contaminación atmosferica

CONTAMINACION ATMOSFÉRICA

ASPECTOS AMBIENTALES

INGENIERIA MINERO METALRGICA Quím. Jorge Alberto Duran Hidalgo

Contaminación Atmosférica Here comes your footer ú

La atmosféra

La atmósfera que rodea la Tierra está constituida por una mezcla de gases y aerosoles que forman lo que comúnmente se denomina como aire. Dicha mezcla se extiende hasta los 1.000 km de altura, estructurada en diferentes capas que se verán a continuación.

Es la mezcla de gases y pequeñas partículas liquidas o sólidas que envuelven la tierra.

Definición y caractéristicas


La atmosféra Definición y caractéristicas

Contaminación Atmosférica

Se puede considerar al aire, básicamente, como una mezcla de cuatro gases: nitrógeno, oxígeno, argón y dióxido de carbono, sin embargo, a la hora de conocer su composición química exacta, se debe tener en cuenta el grado de humedad, pues un aire seco llega a pesar un 4% menos que cuando está en su punto de saturación. El vapor de agua es el componente mayoritario en el aire. Si está saturado, el vapor de agua pasa de gas a líquido, condensando en las superficies frías por contacto directo en un fenómeno que puede observarse cotidianamente cada mañana en forma de rocío.

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Componente Concentración aproximada Nitrógeno (N2) 78.03% en volumen Oxígeno (O2) 20.99% en volumen Dióxido de Carbono (CO2) 0.03% en volumen

Argón (Ar) 0.94% en volumen Neón (Ne) 0.00123% en volumen

Helio (He) 0.0004% en volumen

Criptón (Kr) 0.00005% en volumen

Xenón (Xe) 0.000006% en volumen Hidrógeno (H) 0.01% en volumen

Metano (CH4) 0.0002% en volumen

Óxido nitroso (N2O) 0.00005% en volumen

Vapor de Agua (H2O) Variable

Ozono (O3) Variable Partículas Variable


Las características físicas y composición química de la atmósfera varían radicalmente en relación con la altitud, de manera que ésta se puede dividir en varios estratos bien diferenciados con unas características propias.

Desde el punto de vista químico, la atmósfera puede dividirse en tres grandes capas: homosfera, heterosfera y exosfera.




§ La homosfera es la región que se extiende hasta unos 80 km de altura sobre el nivel del mar. Se puede considerar que su composición química media es aproximadamente constante con la altitud y que está compuesta básicamente por los gases expuestos.

§ La heterosfera es la región que se extiende a partir de los 80 km de altitud y hasta los 1000 km. En esta zona la situación cambia radicalmente: la distribución de los gases se rige principalmente por su peso atómico, de manera que los que tienen mayor peso atómico ocupan las capas inferiores, mientras que los gases más ligeros se encuentran en mayor proporción cuanto más se asciende de altitud.

§ La exosfera es la capa que se extiende por encima de los 1000 km. En ella, las moléculas más ligeras escapan hacia el espacio exterior, venciendo la fuerza de atracción de la Tierra.




Desde el punto de vista de la variación de temperatura, existe una división de la atmósfera en función de unas regiones frías y calientes: troposfera, estratosfera y mesosfera.

•  La troposfera es la capa que está en contacto con la superficie terrestre y se extiende hasta unos 10 km de altura. Es la más importante, pues en ella el aire se puede mover tanto horizontal como verticalmente, repartiendo el calor del ecuador por todo el planeta y dispersando los contaminantes de unas zonas a otras.

§ A unos 10 km de altitud empieza la estratosfera. En ella el aire se estratifica en capas de manera que únicamente existe movimiento en sentido horizontal. Se propicia así una zona de inversión térmica, en la que la temperatura aumenta hasta llegar a los 0 ºC en su límite superior.




§ La mesosfera es la capa superior a la estratosfera y se extiende hasta los 80 km aproximadamente. Aquí la temperatura disminuye por combinación de dos efectos: por la disminución de la densidad del aire hasta hacerse prácticamente despreciable y la disminución paralela de la presión atmosférica.




Es la presencia en el aire ambiente de una o más sustancias en cantidades tales y en tiempo tal que puede dañar a las personas, flora, fauna, materiales y en general cualquier elemento del ambiente. LGEEPA

Es la presencia de en la atmósfera de sustancias no deseables en concentraciones, tiempo y circunstancias tales que pueden afectar significativamente al confort, salud y bienestar de las personas o al uso y disfrute de sus propiedades. ASTM


La atmosféra Contaminación Atmosféra


La atmosféra Contaminación Atmosféra



1952 Es el episodio más trágico provocado por la contaminación aérea en Londres. Fallecieron 4.000 personas en cuatro días de intensa niebla que, al mezclarse con óxidos sulfurosos, provocó un smog corrosivo que originó multitud de problemas pulmonares y una disminución importante de la visibilidad nocturna. Coincide con un fenómeno de inversión térmica.

