Contaminación del aire: principales contaminantes y efectos en la salud

CONTAMINACION
DEL AIRE
SISTEMAS DE MEJORAMIENTO AMBIENTAL M.I. ALEJANDRA MEDINA AREVALO (2011-1)

DEFINICIONES

CONTAMINACION: La
presencia en el ambiente
de uno o más
contaminantes o de
cualquier combinación de
ellos que cause
desequilibrio ecológico.


DEFINICIONES

CONTAMINANTE: Toda
materia o energía en
cualesquiera de sus estados
físicos y formas, que al
incorporarse o actuar en la
atmósfera, agua, suelo,
flora, fauna o cualquier
elemento natural, altere o
modifique su composición y
condición natural

HISTORIA DE LA CONTAMINACION DEL AIRE

AÑO EVENTO

852 Londres, Inglaterra. Quema ineficiente del carbón en parrillas abiertas con
fines de calefacción.
1930 Epidemia en valle Mosa, Bélgica ocasionando 63 decesos y
aproximadamente 8000 personas enfermaron en un periodo de intenso smog.
1939 Londres. Se informo de 1,300 muertes durante un periodo de 4 días de
niebla intensa.
1940 Los Angeles, EUA. Deciden establecer acciones ante los problemas de
agrietamientos en los neumáticos. Se aprueban limites de emisiones de
SO2, partículas y NO
1948 20 personas murieron en Donora, Pensilvania. 1,440 sufrieron de problemas
de respiración acostados, 2,322 de opresión en el pecho, tos, vomito o
diarrea y 2,148 ardor en los ojos, flujo nasal, garganta irritada, tos seca, dolor
de cabeza o mareo.
1952 Londres. 4,000 fallecimientos en una contingencia de 4 días

1883- Volcanes: Krakatoa, 1883; Katami, 1912; Hekla, 1947; y Chichón, 1982
1982

HISTORIA DE LA CONTAMINACION DEL AIRE
(México)
AÑO EVENTO

1958 Algunas publicaciones técnicas reportan la existencia de estudios parciales
sobre contaminación atmosférica, donde usan indicadores de
transparencia, acidez, partículas suspendidas totales y partículas
sedimentables.
1973--77 Mexico y el Programa de Naciones Unidas para el Desarrollo, inician un
programa conjunto de protección ambiental. Instalación de equipos para
medir gases contaminantes en 14 estaciones existentes.
1970-85 Los contaminantes principales en el ZMCM: partículas, plomo y SO2

1984 Entra en operación un sistema de monitoreo denominado RAMA con 25
estaciones, 19 en el Distrito Federal y 6 en el Estado de México. Los
contaminantes que registra son: monóxido de carbono, óxidos de
nitrógeno, dióxido de azufre, ozono, partículas menores a 10 micrómetros,
partículas suspendidas totales y plomo.
1986 Los niveles de ozono se disparan, como consecuencia de una
concentración de plomo derivada del cambio de las características del
combustible


CONTAMINANTES DEL AIRE
NATURALES ANTROPOGENICOS

DISEMINACION PRODUCCION INDUSTRIAL VEHICULAR
DE POLEN POR DE GASES EN (FIJOS) (MOVILES)
VIENTO PANTANOS

ERUPCIONES INCENDIOS
ACCIDENTALES

AFECTAN

SERES VIVOS INMUEBLES

HUMANOS
CONTROL DE LA
PLANTAS
CONTAMINACION
ANIMALES


CONTROL DE LA CONTAMINACION

MONITOREO

METEREOLOGIA

CONTROL DE LA
CONTAMINACION SUSTITUCION DE
MATERIA PRIMA
MEDIDAS
PREVENTIVAS
OPTIMIZACION DE
PROCESOS

LEGISLACION

PLANEACION
PROGRAMAS
AMBIENTALES


AIRE
Es una mezcla
gaseosa compuesta
por un 78% de
nitrógeno, un 21%
de oxígeno y un 1%
de diferentes
compuestos tales
como el argón, el
dióxido de carbono
y el ozono.


