura 2.5 -Precipitador tubular. Los precipitadores tubulares tienen forma de tubo, otubos en paralelo con forma de panal, con el ekctrodo de alto voltaje en forma de alambres. Normalmente son lavados con agua, por lo que son ms utilizados con particulados hmedos o pegajosos. I l O l . - - 22.7.11. Campanas de exhccia: es un sistema de recoleccin de gases o aire contaminado dado que los contaminantes carecen de inercia, su movimiento est relacionado con el proceso mismo. [13]

Caphilo Ii. Marco terico

Tipos de captacin: - Encerramiento: para que la captacin sea efectiva se necesita un buen encerramiento de la fuente de contaminacin con el fin de proporcionar volmenes mnimos de aire a extraer y para evitar que haya escapes al ambiente de trabajo. - Cabinas: es un sistema de proteccin idntico al de encerramiento, pero con la diferencia de que no puede lograrse un cierre total de las paredes, generalmenbe poseen las paredes laterales y traseras y carecen de la frontal. - Campanas extemas: van colocadas externamente a la fuente emisora Se utilizan cuando no es posible encerrar el proceso. - Campana de captura lateral: para evitar que los trabajadores estn expuestos a un contaminante o cuando el espacio o el proceso lo exijan. - Sistema de ranura para tanques abiertos: cuando se requiere una velocidad uniforme del aire en una supericie en una superficie relativamente grande. 1131

FIGURA2.5. Modelo de pecipitador de placas [12]

C) Contacto frecuente a bajas concentraciones o contacto poco frecuente a concentraciones o niveles altos. D) Contacto frecuente a concentraciones o niveles altos. E) Contacto frecuente a concentraciones o niveles muy altos.

33. Estimacin del nivel de riesgo de exposicin a polvos de catalizador en las instalaciones y puestos de trabajo en FCC Este objetivo se realiz a travs de una encuesta estructurada mostrada en el punto 3.2 a los empleados de la planta

A continuacin se muestran los pasos para estimacin de riesgos a travs de las distintas categoras basada en los resultados de la encuesta:

33.1 Estimacin de la intensidad de exposicin La intensidad de exposicin, se refleja de acuerdo con el cargo y las actividades desarrolladas por cada empleado, que viene dado por el tiempo de contacto con el catalizador y reas de transferencia, basado en el manual de higiene ocupacional HO-H-02: Gua para la identificacin de peligros, evaluacin y control de riesgos [16]. A continuacin se muestran los tipos de categoras que se emplearon para este estudio en la tabla 3.1

Es importante resaltar que se realiz de forma directa a travs de la observacin continua, el correcto desarrollo y manejo de las actividades de cada empleado de acuerdo con su funcin, porque pueden representa un factor de riesgo.

TABLA 3.1 Categora de exposicin de acuerdo a los niveles de contacto con el -

catalizador. [16]

I 1

concentraciones (C) -.

3 Contacto frecuente a niveles altos de concentracin 7 @) l

Categora de exposicin I

O Ninguri contacto (A)

4 Contacto frecuente a concentraciones muy altas(E)

Contacto con el catalizador y zona de transferencia

1

2

I Contacto poco frecuente a bajas concentraciones (B) Contacto poco frecuente a bajas concentraciones o

Capulo III. Desarrollo del proyecto -- -

33.2 Nivel de exposicin con respecto al cargo que desempean los empleados en FCC

A travs de la observacin directa y continua, durante 8 semanas, de las actividades desarrolladas por cada empleado dentro de su turno de trabajo en la planta FCC y datos arrojados en la encuesta, se determina el nivel de exposicin de los trabajadores de acuerdo con su cargo.

Este paso para la determinacin de riesgos, se basa en la jornada laboral que desempea la planta y los empleados de acuerdo con su ocupacin. La planta tiene una operatividad de 24 horas al da durante todo el ao (proceso continuo), la distribucin de los trabajadores es de la siguiente manera:

26 trabajadores en total, de los cuales uno es para cubrir la falta de cualquier empleado (es opcional no siempre est en la planta) y los 20 restantes siempre son trabajadores activos en sus turnos distribuidos por cargo de la siguiente forma: cinco consolistas. cinco operadores de primera, cinco operadores de segunda, cinco operadores de tercera, cinw tcnicos. Son cinco trabajadores por turno cada uno con un rol diferente que a continuacin se expone:

El consolista; no es tomado en cuenta para el estudio debido a que ste desarrolla su jornada en una cabina cerrada y no est en contacto con la zona de transferencia de catalizador, debido a que su funcin es monitorear el proceso a travs de una pantalla El tcnico; cumple la funcin de supervisar la planta y las labores de todos los operadores.