Episodios


La atmosféra Episidios

Tokyo Cd. De México

Linfen, China


§ La temperatura

§ El viento

§ Las precipitaciones

§ Factores Geográficos


Contaminantes Factores que determinan la contaminación


Según su origen, los contaminantes atmosféricos se pueden dividir en contaminantes primarios y contaminantes secundarios:

-  Contaminantes primarios.

Están directamente generados por la actividad humana o por fenómenos naturales. Son aquellos directamente emitidos por un foco y no han sufrido ninguna modificación química desde el momento que salieron de su punto de emisión. A este grupo pertenecen el agua (H2O), los óxidos de azufre y de nitrógeno (SO2 y NOx), los óxidos de carbono (CO2 y CO), los hidruros halogenados (HF), CFC´s y freones, el amoníaco (NH3), los hidrocarburos ligeros como el metano (CH4), el etano (C2H6), el propano (C3H8) y las partículas sólidas y líquidas.


Contaminantes Clasificación


-  Contaminantes secundarios.

Se originan a partir de la reacción química entre otros contaminantes, que pueden ser primarios o secundarios, o con componentes naturales de la atmósfera. Son contaminantes secundarios el ozono (O3), los ácidos nítrico y sulfúrico (HNO3 y H2SO4) o el peroxoacetilnitrato (PAN).


Contaminantes Clasificación


Contaminantes

TIPOS CONTAMINANTES CONTAMINANTES

PRIMARIOS SECUNDARIOS Compuestos de azufre SO2, H2S SO3, H2SO4 Compuestos de nitrógeno NOx, NH3 NO2, NO3, O3 Compuestos orgánicos volátiles Comp. C1-C5 Aldehídos, cetonas,...O3 Óxidos de carbono CO, CO2 Compuestos halogenados Cl2, HF, HCl, dioxinas y furanos


Ø  CO

Ø  NO2

Ø  O3

Ø  SO2

Ø  Pb

Ø  PM10


Contaminantes Contaminantes de Referencia


CONTAMINANTE FORMACIÓN EDO FÍSICO FUENTES Partículas en

suspensión (PM): PM10, humos

negros

Primaria y secundaria

Sólido, líquido Vehículos (diesel) Procesos industriales

Humo del tabaco

Dióxido de azufre (SO2)

Primaria Gas Procesos de combustión en

calefacción doméstica, centrales térmicas,

calderas industriales, incineradoras,

vehículos, entre otros Dióxido de

nitrógeno (NO2)3 Primaria Gas Vehículos

Estufas y cocinas de gas


Contaminantes


Contaminantes

CONTAMINANTE FORMACIÓN EDO FÍSICO FUENTES Monóxido de carbono (CO)

Primaria Gas Vehículos (gasolina) Humo del tabaco

Compuestos orgánicos volátiles

(COV´s)

Primaria y secundaria

Gas Vehículos, industria, humo del tabaco

Plomo (Pb) Primaria Sólido (partículas finas)

Vehículos (aditivo de la gasolina), industria

Ozono (O3) y Nitrato de

peroxiacetilo (PAN)

Secundaria Gas Vehículos



Fuentes Contaminantes

Se define como fuente contaminante "cualquier dispositivo o instalación, estática o móvil, que vierte de forma continua o discontinua sustancias sólidas, líquidas o gaseosas, que generen una modificación del medio natural".

Cualquier emisión a la atmósfera, aunque sea de sustancias que la constituyen habitualmente, modifica su composición variando el equilibrio físico y químico natural, pudiendo afectar a la vegetación autóctona y, por consiguiente, a todos los ecosistemas presentes.

Se entiende por fuentes contaminantes desde las grandes chimeneas de los altos hornos o centrales térmicas, hasta los gases que se desprenden por la combustión del cigarrillo de un fumador.



Fuentes Contaminantes


Industrias

Naturales

Generadores !de!

emisiones

Establecimientos

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Móviles


Fuentes contaminantes

Fuente contaminante Cualquier dispositivo o instalación, estática o móvil, que vierte de forma continua o discontinua sustancias sólidas, líquidas o gaseosas, que generen una modificación del medio natural.