CONTAMINANTES PRIMARIOS

Son los que permanecen
en la atmósfera tal y
como fueron emitidos
por la fuente.

Para fines de evaluación
de la calidad del aire se
consideran: óxidos de
azufre, monóxido de
carbono, óxido de
nitrógeno, hidrocarburos
y partículas.


CONTAMINANTES SECUNDARIOS
Son los que han estado
sujetos a cambios
químicos, o bien, son el
producto de la reacción
de dos o más
contaminantes primarios
en la atmósfera.

Entre ellos destacan los
oxidantes fotoquímicos y
algunos radicales de
corta existencia como el
ozono.

CONTAMINANTES
MATERIA PARTICULADA. (PM).
• Material con tamaño de partícula superior a 10 micras,
• Con tamaño inferior o igual a 10 micras (PM10), y
• Con tamaño de partícula inferior a 2,5 micras (PM 2.5).
EFECTOS: Agravamiento de afecciones respiratorias y
cardiovasculares, alteración de los sistemas de defensa del
organismo contra materiales extraños, daños al tejido pulmonar,
carcinogénesis y mortalidad prematura.


CONTAMINANTES

DIOXIDO DE AZUFRE

•Gas incoloro;
•umbral de sabor 0.33 ppm;
•umbral de olor de 0.5 ppm

EFECTOS: Afecciones respiratorias,
debilitamiento de las defensas
pulmonares, agravamiento de
enfermedades respiratorias y
cardiovasculares, ya existentes, y
muerte.


CONTAMINANTES
MONOXIDO DE CARBONO
• Gas incoloro;
• Insípido e inodoro a concentraciones atmosféricas
EFECTOS: A concentraciones altas el monóxido de
carbono disminuye la percepción visual, la destreza
manual y la capacidad mental.


CONTAMINANTES
OXIDOS DE NITROGENO

• Color pardo rojizo;
• Umbral de olor es de 0.2 ppm

EFECTOS: Irrita los pulmones, causa bronquitis y neumonía, reduce
la resistencia a las infecciones respiratorias.


CONTAMINANTES
OZONO
• Color pardo rojizo;
• Umbral de olor es de 0.2 ppm
EFECTOS: Reduce la función pulmonar, por lo que es
común asociarlo a tos, estornudos, dolor en el pecho y
congestión pulmonar.


CONTAMINANTES
PLOMO
EFECTOS: En dosis altas, puede causar ataques, retardo
mental y trastornos del comportamiento. En dosis
pequeñas, los niños y bebes pueden sufrir trastornos del
sistema nerviosos central. En los adultos problemas de
hipertensión arterial y afecciones cardiacas.


SIMAT (Sistema de Monitoreo Atmosférico)

Se tiene un reporte cada hora de las 36 estaciones
automáticas de monitoreo.

En la NADF-009-AIRE-2006, elaboración del INDICE

RAMA - Red Automática de Monitoreo Atmosférico.

• ozono (O3),
• dióxido de azufre (SO2),
• óxidos de nitrógeno (NOx),
• monóxido de carbono (CO),
• partículas menores a 10 micrómetros (PM10),
• partículas menores a 2.5 micrómetros (PM2.5) y
• ácido sulfhídrico (H2S)


NADF-009-AIRE-2006
I O3   C O3 
100
0.11
I NO2   C NO2 
100
0.21
I SO2   C SO2 
100
0.13
I CO   C CO 
100
11
I (O3) = Imeca del Ozono
C(O3)= Concentración del ozono en ppm

NADF-009-AIRE-2006

I PM 10   C PM 10  5
0  120
6
I PM 10   40  C PM 10  0.5 121  320

I PM 10   C PM 10  5
 320
8

I (PM10)= Imeca del Partículas menores a 10 micras
C(PM10)= Concentración de las partículas en ug/m3