O El operador de primera, realiza recomdos por toda la planta supervisando cada zona monitoreando y asistiendo el trabajo de los operadores de segunda y tercera. El operador de segunda, es el encargado de realizar recomdos en toda la planta y en especial las operaciones de transferencia de catalizador. El operador de tercera, se encarga de asistir las labores de los dems operadores y el sistema de bombas, que se encuentra en una zona muy cercana al sistema de transferencia de catalizador.

De los cinco trabajadores por tumo, sern tomados en cuenta cuatro por turno, siendo excluido el consolista debido a que la funcin que desarrolla y la ubicacin de la caseta lo aleja de tener un nivel de exposicin y por tanto un nivel de riesgo, aunque no se descarta la posibilidad.

3 3 3 Estimacin de la severidad del efecto sobre la salud del catalizador en la planta FCC

De acuerdo con el manual de higiene ocupacional H-OH-02 se muestran a continuacin las distintas categonas de exposicin En la tabla 3.32que servir para clasificar a los

-+ -

Capiiulo IIZ. Desarrollo del proyecto 7

empleados en planta y el nivel de los efectos sobre la salud que puede alcanzar, estas categoras sern determinadas mediante los aspectos tratados en la encuesta

TABLA 3.2 Categora de exposicin de acuerdo a los efectos sobre la salud [16] Categora de

exposicin 1 O

1

sobre la slitd

Efectos reversibles de poco lnteres (A)

Efectos reveeibles a la salud (B) I

4 en= a la vida daos o enfermedades incapacitante (E)

2 I

33.4 Nivel de riesgo Por ltimo el nivel de riesgo se logra a travs de la intercepcin de la categora predominante en los niveles de exposicin al agente con respecto a la categora de efectos sobre la salud que predomina, como lo indica el manual de higiene ocupacional de PDVSA Refinera de Puerto La Cruz [16], se muestra en la figura 3.3.

Efectos severos a la salud, reversibles (C)

3

EXPOSICION AL AGENTE

Efectos irreversibles a la salud (D)

FIGURA 3 3 Nivel de riesgo [16]

:;% -~

Captulo III. Desamollo delproyecto --

3.4 Medicin de las concentraciones de polvo total y respirable en el rea de transferencia de catalizador en la planta FCC.

Para la determinacin de las concentraciones de polvo total y respirable de catalizador en FCC se realiz el muestreo mediante las normas del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene Ocupacional de los Estados Unidos de Amrica NSHT 0500: Determinacin de las concentraciones de polvo ambiental [17]. Estas nomas se muestran en el anexo 6

J Distribucin de tiempo de muestreo por turnos de trabajo La jornada laboral para cada trabajador es de ocho horas con turnos establecidos de la siguiente manera:

Turno diurno: de 7:00 arn a 3:00 pm Tumo mixto: de 3:00 pm a 11:OO pm

Turno nocturno: de 11 :O0 pm a 7:00 arn

En el muestreo para polvos respirables, para obtener una muestra representativa se tom ms de un 50% de los turnos, es decir, de los tres turnos se tomaron en cuenta dos, el turno diurno y el turno mixto, con cobertura de cuatro horas de muestreo seleccionado en cada tumo.

Dentro de las cuatro horas fijadas en cada tumo, el rnuestreo se divide en dos etapas de 2 horas por turno, se tom esta medida como previsin para no colapsar los filtros, que segn especificaciones de la norma NSHT O500 no debe exceder de un rango de 0.5 a 10 miligramos por meb-o cbico. [17]

Tolva

Caxta de operadores

transferencia Tolva F-8 y F I reaccinn

FIGURA 3.4. Ubicacin de los puntos de muestreo ambiental dentro de la planta

Canitulo 111. Desar~ollo del orovecto . < -

J Cantidad de vuntos de muestreo seleccionados Para el muestreo ambiental se seleccionaron dos zonas, una justo al lado de la tolva F-8 que abarca la zona de transferencia de catalizador, que es la de mayor exposicin visible a polvo de catalizador y otra dentro de la caseta de operadores, que es una zona de poca exposicin visible, para establecer comparacin de las concentraciones wn respecto a las mnas de trabajo.