Proceso contaminante

Todo aquel que por su naturaleza o por los procesos tecnológicos convencionales utilizados, constituye o puede constituir una fuente de contaminación atmosférica.



Procesos contaminantes

Se define como proceso contaminante a "todo aquel que por su naturaleza o por los procesos tecnológicos convencionales utilizados, constituye o puede constituir una fuente de contaminación atmosférica".



Los procesos en las industrias siderúrgica y metalúrgica

La metalurgia incluye a todo proceso que permita extraer un metal de su mena (mineral en bruto) y tratarlo posteriormente, mientras que la siderurgia se basa en el tratamiento y transformación del hierro en fundiciones o en la formación del acero.




El proceso global no sólo comporta polución en la fundición de los metales en grandes calderas, sino que también son focos de contaminación las etapas asociadas a la extracción del metal en minas y canteras, su transporte, su almacenamiento, su disgregación en trozos más pequeños y los tratamientos químicos finales.




Las industrias siderúrgicas generan grandes cantidades de gases que contienen prácticamente todo el espectro de contaminantes, dependiendo de las características particulares del hierro extraído de la mina, puesto que puede venir acompañado por una gran variedad de otros metales o minerales en su composición.



Muestreo y análisis de contaminantes

En Fuente Fija: Descargas a la atmósfera producto de la combustión o de la producción de diversos productos, bienes o servicios. (no definidos y pueden ser de diversos tipos de contaminantes)

En Fuente Móvil: Son los emitidos por el transporte y son bien definidos. (CO, CO2, HAP, NOX, Pb y PST.




La evaluación de la calidad del aire se basa en dos conceptos: Emisión

"Producción de sustancias sólidas, líquidas o gaseosas, ya sea desde una fuente fija o móvil, que se dispersan por la atmósfera, modificando las características del aire anteriores a su efecto". En concentración: mg/Nm3 o ppm. En carga: kg/t. Inmisión o calidad del aire

Acción de asimilar los contaminantes por parte de personas, animales, plantas o materiales. Se mide en mg/m3 o ppb.




Para medir los contaminantes es necesario primero tener una muestra y segundo determinar que y cuanto se encuentra presente en la muestra.

El muestreo se puede tomar de 2 formas

1. En cualquier punto de la atmósfera.

2. Directo de la salida de la fuente contaminante.




El muestreo en la fuente proporciona información sobre los siguientes aspectos:

1  Si cumple con los parámetros de descarga.

2  Si la eficiencia de un equipo de control es adecuada.

3  Si el rendimiento de los procesos de combustión es aceptable.



Aparatos de medida manual de la emisión



El muestreo atmosférico proporciona información sobre el grado de inmision, específicamente si una región cumple con los estandares de la calidad del Aire.

1.  Efectos de la contaminación.

2.  Desarrollar estrategias de control.

3.  Evitar accidentes debido a episodios de contaminación atmosférica.




Equipo colector de partículas sedimentables Standard Gauge.



„Control de la contaminación de la Atmosfera.“


Control de la contaminación de la Atmosfera

En las instalaciones industriales, las estrategias de control que permiten reducir o eliminar las emisiones de contaminantes atmosféricos pueden resumirse globalmente en varias alternativas:

Cambio de tecnología o modificación del proceso (prevención):

ü  Menor/nula generación (control de las condiciones de combustión, sistema de diseño, proceso productivo, etc.).

ü Cambio de materias primas.

ü Modificación o elevación de chimeneas o variaciones en conductos o ventiladores (+1 ºC ----- 1,5 m de chimenea).




Uso de combustibles más limpios (prevención): ü Sustitución de carbón/fueloil por gas natural.

ü Sustitución de combustibles fósiles por energías alternativas.

Depuración de efluentes atmosféricos (tratamiento): ü Implantación, mejoras o ampliaciones de instalaciones correctoras:

ü para partículas: colectores mecánicos, ciclones, filtros de mangas, lavadores, electrofiltros;

ü para SO2: desulfuración de combustibles, desulfuración de gases, lavado alcalino;

ü para NOx: medidas primarias sobre parámetros o equipos de la combustión, desnitrificación de gases, recirculación de gases quemados (EGR, FGR), reducción catalítica;

ü para COV´s: recuperación, adsorción, condensación, antorchas.




Los dispositivos empleados en la depuración de efluentes atmosféricos se clasifican habitualmente en cuatro grandes familias:

Ø  Los separadores mecánicos (especialmente ciclones).