NADF-009-AIRE-2006
 
I PM 2.5  C PM 2.5 
50
15.4
0  15.4


I PM 2.5   20.5  C PM 2.5 
49
24.9
15.5  40.4


I PM 2.5   21.3  C PM 2.5 
49
24.9
40.5  65.4


I PM 2.5   113.20  C PM 2.5 
49
84.9
65.5  150.4


I PM 2.5   C PM 2.5 
201
150.5
 150.4

I (PM2.5)= Imeca del Partículas menores a 2.5 micras
C(PM2.5)= Concentración de las partículas en ug/m3


PM10-NORESTE (1-OCT-08)

82
80
78
IMECAS

76
74
72
70
68
0 5 10 15 20 25 30
HORAS


O3-SUROESTE (1-OCT-08)
120

100

80
IMECA

60

40

20

0
0 5 10 15 20 25 30
HORAS


NADF-009-AIRE-2006
INTERVALO DE CALIFICATIVO DE LA CARACTERISTICAS
IMECA CALIDAD DEL AIRE
0 - 50 BUENA ADECUADA PARA LLEVAR ACTIVIDADES
AL AIRE LIBRE

51 - 100 REGULAR POSIBLES MOLESTIAS EN NIÑOS,
ADULTOS MAYORES Y PERSONAS
ENFERMAS

101 - 150 MALA EVITE ACTIVIDADES AL AIRE LIBRE,
ACUDA AL MEDICO SI PRESENTA
PROBLEMAS RESPIRATORIOS O
CARDIACOS

151 - 200 MUY MALA EVITE SALIR DE CASA Y MANTENGA
CERRADAS VENTANAS, ACUDA AL
MEDICO SI PRESENTA PROBLEMAS
RESPIRATORIOS O CARDIACOS

> 200 EXTREMADAMENTE EVITE SALIR DE CASA Y MANTENGA
MALA CERRADAS VENTANAS, ACUDA AL
MEDICO SI PRESENTA PROBLEMAS
RESPIRATORIOS O CARDIACOS. NO
USE EL AUTOMOVIL

NADF-025-SSA1-1993
VALOR DEL LIMITE
CONTAMINANTE
PERMISIBLE
PM10 120 ug/m3

PM2.5 65 ug/m3

O3 0.11 ppm

NO2 0.21 ppm

SO2 0.13 ppm

CO 11 ppm


FACTOR DE CONVERSION PARA

g M
3  ppm
m VM
24.45 10 3 g
ppm 
M m3

Donde:
ppm= Partes por millón
M= Peso molecular en g/mol
VM= Volumen de un g/mol, 24.45x10-3 m3/mol


PESO ATOMICOS

ELEMENTO PESO ATOMICO
CARBONO ( C ) 12.01

OXIGENO ( O ) 16.00

NITROGENO ( N ) 14.01

AZUFRE ( S ) 32.06

HIDROGENO ( H ) 1.01


FACTOR DE CONVERSION PARA
TAREA: Convertir los siguientes valores de los
contaminantes

CONTAMINANTE VALOR VALOR EN UNIDAD

O3 570 ug/m3 ppm
NO2 4.7 ug/m3 ppm
SO2 120 ug/m3 ppm
CO 80 ug/m3 ppm


FACTORES DE EMISION

El factor de
emisión es una
relación entre la
cantidad de
contaminante
emitido a la
atmósfera y una
unidad de
actividad


FACTORES DE EMISION
La fuente de
consulta más
extensa para
factores de
emisión con
base en
procesos es el
documento AP-
42 Compilation
of Air Pollutant
Emission
Factors (U.S.
EPA, 1995a)

FACTOR DE EMISION

E  FE  C
Donde:
E= Emisión de contaminantes, peso/tiempo
(kg/año, g/día, etc)
FE= Factor de emisión, peso/volumen o
peso/tiempo/área (kg/m3, kg/hr/m2)
C= Consumo volumen/tiempo o área/tiempo
(m3/año, m2 /(hrs/año))


FACTOR DE EMISION

EJEMPLO 1:

Calcular las emisiones anuales de NOx de una
caldera sin control de emisiones en una planta
termoeléctrica que utiliza gas natural. El
consumo anual de gas natural es de 50
millones de metros cúbicos.