J Procedimiento para la toma de muestra Inicialmente los filtros fueron sometidos a 24 horas de secado para ser pesados. La calibracin se realiz para un caudal de 1,080 litros por minutos (Lfmin) (tomado de

un rango de 1 a 2 litros). Valores establecidos por las norma Se realiz el montaje del cassette, mostrado en la figura 3.5.

FIC;tlRt\ 3.5. \lontajr del cassette para e1 muestreo personal y ambiental 1 / I

- Se coloc la bomba de aspiracin, ya calibrada en el ambiente seleccionado, el tiempo de muestreo establecido es 120 minutos para polvos totales.

Se une la bomba al muestreador con un tubo de plstico que se fija en el lugar de muestreo, se retiro el tapn del orificio de salida del portafiltros e inmediatamente, se acoplo al extremo libre del tubo flexible. En la figura 3.6 se muestrael montaje del equipo.

Durante la captacin, se vigil peridicamente el correcto funcionamiento de la bomba. Se retir w n cuidado el muestreador y se tap para ser etiquetado de forma clara con el

numero que identific la muestra tomada Se midi de nuevo el caudal de la bomba de aspiracin una vez finalizada la toma de

muestra. (La muestra tomada puede no ser vlida si los caudales medidos antes y despus de tomar la muestra difieren en ms del 5%).

Se wloc en el lugar seleccionado adyacente a la tolva F-8 y F-l.

-+ Capfulo ZIZ. Desarrollo del proyecto Se sometieron los filtros a 24 horas de secado y se volmo a pesar cada uno Para cada tumo de muestreo se tom un blanco en los distintos ambientes, dos blancos por

turnos, puesto que, los ambientes de estudio fueron dos. [17]

FIGURA 3.6. Equipo de recoleccin de polvo total. [8]

J Equipos y materiales empleados para el muestreo ambiental Equipos:

Bomba de aspiracin gravimtrica: Para muestra ambiental:, rango: de 0,5-3 Itmin Cronmetro. Caiibrador de flujo de bombas de aspiracin gravimtrica: apreciacin:0.01cm3/min Desecador de filtros, de vidno Pyrex y secante de silica Sin vlvula de vaco Balanza de presin elctrica, apreciacin:O,OOOIgr

Materiales: Portaltros o cassettes de 2 cuerpos en Plstico transparente y diametro: 37mm Filtros de PVC GLA5000, d ihe tm: 37mm, dihet ro de poros: 5 pm

Tubo flexible de polietileno de 6,4mm de dimetro interior y 1 m de longitud.

J Procedimiento para la determinacin del caudal real, para polvos totales Antes y al final de la toma de muestra se realizaron tres lecturas de caudal de las cuales se obtuvo un valor promedio inicial y un valor promedio final, como se muestra a continuacin. [9 ] :

(Ec 3.1) donde: Qpi: caudal promedio inicial L/min

Capiulo 111. Desarrollo del proyecto &i+ -~=

Lii : Primera lectura de caudal inicial en Llmin. LZi : Segunda lectura de caudal inicial en Llmin. Lji : Tercera lectura de caudal inicial en Llmin.

A continuacin se realiz el clculo para valor promedio inicial para el tumo diumo del primer da de muestreo con la bomba 3 para polvos totales tomados de la tabla 3.3

Qpi = 1,085 Llmin m De igual forma se realizaron los clculos para el resto de los datos de los diferentes

dias, los resultados se observan en la tabla 3.3 para el primer, segundo y tercer dia de muesh-eo.

Los caudales promedios finales, sirven de b a e para obtener el caudal real del estudio de polvos respirables diumo, a continuacin se muestra el clculo realizado con la bomba 1, mediante la siguiente ecuacin. [9]:

(Ec 3.2) donde: Qr = caudal real en m'lmin Qpi =caudal promedio inicial en m3lmin Qpf = caudal promedio final en m3/min

Clculos realizados para el tumo diumo del primer da de muestreo para la bomba 3.

De forma anloga se realizaron los clculos para el resto de los caudales reales, los resultados se muestran en la tabla 3.3 para cada da.

El clculo del caudal promedio inicial, final y caudal real se realiz de la misma forma para el resto de los caudales fijados antes y despus de cada muestreo.

