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5/14/2018 Tratamiento Gases de Chimenea_El Scrubber - slidepdf.com

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TRATAMIENTO DE GASES DE CHIMENEA: EL SCRUBBER



1. INTRODUCCION

La Revolución Química, ha contribuido en gran manera al bienestar del hombre.

Las sustancias químicas han mejorado las cosechas eliminando las plagas de los cultivos,

y han hecho posible un sinfín de útiles productos. Pero una vez que son liberados al

mundo, algunos compuestos químicos provocan reacciones tóxicas, permanecen en el

medio ambiente durante años, viajan miles de kilómetros desde donde fueron usados y

pueden traer consecuencias no anticipadas o intencionadas.

Cada vez está más admitida la necesidad de realizar estudios sobre los posibles

efectos que a largo plazo puede producir la contaminación atmosférica sobre el

ecosistema, el clima, la tierra y la salud humana. La contaminación convencional se

origina por los contaminantes que se emiten a la atmósfera. Los más importantes son el

monóxido de Carbono (CO), el dióxido de Carbono (CO2), los óxidos de Azufre (SO2,

SO3 y SOx, en general), los óxidos de Nitrógeno (NO, NO2 y NOx, en general), los

hidrocarburos (CxHy), las partículas sólidas y líquidas (aerosoles), el Ozono (O3).

Algunos de estos pueden producir reacciones químicas dando lugar a otros

contaminantes. Por esta razón se han desarrollado tratamientos, con el fin de controlarlos

y así evitar los daños producidos por estos. Las relaciones existentes entre las

enfermedades humanas y la exposición a la contaminación no son sencillas ni se conocen

con exactitud. No obstante, existen pruebas abundantes de que en general, las

concentraciones elevadas de contaminantes en el aire son peligrosas para los seres

humanos y ecosistema en general.

Los contaminantes presentes en la atmósfera proceden de dos tipos de fuentesemisoras bien diferenciadas: las naturales y las antropogénicas. En el primer caso la

presencia de contaminantes se debe a causas naturales, mientras que en el segundo

tiene su origen en las actividades humanas.



Las emisiones primarias originadas por los focos naturales provienen

fundamentalmente de los volcanes, incendios forestales y descomposición de la materia

orgánica en el suelo y en los océanos.

Si atendemos a la distribución espacial de la emisión de contaminantes, podemos

clasificar los focos en: puntuales, tales como las chimeneas industriales aisladas; lineales,

por ejemplo, las calles de una ciudad, las carreteras y autopistas; y planos, las

aglomeraciones industriales y las áreas urbanas son los ejemplos más representativos.

Los principales focos de contaminación atmosférica de origen antropogénico son

las chimeneas de las instalaciones de combustión para generación de calor y energía

eléctrica, los tubos de escape de los automóviles y los procesos industriales. Desde

donde emanan los gases contaminantes mas comunes; los óxidos de Azufre, los óxidos

de Nitrógeno, los hidrocarburos (CxHy), el monóxido de carbono (CO) y el anhídrido

carbónico (CO2),entre otros; también llamados contaminantes primarios.

Algunos de estos producen reacciones químicas en la atmósfera y dan lugar a

contaminantes secundarios. Los percusores principales de los contaminantes secundarios

son los óxidos de Nitrógeno y los hidrocarburos. Los compuestos NOx y CxHy emitidos

masivamente por los tubos de escape de los automóviles reaccionan en la atmósfera con

el oxígeno en situaciones de estabilidad atmosférica donde no hay dispersión de los

contaminantes. Por medio de la luz, estas reacciones dan lugar a compuestos complejos

desde el punto de vista químico.

Por último, añadiremos que hay un tipo de contaminantes, de gran interés actual,

denominados contaminantes terciarios, que son los valores traza de determinados

elementos muy peligrosos y hay que tenerlos en cuenta en todo análisis ambiental; estos

son: Los radionúclidos, Los metales pesados, Los compuestos orgánicos, Hidrocarburos

aromáticos policíclicos, Compuestos organoclorados, Pesticidas organoclorados, PCB.