FE NOx= 8800 kg/106 m3 AP-42, Tabla 1.4-2


FACTOR DE EMISION

EJEMPLO 2:

Calcular las emisiones de partículas del proceso
de fundición de rejillas en la producción de
baterías de plomo ácidas. Cada mes se
producen veinte mil baterías.

FEpart. = 1.42 kg/103 baterías (AP-42, Tabla 7.15-1)


CONTROL DE LA CALIDAD
DEL AIRE
 El control de la calidad del aire se
realiza a través de dispositivos, con el
objetivo de conservar una atmósfera
en la cual los contaminantes no
tengan un efecto negativo en las
actividades humanas.


CÁMARAS DE SEDIMENTACIÓN
POR GRAVEDAD

 Son colectores en el cual las fuerzas
gravitorias dominan el movimiento
vertical de las partículas.


POR GRAVEDAD
 cámaras de asentamiento por gravedad,
 colectores por gravedad,
 cámaras de expansión
 y cámaras de caída

 Son llamados “pre-limpiadores”, debido a que a
menudo se utilizan para reducir la carga de
Materia Particulada (PM10 y PM2.5), a la entrada
de los dispositivos finales de captura, al remover
las partículas abrasivas de mayor tamaño

POR GRAVEDAD

Su empleo se limita a
la extracción de polvo
relativamente grueso,
del orden de las 200
μm y como paso
previo de una
depuración más fina.
Su rendimiento es del
50%.

POR GRAVEDAD
Expresión teórica de la eficiencia del colector

 gd 2 rpL 
 p 
- 
 18 uH 
hg  1- e  

u= Velocidad horizontal del gas y las partículas en el colector, m/s
rp Densidad de la partícula
hg Eficiencia de separación, como fracción
 Viscosidad dinámica absoluta del medio
dp= Diámetro de la partícula
L = Longitud del colector, m
H = Profundidad del colector, m


POR GRAVEDAD
EJEMPLO: CALCULE EL DIAMETRO DE LAS PARTICULAS DE
CaO DONDE SE TIENE UNA EFICIENCIA DEL 50%. LAS
PARTICULAS ESTAN SUSPENDIDAS A UNA CORRIENTE DEL
AIRE A 100ºC Y ESTAN A UNA PRESION ATMOSFERICA PARA
UNA CAMARA DE SEDIMENTACION POR GRAVEDAD DE 3 M DE
LARGO Y 1 M DE ALTURA CUANDO LA VELOCIDAD DEL GAS EN
EL COLECTOR ES DE 1 M/S.

ANEXO B.2. VISCOSIDAD DEL MEDIO

DENSIDAD DEL ELEMENTO: 3310 kg/m3


EJEMPLO
Sustituyendo los valores:
 9.81d 2 3300 3 
 p  
- 
 182.1710-5 1 
0.5  1 - e  

 9.81d 2 3310 3 
 p  
 - 
 182.1710 1 
-5

0.5  e  

 18  2.17 10 5 
d p  ln(0.5)  
2

 9.81 3310  3 
2

d p   0.693  40  10  28 10
10 10

d p  28  10 10  5.3 10 5  53m

COLECTORES INERCIALES
(CICLON)
Dispositivo que
utiliza las fuerzas
centrifugas para
separar las
partículas mas
pesadas de
aquellas moléculas
de gas que son mas
ligeras.


COLECTORES INERCIALES
(CICLON)
El aire cargado de polvo entra tangencialmente por la
parte superior cilíndrica. La corriente de aire sigue una
trayectoria en espiral que primero se dirige hacia el fondo
del tronco de cono, ascendiendo después por el centro
del mismo. El aire, una vez depurado, abandona el ciclón
por la parte superior. Las partículas separadas se
descargan por el fondo del ciclón.