38

CatrtuIo 111. DesamICo del nrovecfo --

. S

TABLA 33. Valores de mediciones de caudales iniciales y finales para muestre0 ambiental

Bomba 3

Bomba 4 polvo Total

No? CqUrpo

Bomba 3 polvo

Bomba 4

Bomba 3 polvo Tolva Total

Bomba 4 polvo Caseta Total

Bomba 3 polvo Total \ , 1

Tercer da de muestre0

Primer da de muesireo

Ubicacin turno

Bomba 3 polvo total

Bomba 3 polvo total

Lemrra 1 decaudal (m3lmin)

Tolva

Tolva

Lectura2 decaudal (m3lmin)

inicial Diurno fmal

Mixto micial Mixto final

Lectura3 demuda1 (m3Imin)

1,081

1.079

1,082

1,079

Caudal promedio (m31mm)

1,082

1,078

1.082

1,078

-- ~~

Caudal res1

rn31min

1,082

1,079

1,083

1,079

1,082

1,079

1,083

1,079

1,080

1,081

..;-: ;+- -

Captulo 111. Desarrollo del proyecto J Determinacin de las concentraciones

Estas concentraciones es comparan con los valores limites establecidos por la norma COVENiN 2253 [19] (anexo A.7) que establece que las concentraciones de polvos permisibles en un ambiente laboral, no debe exceder de 3 mg/m5 para polvos ambientales y respirables Para el clculo del volumen de aire aspirado, se utiliza la ecuacin siguiente. [9]:

V= Q x t ( E c 3.3)

donde: V: es el volumen de aire aspirado, en litros (L). Polvos respirables VR y polvos totales VT Q: es el caudal de aire aspirado en litros por minutos (Llmin). Para polvos totales segn la NSHT 0600 [17] es 1,080 Llmin (a), tomado de un rango de 1-2 Llmin tabla3.4 t: tiempo empleado en el muestreo en (min), en tiempo fijado es de 120 rnin.

TABLA 3.4. Valores de caudal establecido para el muestreo v volumen calculado ( 'I'ipo de muestre0 1 Caudal (m3Imin) 1 Volumen (L) 1 Amhiental 1 1 080 1 171) 1

El volumen de polvos totales se calcul a travs de la ecuacin 3.3 sustituyendo los valores de caudal y tiempo de muestro correspondientes

V~=1,080 Llmin x120 min.

1 V = 1 3 0 L 1 Para determinar la cantidad de muestra se pesaron los filtros al inicio v fuial de

muestreo tres veces, para obtener un valor confiable a travs del promedio de las pesadas con la siguiente ecuacin. [9]:

(Ec 3.4) donde: P: peso promedio del filtro en miligramos (mg) pl : primerapesadade filtro en mg p2 : segunda pesad del filtro en mg p3 : tercera pesada del filtro en mg

Se tomaron los valores del filtro 3 inicialmente, para realizar la demostracin:

--Y- -

Capitulo III. Dmarrollo del proyecto -7

12,7+12,6+12,6 P = 3

TABLA 35. Pesos iniciales y finales de los filtros empleados para el muestreo ambiental.

Capitulo III. Desarrollo del proyecto --

--

.

TABLA 3.6 Pesos iniciales de los blancos empleados para el muestreo ambiental

De forma anloga se realizaron los clculos para el resto de los filtros y blancos, antes del muestreo se muestran en las tablas 3.5 y 3.6 respectivamente. Despus del muestreo se repiten los clculos y los resultados se reflejan en las tablas 3.5 y 3.6 para los filtros y blancos respectivamente, donde se observan datos de las tres pesadas y los resultados de los promedios. Para la cantidad de muestra se emple la ecuacin siguiente. 191:

Cantidad de muestra = Pf-Pi (Ec 3.5)

Donde: Pi: peso promedio inicial de filtro en mg Pf: peso promedio final de filtro en mg

Para el filtro 3 se realiz el siguiente clculo:

Cantidad de muestra= (12,7 -12,6) mg

Cantidad de muestra= 0,l mg

?r" Copulo III. Desarrollo delproyecto -

TABLA 3.7. Pesos finales de los blancos empleados para el muestre0 ambiental

13,7 13,6 13,6 1 13.6 ( Caseta 1 O .O En las tablas 3.5 se muestran los datos de los pesos promedios iniciales y finales y la

cantidad de muestra para cada filtro; los blancos se presentan en la tabla de anexos 3.6 y 3.7. el mismo clculo se emple para todos los filtros y blancos. Para el clculo de las concentraciones se utiliza la ecuacin siguiente. [l S]:

C = [(W, - W,)-(B, -R,)]x1.000mg/m3 (Ec 3.6) v

donde: C : es la concentracin de polvos en la muestra, en miligramos por metro cbico (mg/m3. W1: es el peso del filtro antes de muestrear, en miligramos (mg). W2: es el peso del filtro despus de muestrear, mg. B1: es el peso del filtro usado como blanco de campo antes del muestreo, en mg. B2: es el peso del filtro usado como blanco de campo despus del muestreo, en mg. V: es el volumen de aire muestreado, en litros (L).