Los policlorobifenilos Dioxinas, Pesticidas naturales, organofosforados y carbamatos, Los

pesticidas naturales, Insecticidas organofosforados, Insecticidas carbamatos.



2. TORRE DE LAVADO (SCRUBBERS)

Una torre lavadora o scrubber es un equipo que pude remover partículas ò gases

por impacto o intercepción con un liquido lavador. Mientras que un ciclón remueve

partículas entre 10 y 50 micras, una torre lavadora puede remover partículas entre 0.2 y

10 micras.

El principal mecanismo utilizado por una torre lavadora para remover polvo es aumentar el

tamaño de las partículas para que estas sean removidas fácilmente. El mecanismo

secundario consiste en atrapar las partículas de polvo en una película liquida para que

sean arrastrados y removidos por la corriente liquida.

Casi todas las torres lavadoras comprenden por consiguiente una sección de

contacto gas− líquido seguida de una sección donde las partículas húmedas son

removidas por fuerzas inerciales. El acondicionamiento de las partículas de polvo se lleva

a cabo poniendo en contacto éstas con gotas de líquido para producir un aglomerado

partículas− líquido. Por ejemplo, cuando una partícula de 5 micras choca con una gota

liquida de 50 micras, la masa o la nueva combinación partícula de polvo−gota de líquido

se ve aumentado por un factor de 1000. Debido al incremento tanto en masa como en

tamaño, la partícula resultante puede ser más fácilmente removible a corriente gaseosa

por separación inercial.

Las colisiones entre partículas de polvo y gotas liquidas se llevan a cabo según el

tipo de torre lavadora; pudiendo ser estas colisiones por gravitación, choque, impulsión

mecánica de las gotas liquidas, etc. Una de las ventajas de la torre lavadora es la de

poder remover partículas y gases simultáneamente. También, en lugar de agua, se

pueden utilizar soluciones ácidas o alcalinas para neutralizar los gases.

Entre las desventajas de una torre lavadora está la pérdida de tiro de la pluma así

como el color blanco que torna de color blanco que toma ésta debido a la condensación

de vapor; este cambio de color ejerce un efecto psicológico sobre las personas al creerse

que la pluma está más contaminada. Otra de las desventajas de una torre lavadora es la

remoción de las partículas del líquido lavador en el efluente. Esta separación debe



hacerse por sedimentación centrifugación, etc., para no convertir un problema de

contaminación atmosférica en una contaminación de aguas.

Los análisis teóricos de los mecanismos de remoción de partículas en una torre

lavadora no han sido tan profundos como en los casos de ciclones, filtros de tela, y

precipitadotes electrostáticos. La selección y diseño de una torre lavadora se basan

generalmente en ensayos para el caso específico en consideración. Hay que tener en

cuenta que mientras las partículas de polvo sean más pequeñas, la remoción es más fácil,

y la caída de presión más alta. Como conclusión se puede decir que ha mayor eficiencia

de remoción mayor será la caída de presión.

2.1 LA TORRE POSEE CUATRO COMPARTIMIENTOS

A. Depósito de agua: Entrada para tratamiento de neutralizantes y caja toma muestras

con control de nivel de agua automático, cupla para conexión de bomba recirculante y

salida de drenaje.

B. Entrada de Vapores: Por medio de una boca rectangular bridada directamente al

centrífugo los gases ingresan a la torre tomando, por primera vez, contacto con el agua,

desprendiendo así gran parte de materia contaminante.