COLECTORES HUMEDOS

Tienen por objeto
aumentar el tamaño
de partícula por
medio de agua o
gotas de
suspensión, ya que
es mas fácil
recolectar partículas
mas grandes.


COLECTORES HUMEDOS

La eficiencia del colector puede ser de 95% cuando
el diámetro de la partícula es menor a 5 m.


COLECTORES DE TELA

Estos equipos se
utilizan para
extraer partículas
secas de
corrientes
gaseosas secas y
a baja temperatura
(de 0 a 275ºC).


TORRES DE ASPERSION

Se emplean para remover
tanto gases como partículas.
Tienen baja perdida de carga y
pueden manejar gastos muy
importantes. El gas se
introduce en sentido
ascendente quedando las
partículas colectadas en el
fondo junto con el liquido. Son
eficientes para partículas
superiores a 10μm .


PRECIPITADOR
ELECTROSTATICO

Es un dispositivo
que remueve
partículas de un
gas que fluye
(como el aire)
usando la fuerza
de una carga
electrostática
inducida.


PRECIPITADOR
ELECTROSTATICO

Las partículas se retiran de las placas
mediante "golpes secos" y se recolectan en
una tolva ubicada en la parte inferior de la
unidad.
La eficiencia de remoción de los PES es muy
variable. Solo para partículas muy pequeñas,
la eficiencia de remoción es de
aproximadamente 99 por ciento.


PRECIPITADOR
ELECTROSTATICO
Expresión teórica de la eficiencia del colector

 2 ue HL 
- 
hE  1 - e  Q 

Q= Gasto de emisión de gas y/o partículas, m3/s
ue= Velocidad terminal de migración de la partícula, m/s (0.03 a 0.3
m/s)
L = Longitud de la placa colectora, m
H = Altura de la placa colectora, m


EJEMPLO

Un proceso de producción de hierro colado emite 10 toneladas de
partículas al día. Se están considerando dos tipos de colectores para
el proceso de control: un precipitador electroestático y un ciclón de
alta eficiencia. Determinar cual de los colectores tiene mejor
eficiencia global, si la distribución del tamaño de las partículas para el
proceso y la eficiencia de los colectores para cada categoría de
tamaño son los siguientes:
Intervalo del tamaño de la partícula
0-10 10-20 20-44 >44
(m)
Promedio por clase (m) Por
5 15 32
aprox, 50
Porcentaje en peso por clase 20 35 30 15

Eficiencia del PES por clase (%) 90 97 99.5 100

Eficiencia del ciclón por clase (%) 55 78 90 99


EJEMPLO
Determinando la masa de las partículas: 0-10 m con
diámetro nominal de 5 m
M Total particulas(kg)  %

M 10,000  0.2  2,000 kg
dia
Mrequipo  M  %

MrPES  2,000  0.9  1,800 kg
dia
MrCICLON  2,000  0.55  1,100 kg
dia
Meequipo  M  Mrequipo
MePES  2000  1800  200kg
MeCICLON  2000  1100  900kg

EJEMPLO
Determinando en forma similar para los demás casos:

Intervalo del tamaño de la
0-10 10-20 20-44 >44 Total
partícula (m)

Masa de las partículas/clase 2,000 3,500 3,000 1,500 10,000

Masa de las
partículas/recolectada

PES 1,800 3,400 3,000 1,500 9,700

CICLON 1,100 2,700 2,700 1,500 8,000


EJEMPLO
Por lo tanto la eficiencia global del PES es:

Mrequipo
E
M
9,700
E  100  97%
10,000
Y del CICLON es:
8,000
E  100  80%
10,000


APLICACIONES

CONTAMINANTES USO PARA APLICACIONES
EQUIPO APLICABLES INDUSTRIALES

La industria de refinación de metales,
para recolectar partículas grandes,
tales como las de trióxido de arsénico
de la fundición de minerales de cobre
PM, principalmente de
Cámaras de arsenioso.
diámetro
asentamiento Las plantas generadoras de calor y las
mayor de 10 micras (μm).
de electricidad, para recolectar
partículas grandes de carbón no
quemado, para re-inyectarlas a los
generadores de vapor.