El clculo de concentracin para la muestra ambiental de filtro numero 3 se realiz mediante los datos de las tablas 3.5, 3.6 y 3.7, que muestra los pesos iniciales y finales para todos los filtros y blancos empleados:

+ -

Captulo III. Desarrollo del proyecto

De forma anloga se realizaron los clculos para el resto de las concentraciones ambientales mostradas en la tabla 3.8.

TABLA 3 8 . Valores de las concentraciones de polvo obtenidas en el muestre0 ambiental.

J La exposicin ponderada de los trabajadores La exposicin ponderada de los trabajadores, se refiere a la jornada de tiempo de trabajo desarrollada por los empleados, que es de ocho (8) horas, La exposicin ponderada se calcul de acuerdo a la siguiente fnnula 1181:

(C, x 1 , + C i X t 2 + C 3 x t 3 ) E P ( ~ ) = 8h (Ec 3.7)

donde: Cn: es la concentracin ambiental o respirable constante durante un periodo determinado de tiempo, expresada en mg/m3 o ppm m: es el tiempo de la exposicin a la concentracin, Cn expresado en horas Ep(8): es la exposicin ponderada para 8 horas@).

Sustituyendo los valores correspondientes de concentracin y tiempo queda:

- ? - - -

Captulo IIL Desarrollo del proyecto

(0,76mg/m3 x 2h, + 1,53mg/m3 x 2h + 4,62mg/m3 x 2h) EH8) = 8h

Luego se realiza la sumatoria de los resultados de las concentraciones con respecto al tiempo de muestreo, se divide en 8 horas para ponderar las concentraciones en ese tiempo

Obteniendo: 92,28mg l m' x h Ep(8) =

8h

3 5 Determinacin del personal que, de acuerdo a la norma COVENIN 2253, est i ocupacionalmen& expuesto. El personal ocupacionalmente expuesto se determin mediante La norma COVENIN 2253 que establece que las concentraciones de polvos permisibles en un ambiente laboral, no debe exceder de 10 mg/m5 para polvo inhalable. Este objetivo fue fundamento en la determinacin de las concentraciones de polvos inhalables, para establecer una comparacin con los limites de las concentraciones establecidas por la norma. [19].

Todo lo referente al muestreo para la determinacin de las concentraciones se realiz mediante los parmetros de la norma del Instituto Nacional de Seguridad e Higiene Ocupacional de los Estados Unidos de Amrica NSHT 0600: Determinacin de las concentraciones de polvo inhalable. Anexo A.8 [18].

J Pohlncidn establecida para el muesbeo Dentro de la poblacin de estudio existen dos gnipos homogneos, cada grupo est compuesto por dos empleados: - Operador de segunda y tercera. el mayor tiempo de la jornada laboral lo desarrollan en

la planta en la zona de transferencia o muy cerca de sta - Tcnico y operadores de primera: Realizan labores espordicas dentro de la zona de

transferencia y mayor tiempo en la caseta de operadores. De la poblacin total, cuatro empleados, se seleccionaron dos, un operador de segunda

que se encuentra dentro del grupo de mayor exposicin a la zona de transferencia de catalizador y un operador de primera que se encuentra en el grupo de los de menor exposicin, como forma de establecer comparacin de exposicin de acuerdo a los grupos de trabajo que desarrollan actividades diferentes

;y. Captulo III. Desarrollo del proyecto

J Procedimiento para la toma de muesm Inicialmente los filtros fueron sometidos a 24 horas de secado para ser pesados. La calibracin se realizb al caudal de 1,700 litros por minuto &/min) valor establecido

por la norma Se realiz el montaje del cassette, mostrado en la figura 3.5.

Se coloc la bomba de aspiracin, ya calibrada, en el trabajador (en la parte posterior de la cintura asegurndola con un cinturn apropiado, se demuestra en la figura 3.6), el tiempo de muestreo establecido es de 120 min tanto para polvos totales como para respirables.