C. Lecho relleno de anillos: En este tercer compartimiento encontramos cientos de

anillos Pall, arrojados a granel, donde los gases rebotan continuamente contra las

paredes internas de los anillos y con el agua que barre sin cesar a estos, se provoca un

inmejorable intercambio de materia donde se deposita al agente contaminante en el fondo

de la torre y se deja liberar aire depurado y limpio. En este compartimiento también se

encuentran sobre los anillos, picos que rocían en forma de cono lleno a todo el lecho en

forma pareja y homogénea, alimentado por una bomba para recirculación de la solución

neutralizante.

D. Separador de gotas: En este último compartimiento se encuentra un lecho de anillos

en seco que cumplen la función de retener las minúsculas gotas que en forma de spray

quieren abandonar la unidad. A la salida de este, obtendremos un efluente depurado y

limpio. Complementan a esta unidad: nivel de agua, visor transparente de inspección,

conductos de recirculación, bomba de recirculación válvulas y demás accesorios.



2.2 REQUERIMIENTO DE ENERGÍA

Los requerimientos de energía para que una torre lavadora alcance cierta

eficiencia son a veces referidos, como la potencia de contacto. Bajo este concepto se

asume que el proceso de contacto entre la fase líquida y gaseosa se disipe cierta potencia

por la turbulencia generada por ambas fases. Este gasto de energía, al final convertido en

calor, puede ser expresado como potencia por u8nidad de flujo volumétrico de gas.

Este valor representa la energía efectiva o utilizada para poner en íntimo contacto,

el gas con la corriente líquida, y no debe incluir las perdidas por fricción. Es así como este

valor neto de energía suministrada ha sido correlacionada con la eficiencia de remoción

para casi todos los tipos de torre lavadoras. En general se puede decir que una potencia

de contacto baja equivalente a cada de presión de 6 pulgadas de agua es necesario para

remover el 100% de las partículas con tamaño mayor a 5 micras.

Una potencia de contacto medio, equivalente a una caída de presión de 10 a 12

pulgadas de agua, remueve partículas de 1 a 2 micras con eficiencia del 90%. En este

caso de requerirse la remoción de partículas submicrónicas, digamos con un diámetro

promedio de 0.4 micras, las caídas de presión serán mínimo de 35 pulgadas de agua para

eficiencias entre 90% y 95%.

A continuación veremos tres tipos de torres de lavadoras que producen bajas y

altas, y caídas de presión con sus respectivas eficiencias.

TORRE ROCIADORA

Caída de presión = 1 pulgada de agua

Eficiencias = 90%

Tamaño de partículas de 2 a 5 micras

TORRE LAVADORA CON BAFLES

Caída de presión = 6 pulgada de agua

Eficiencias = 95%




TORRE LAVADORA TIPO VENTURI

Caída de presión = 15−20 pulgada de agua

Eficiencias = 90%


Se puede concluir entonces que si queremos aumentar la eficiencias de remoción

de partículas de un determinado tamaño las cadenas de presión aumentan con esa

eficiencia.

2.3. TIPOS DE TORRES LAVADORAS

TORRE ROCIADORA

Este tipo de torre lavadora es generalmente vertical y de sección circular. El líquido

lavador cae por graveda, mientras que el gas contaminado fluye de abajo havia arriba. El

gas libre de partículas contaminantes sale por la parte superior de la torre. Con el fin de

aumentar la posibilidad de contacto del líquido lavador con las partículas contaminantes,

se acostumbra colocar algunos bafles perpendiculares al flujo.

Las partículas más grandes generalmente quedan removidas al hacer contacto

con el agua que se encuentra en la base de la torre. Este tipo de torre lavadora es usado

casi únicamente como tratamiento primario, para disminuir la temperatura de los gases o

remover partículas ente 5 y 10 micras.



TORRE LAVADORA DE LECHO FLOTANTE

La torre lavadora de lecho flotante es similar a la de lecho empacado solo que

estas tiene varias capas de esferas u otros materiales granular de muy baja densidad el

cual flota cundo la corriente del gas contaminado pasa a través del lecho, de abajo hacia

arriba. Como en los casos anteriores, el líquido lavador es distribuido desde la parte

superior de la torre.