APLICACIONES
CONTAMINANTES
EQUIPO USO PARA APLICACIONES INDUSTRIALES
APLICABLES

-calderas alimentadas con carbón, madera,
Materia Particulada ((PM10) (PM2.5)
aceite y residuos líquidos
y contaminantes peligrosos del aire
Lavadores -industria química
(CPA) que existen en forma
venturi Incineradores municipales
particulada y compuestos orgánicos
aplicados donde es necesario obtener altas
volátiles(COV)
eficiencias de recolección para MP fina
recuperación y reciclado de productos
Materia Particulada ((PM10) (PM2.5) alimenticios y materiales de proceso tales
Separadores y contaminantes peligrosos del aire como los catalizadores.
tipo ciclón (CPA) que existen en forma industrias química y de alimentos, En la
particulada industria de metales ferrosos y no
ferrosos,etc
Torres de Materia Particulada ((PM10) (PM2.5) Control de emisiones de tanques de
aspersión y contaminantes peligrosos del aire almacenamiento de aceite ligero y benceno
(CPA) que existen en forma -industrias con gases residuales
particulada y compuestos orgánicos usadas para la remoción de MP y con gases
volátiles(COV) de alta solubilidad


APLICACIONES

CONTAMINANTES USO PARA APLICACIONES
EQUIPO
APLICABLES INDUSTRIALES

Cuarto de Materia Particulada ( (PM 10 )(PM2.5) y -Calderas termoeléctricas
sacos (casa contaminantes peligrosos del aire (CPA) -Calderas industriales
de bolsas) que existen en forma particulada -Industria de productos minerales
-Asfalto
-Molienda de grano
Filtros de Materia Particulada ( (PM 10 )(PM2.5) y -Limpieza maquinado y soldadura de
papel (medio contaminantes peligrosos del aire (CPA) productos de metal
extendido) que existen en forma particulada Industria de productos minerales
-asfalto
Molienda de granos
Precipitador Materia Particulada ( (PM 10 )(PM2.5) y industria textil, papelera y procesadora
electrostático contaminantes peligrosos del aire (CPA) de pulpa de madera, metalúrgica,
que existen en forma particulada incineradores de residuos peligrosos, y
en la producción de ácido sulfúrico,
entre otros.


VENTAJAS Y DESVENTAJAS

EQUIPO VENTAJAS DESVENTAJAS

El líquido efluente puede crear problemas de
Pueden manejar polvos
contaminación del agua;
inflamables y explosivos con
El producto de desecho se recolecta en húmedo;
bajo riesgo;
Un alto potencial de problemas de corrosión;
Pueden manejar neblinas;
Se requiere protección contra el congelamiento;
Lavadores Un mantenimiento relativamente
El gas de escape puede requerir recalentamiento
venturi bajo;
para evitar una pluma visible;
Simple en diseño y fáciles de
La MP recolectada puede estar contaminada, y
instalar;
puede no ser reciclado;
Los gases corrosivos y polvos
Desecho del fango residual puede ser muy
pueden ser neutralizados.
costoso.
Bajos costos de capital. Eficiencias de colección de MP relativamente
Pocas partes móviles, por lo bajas, particularmente para MP de tamaño menor a
Separador tanto, bajos costos de operación 10 µ m
es tipo y mantenimiento. No pueden manejar materiales pegajosos o
ciclón Colección y disposición en seco; aglomerantes; y
y Requisitos espaciales Las unidades de alta eficiencia pueden tener altas
relativamente pequeños. caídas de presión.