Se une la bomba al muestreador con un tubo de plstico que se fija al ames o a la vestimenta del trabajador de forma segura, de manera que el muestreador quede sujeto a la altura de la solapa en la "mna de respiracin" del trabajador. Se retiraron los tapones de los orificios de entrada y salida del portafiltros e inmediatamente, ste se coloc en el dispositivo que permite su acople con el cicln, se asegur que el orificio de entrada del portafiltros coincidiera con el orificio de salida del cicln, luego se conect el dispositivo de acople al extremo libre del tubo flexible.

Se comprob la perfecta quietud del equipo. Se retir la tapa protectora del muestreador y se puso la bombaen funcionamiento, inicindose la captacin de la muestra.

Durante la captacin, se vigil peridicamente el correcto funcionamiento de la bomba. Se retir con cuidado el muestreador y se tap para ser etiquetada de forma clara con el

nmero que identific la muestra tomada. Se midi de nuevo el caudal de la bomba de aspiracin una vez finalizada la toma de

muestra. (La muestra tomada puede no ser vlida si los caudales medidos antes y despus de tornar la muestra difieren en ms del 5%).

Se sometieron los filtros a 24 horas de secado y se volvi a pesar cada uno. Para cada tumo de muestreo se tom un blanco. [S81

J Equipos y materiales empleados para el muesheo personal Equipos:

Bomba de aspiracin gravimtrica: Para muestra personal: rango: 850-5000 cclmin Cicln de Nylon con dimetro interior de 1Omm. Cronmetro. Calibrador de flujo de bombas de aspiracin gravimtica: rango: 2-61tlmin, apreciacin: 0,01cm3/min Desecador de filtros, de vidrio Pyrex y secante de silica Sin vlvula de vaco Balanza de presin elctrica, , apreciacin:0,0001gr

Materiales: Portaltros o cassettes de 2 cuerpos en Plstico transparente y diametro: 37mm Filtros de PVC GLA5000, diametro: 37mm, diametro de poros: 5 pm

Tubo flexible de polietileno de 6,4mm de diametro interior y 1 m de longitud.

* -

Capitulo III. Desarrollo del proyecto w

FIGURA 3.6 Montaje del equipo para muestreo personal. [8] El clculo para valor de caudal promedio inicial, final y real se realiz de la misma

forma que para el muesireo ambiental, los datos se muestran en la tabla 3.3, donde se muestran los valores para los tres das de muestreo respectivamente, los resultados de los valores promedio, tambin se reflejan en las tablas de anexos citada.

De la misma forma para el clculo de los pesos iniciales y finales que se muestran en la tabla 3.5, se hizo de igual manera para el muestreo ambiental, igual procedimiento se utilizb para el volumen calculado; los datos y resultado del volumen obtenido se muestra en la tabla3.9

El volumen de polvos respirables se calcul a travs de la ecuacin 3.3 sustituyendo los valores de caudal y tiempo de muestro correspondientes.

!$- Capitulo Ill. Desarrollo del proyecto

-

TABLA 3.9. Valores de caudal establecido vara el muestreo v volumen calculado 1 Tipo de muesireo 1 Caudal (m3Imin) 1 \'olumen ( L )

J Determinacin de las concentraciones El clculo de las concentraciones de muestreo personal se realiz igual que para

muestreo ambiental y los resultados se muestran en la tabla 3.10

TABLA 3.10. Valores de las concentraciones de wlvo obtenidas en el muestreo versonal.

J La exposicin ponderada de los trabajadores Este clculo se realiz tomando los valores de la tabla 3.1 1, este valor se obtuvo de

igual manera que para muestreo ambiental, el resultado se muestra a continuacin

40 1 13,9 1 13,3 7 0 5 2,94 Operador 2"

3.6. Proposicin de las medidas de control necesarias para la reduccin de las emisiones y10 la exposicin de los trabajadores a polvos de catalizador, hasta valores de referencia aceptables dentro de los niveles tcnicos de referencia de exposicin OYTRE). De acuerdo con las caractensticas que presenta las zonas crticas por perdidas de catalizador en el proceso de transferencia y material liberado en cada zona se proponen un equipo de recoleccin de polvos distinto para cada caso.

Para la zona 1, que es el sistema de transferencia de catalizador, que va desde la tolva F-8A hasta la tolva F-8, que libera catalizador fresco al ambiente, es recomendable emplear un sistema que permita recuperar este material sin deteriorar sus condiciones fisicas. Tambin es de vital importancia para el mejoramiento del sistema de transferencia el cambio del sistema de vapor de agua para movilizar el catalizador.