TORRE LAVADORA CENTRIFUGA

Esta torre lavadora tiene un principio similar al de un ciclón. El agua entra tan

tangencialmente por la parte inferior y asciende en forma de vértice. Varios chorros de

líquido lavador, también dirigidos en forma tangencial ayudan a aglomerar y propiciar el

choque de este con las partículas.

El sistema puede ser utilizado para absorber gases solubles como He NH3 y neutralizar

SO2, H2S y otros sulfuros orgánicos, utilizando una solución alcalina que se puede

recircular.



TORRE LAVADORA DE TIPO VENTURI

Una torre lavadora de tipo ventura se considera como de alta capacidad de

colección de partículas existiendo diversidad de diseños desarrollados últimamente.

En una torre lavadora de tipo venturi, el gas contaminado entra a una ventura en donde

choca con el líquido lavador. En el cuello húmedo, a medida que los gases pasan por un

orificio anular, se adquieren velocidades entre 3600 y 6000 m/min. (12000 a 20000

pies/min.)

Debido a estas altas velocidades el líquido se pulveriza formando infinidad de

gotas pequeñas. La gran diferencia entre la velocidad de la corriente gaseosa y la de las

gotas finalmente divididas, aumenta la posibilidad de contacto partícula−gota de agua.

A medida que el gas abandona la sección ventura y se desacelera, también hay impacto

entre las partículas y las gotas de agua luego el conglomerado es removido

centrífugamente en la sección sincrónica.

La caída de presión en una torre lavadora de tipo ventura en alta, y aumenta a

medida que se incrementa la velocidad de gas.



La torre lavadora de tipo ventura tiene una aplicación casi exclusivamente para la

remoción de partículas submicrónicas, generalmente con caídas de presión entre 10 y 60

pulgadas de agua.

2.4 DISPOSICIÓN DE LODOS

La disposición de lodos provenientes de una torre lavadora es una de las

consideraciones más importantes en el diseño de estas. El licor contaminado que deja

una torre lavadora generalmente va a una laguna de sedimentación endonde las

partículas sedimentadas deben ser removidas del fondo y luego llevadas a un relleno

sanitario. En algunas ocasiones se pueden recuperar materiales e los lodos el líquido

sobrenadante se recircula, llenándose de nuevo a la torre lavadora.

Cuando además de partículas se están removiendo gases ácidos debe tenerse en

cuenta que la remoción de estos últimos se hacen con soluciones alcalinas generalmente

carbonato de calcio hidróxido de calcio, que va a formar precipitados adicionales que

aumentan la cantidad de lodos al ser manejados.

2.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS TORRES LAVADORAS

VENTAJAS

Eficiencias de colección altas para rangos muy amplios de partículas.

Mantenimiento simple por la sencillez de la operación.

Se pueden remover gases corrosivos.



Hay menos limitaciones de humedad y temperatura, si se compara con los sistemas

de filtración por talegas.

DESVENTAJAS

Las caídas de presión son altas

Se produce aglomeración o encostramiento en el interior del equipo.

Se presenta erosión y corrosión

Se produce vapor de agua que le da un aspecto blancuzco a la pluma, lo que hace

creer que la pluma esta mas contaminada.

La disposición de lodos es complicada.



2.6 BIBLIOGRAFIA

Air Pollution Engineering Manual. US Environmental Protection Agency. Second

Edition. Mayo 1973.

ASPIRACION INDUSTRIAL ANTICORROSIVA Torres Lavadoras de Gases /

Scrubber. (s.f.). Recuperado el 23 de Febrero de 2012, de

http://www.tecnoplass.com.ar/PageTorres.htm#

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1975. Mimeografiado.

Tomamy James P. Air Pollution: The Emisions, the Tegulations, & the Controls.

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de http://html.rincondelvago.com/tratamiento-de-gases-contaminantes.html

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