Ø  Los separadores con capa filtrante (filtro de mangas, lecho de grava,...).

Ø  Los separadores eléctricos (electrofiltros).

Ø  Los separadores por vía húmeda (lavadores de gases y partículas).




A esta lista, hay que añadir otros aparatos de uso más específico, tales como:

§  Los reactores y accesorios. §  Los separadores adsorbedores (carbón

activo,...).

§  Los separadores por catálisis. §  Los incineradores.



Separador Gravitaorio


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La forma más sencilla de eliminar las partículas arrastradas por una corriente de gas consiste en captarlas aprovechando la fuerza de la gravedad.

En este contexto, si se aumenta la sección de paso, el gas disminuirá su velocidad con lo que la caída libre de las partículas provocará su sedimentación.


Separador inercial o de impacto

Estos separadores basan su funcionamiento en proporcionar a la corriente de gas un cambio brusco de dirección a lo largo de un recorrido con placas u obstáculos.

De esta manera, las partículas sólidas transportadas, debido a su inercia, tenderán a continuar su trayectoria, impactando con unas placas en forma de rejilla, por lo que caerán y se separarán del gas


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Separadores ciclónicos o centrífugos

El gas a tratar entra con una componente tangencial, generalmente por la parte superior del cuerpo del ciclón, y desciende con una trayectoria espiral hasta llegar a la parte inferior.

Allí, la trayectoria se invierte de manera que la corriente de gas sube, también en forma de espiral, pero por la parte interior de la primera. El gas abandona el ciclón por el conducto de salida, coaxial al cuerpo del equipo


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Separadores ciclónicos o centrífugos


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Filtros

Los separadores por capa filtrante son unos dispositivos que se basan en la deposición de las partículas sobre un medio poroso (tejido, fibra no textil, papel, lecho de gravas, etc.)

Cass de Bolsas


filtros

El gas a depurar se hace circular a través de una tela, de forma que las partículas que arrastra quedan retenidas en la superficie de la misma. Las partículas impactan contra las fibras de la tela que forman un tupido entramado y se origina una coagulación de partículas en la superficie cuyo espesor va en aumento, de manera que contribuye a su vez al filtrado, quedando así retenidas las partículas con un tamaño inferior a la obertura del tamiz. La parte más importante de la filtración se produce cuando ya existe una capa de partículas retenidas. Por tanto, el medio filtrante lo constituye el propio filtro y el espesor formado por el polvo captado.

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Filtros

Los precipitadores electrostáticos o electrofiltros son equipos captadores de partículas sólidas o líquidas que utilizan las fuerzas electrostáticas para separarlas de una corriente de gas, quedando retenidas en una placa colectora. Estos dispositivos permiten separar partículas de un tamaño muy reducido, teniendo una eficacia muy elevada.

Precipitadores Electroestaticos o PES


Absorción (Scrubbers)


Los lavadores (o scrubbers, en inglés) permiten tratar una corriente de gas que contiene a la vez contaminantes gaseosos y partículas. La mayor parte de las partículas finas se adhieren a una gota de líquido si entran en contacto con ella.

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Existen diversos tipos de lavadores húmedos, que se diferencian en la distribución del líquido y en la mezcla entre la corriente de gas y el líquido de lavado. Entre ellos se citan las torres de pulverización, los lavadores tipo Venturi y los lavadores mecánicos.

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Torres de pulverización. Están constituidos por unas vasijas que contienen varias capas de un material de relleno sobre los que el líquido de lavado se inyecta a través de unos pulverizadores en forma de gotitas. Este tipo de lavador se suele utilizar más apropiadamente para la separación de contaminantes gaseosos que para la separación de partículas.




Lavadores tipo Venturi. El gas sucio se hace pasar a través de un tubo Venturi, de forma que en el diámetro más pequeño del tubo alcance su máxima velocidad y mínima presión. El líquido de lavado se inyecta al gas previamente o justo en el estrechamiento. Debido a la alta velocidad relativa del gas respecto al líquido, se consigue un buen contacto gas-líquido a causa de la atomización del agua. Seguidamente, la velocidad del gas se reduce en un difusor




Lavadores mecánicos. Estos lavadores emplean elementos rotatorios para producir las gotas y para la mezcla homogénea entre el líquido y el gas. Suelen presentar problemas de desequilibrio del motor debido a los depósitos de partículas, así como de abrasión por partículas gruesas.

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2027

90

2031

39 35 32

0102030405060708090100

2003 2004 2005 2006

Range A Range B








27

20

2045

60

Range A Range B Range C

Range D Range E







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