La zona 2, es la chimenea a la salida del regenerador en el reactor, por el cual sale catalizador gastado y no es necesario recircular al sistema, por lo cual el equipo propuesto es necesario que solo recoja el catalizador sin tener como prioridad conservar las caractensticas fisicas y qumicas, ya que se considera un material de desecho.

La zona 3, es la tolva F-8A que posee vlvulas desgastadas se propone el cambio de las vlvulas en el sistema

Zona 4, es la tolva de retiro de catalizador gastado, que se realiza con una frecuencia de cada dos das generalmente, el catalizador de la tolva F-1 hasta el camin transportador mediante una manguera cuyo dimetro es mucho menor al orificio de entrada al camin, lo que genera liberacin de catalizador durante toda la transferencia. La propuesta para mejor este sistema esta en funcin de la Manguera empleada de dimetro 15 centmetros (cm) o el onficio de entrada al camin con dimetro de 40cm.

CAPITULO IV DISCUSION DE RESULTADOS, CONCLUSIN Y

RECOMENDACIONES

4.1. Determinacin de las reas afectadas por emisiones de catalizador En las zonas de transferencia de catalizador se ubicaron tres zonas afectadas por emisiones, que se representan en la figura 4 1, que es una representacin de la planta donde los puntos verdes son los puntos donde se visualu emisiones

FIGURA 4.1 Zonas donde hay presencia de emisiones visibles de polvos de c a t a i d o r en FCC.

Este objetivo se desarroll a travs de una observacin directa del campo de estudio, examinando directa y consecutivamente las operaciones de transferencia de catalizador. A continuacin se detalla cada zona afectada por las emisiones de catalizador:

Cmatuio I K DiscusiOn de resultados. concluriones v recomendacio~s r * ZOM 1: tolva de almacenamiento de catalizador F-8A, dispuesta para recibir fresco a la planta Forma parte de sistema de almacenamiento, es la tolva F-8A, donde se recibe el catalizador fresco a la planta, esta tolva presenta problemas de fugas de catalizador durante las transferencia a la tolva F-8, debido al mal estado de las vslvulas de compuerta que se encuentran en el trayecto de las tuberas, que siwen de impulso a tnivs de inyeccin de aire, como sistema amiliar en el traslado de catalizador de la tolvaF-8A hasta la tolva F-8, otro aspecto que influye es el uso de la tolva F8-A poco adecuada, ya que debido a las caractersticas fisicas del catalizador (polvo) y las altas temperaturas en el ambiente, el material se apelmaza Asi como las mangueras usadas en el llenado de la tolva F-8A se encuentran deterioradas. Estos detalles generan fugas de catalizador al ambiente. Zona 2 sistema de transferencia de catalizador h c o de la toba F-8A a la tolva F-8 Tambin forma parte del sistema de almacenamiento, la tolva F-8, donde es recibido el catalhdor de la tolva F-84 para luego ser administrado al regenerador en el convertidor con una frecuencia de cada dos das, esta tolva posee un sistema de limado con inyeccin de vapor de agua a travCs, de un tubo venturi, un separador o silenciador (denominado de esa forma en la planta) y un recolector, para crear un vaco y pueda transferirse catalizador de la tolva F4A, este sistema es ineficiente, puesto que, a travs de separador se libera una gran cantidad de catalizador a la atmsfera (figura 4.2), aun teniendo un recolector usado para disminuir las emisiones, que tampoco es eficiente por la velocidad a la que entra el flujo de catalizador y vapor de agua, adems de ser volW por sus condiciones fisicas, se puede visualizar en la figura 4.3. El catalizador fresco enviado al recolector es retirado a una rejilla de drenaje de la planta que se muestra en la figura 4.4. Adems a la saiida del separador se encuentra una tubera de vapor de agua, que est siendo afectada con desgaste del material por abrasin del flujo de vapor de agua con catalizador, figura 4.2.

Capitulo IV. Discusidn a resullrrdm, concIrsiones y recomendaciones Este sistema de transferencia de catalizador genera prdidas a la empresa de 100

toneladas de catalizador anuales, determinado por el departamento de Procesos de la renenaPuerto La C m .

FiCUR.4 4.3. rxaiuiwuir U G ~ ~ i ~ ~ ~ i i a . UG ~uibiuii UG id tolva F-8 de FCC, imagen izquierda emisiones de catalizador durante la transferencia, imagen derecha vista superior del

recolector

Zono 3: retiro de eatazador gastado de la tolva F-1 Este sistema de retiro de catalizador gestado de la planta, se rea ik cada dos o tres das. El catalizador gastado deshado que debe ser retirado de la planta proviene de1 sistema de regeneracin, al perder actividad es considerado desecho y almacenado en la tolva F-1, para luego ser retirado de la planta a trav& de camiones, empleando mangueras para trasvasar al camin que no son m, por poseer un diametro de 15 centmetro (cm ) menor al del oricio de entrada al camin que es de 40 cm de dimetro, generando liberacin de catalizador al ambiente, debido a que se emplea soplado de aire para fluidizar el catalizador, en la figura 4.5, se muestra lo dicho anteriormente.

FI\JUI\A 92 umlon T ~ M I ~ C U ) ~ ae camiuaaor gasmo, para ser reuraao be la planta.

Zona 4: chimenea del convertidor Es el reactor, donde ocurre la reaccin de craqueo cataltico, en la parte de generacin casi al tope del reactor, ocurre la regeneracin de catalizador mediante la quema de coque depositado en los poros del mismo Unido al regenerador en el tope de la planta est la chimenea donde se libera directamente a la d s f e r a catalizador gastado y gases de combustin como resultado del proceso de regeneracin, como se observa en la figura 4.6

A travs de la chimenea se expulsa a la atmsfera, aproximadamente m8s de 1,5 toneIadas de catalizador de equilibrio mensuales, segn el departamento de Procesos de la reneria Puerto La Cruz

4.2. Estimarin el nivel de riesgo &exposicin a polvos de u W a d o r en FCC Para cumplir este objetivo se analizaron los resuitados de la encuesta realizada a los empleados que se muestran en la tabla 4.1

TABLA 4.1. Resultados obtenidos de la entrevista realizada a los empleados de FCC

De acuerdo a las categoras presentadas y los resultados de la encuesta, se muestra a wntinuacin en la figura 4.7 La categora dominante, que es la empleada en la determinacin del nivel de riesgo con respecto al contacto con el catalizador.

Capitulo IV. Discusin de resultcidos, conckrriones y recomendacwnes

FIGUKA 4.7 ~ategoras de exposicion en runcion ael contacto con polvos de catalizador en los trabajadores de FCC.

El nivel de exposicin, determado en la entrevista realuada fue el nivel 3, que implicaun contacto frecuente con el catalizador a concentraciones altas.

Otra categoda unportante para la determinacin del nivel de nesgo es el nivel de exposicin con respecto a los efectos sobre la salud y los resultados arrojados se muestran el la figura 4.8

1 f 3 4 Calrgdn 1. eq.ddb.

sobre la sa--&psicin de los trabajadores en FCC.

El resultado obtenido en mayor porcentaje es el nivel de exposicin 2 con un 76% de respaldo de los empleados encuestados, ese nivel sugiere un efecto sobre la salud severo pero reversible.

Cnoiiulo IV. Discusin de resultados, conclusiones y recomendacwms - ~~

Con los resultados obtenidos a travs de la gua para la identificacin de peligros, -

evaluacin y control de riesgo HO-H-02 de PDVSA, se realiza la intercepcin de la categora de exposicin al cataiizador con el nivel de efecto ala salud obtenidos, el nivel de riesgo obtenido fue alto, wmo se demuestra en lagraca de la figura 4.9

Figura 49. Nivel de riesgo al que estn expuestos los trabajadores de FCC. [19]

La gua de higiene ocupacional de PDVSA [20] determin unas medidas para niveles alto de riesgo: "'Deben tomarse acciones en el menor tiempo posible. Se debe proceder a la brevedad a cuantificar el agente de peligro (en este caso el catali2ador).Una vez conocido el nivel del agente, se debe establecer medidas de control e implantar programas de prevencin y control para el nivel de riesgo en wnsideracin".Las medidas a tomar para cada nivel de riesgo se muestran en el anexo 9.

A d e h la Ley Orgnica de Prevencin, Condiciones y Medio Ambiente de Trabajo (LOPCYMAT), en su articulo 53 establece los derechos de los trabajadores en las empresas de:

Ser informados al inicio de su. actividades de las condiciones en que esta se va a desarrollar.

m Recibir informacin terica y prctica en la prevencin de accidentes de trabajo y enfermedades ocupacionales. Rehusarse a trabajar a interrumpir una tarea o actividad, cuando exista un peligro inminente que ponga en riesgo su vida Denunciar condiciones inseguras o insalubres de trabajo. Ser reubicados de sus puesto