Torres de caída de presión relativamente baja; Puede crear un problema de desecho de
aspersión manejar polvos inflamables y explosivos agua (o líquido);
con poco riesgo; El producto residual se recolecta en
La construcción de plástico reforzado con húmedo;
fibra de vidrio (PRF) permite su operación Eficiencias de transferencia de masa
en atmósferas altamente corrosivas; relativamente bajas;
Un costo de capital relativamente bajo; Es relativamente ineficiente para remover
Libre de problemas de obstrucción; MP fina;
Requisitos de espacio relativamente bajos; Cuando se usa la construcción de PRF, es
y Capacidad de recolectar tanto MP como sensible a la temperatura; y
gases. Costos de operación relativamente altos.
Cuarto de -alta eficiencia Para temperaturas altas (290°C) se
sacos -insensible a fluctuaciones de corriente requieren telas metálicas costosas
(casa de -gran numero de configuracion de peligro de fuego y/o explosión de material
bolsas) recolectores recolectado debido a chispa
no opera en ambientes húmedos
Se tapa fácilmente con materiales húmedos
y/o adhesivos
velocidades altas de gas que provoca
plastas de polvo en tela



Filtros de eficiencia alta -a temperaturas altas(95°C) se necesitan
papel (medio insensibles a fluctuaciones de la medios especiales caros
extendido) corriente de gas -necesidad de pretratamiento de algunos
no presenta oxidación ni corrosión contaminantes
fácil mantenimiento -material recolectado es peligro de fuego
amplio rango de tamaño de filtración o explosión por chispa
fácil adaptación al espacio disponible -corta vida de filtros a altas temperaturas
o medios irritantes
Precipitador eficiencia muy alta costo alto
electrostático manipulación fácil de residuos alto nivel de mantenimiento
trabajan con partículas muy pequeñas corrosión por condensación ácida
amplio rango de temperatura de necesidad de espacio amplio
operación peligro de explosión por gases
no disminuyen mucho la presión combustibles
pueden trabajar a presiones muy altas no es recomendable para partículas
húmedas o pegajosas
produce ozono


COMPARACION $$$
(DOLARES)
COSTO OPERACIÓN COSTO INSTALACION
EQUIPO EFICIENCIA
(ANUAL) m3/s m3/s

varían del 70 a más
Lavadores venturi $9,300 a 254,000 $5,300 a $45,000
del 99 por ciento
70 a 90% para MP;
Separadores tipo de 30 a 90% para
$1,500 a $18,000 $4,600 a $7,400
ciclón MP10 y de 0 a 40%
para PM 2.5.
Torres de varían de 70 a más $3,200 a 64,000 $4,200 a $13,000
aspersión del 99 %
Cuarto de sacos 95 al 99.9% $11,000 a $50,000 $13,000 a $55,000
(casa de bolsas)
Filtros de papel 99 - 99,9% $20,000 a $52,000 $15,000 a $28,000
(medio extendido)
Precipitador 99 - 99,9% $8,500 a $19,000 $42,000- $260,000
electrostático


DISPERSION DE CONTAMINANTES

Actualmente existen diversos organismos que se
encargan de crear y regularizar estos modelos en
todo el mundo, destacando entre ellos la US
EPA, “Guidelines on Air Quality Models”.

Los modelados se pueden clasificar en:

 Físicos
 Matemáticos



Físicos.
Representación a escala de una zona urbana
(una maqueta) situada en un túnel de viento y los
denominados “Smog Chambers”.

La limitación principal de estos modelos radica en
la casi nula capacidad de relacionar las
emisiones con la calidad del aire, ya que no
pueden incluirse las condiciones meteorológicas
ni las fuentes existentes en una zona.

Químicos.
 Numéricos,
 Modelos Eulerianos y
 Lagrangeanos
 de Análisis Estadístico
 modelos de Regresión,
 Series Temporales,
 Redes Neuronales y
 Discriminantes.
 de Descripción
 de Caja Fija
 y Gaussianos


MODELO GAUSIANO


DESCRIPCIONES DE COLUMNAS
ESTABILIDAD ATMOSFERICA
  
   1  Z  H 2    1  Z  H 2  
2
 1 y  
   
  2 s   s  
 
 s  


   z    2 z   
 2  
C  x, y , z  
Q   y  
e  
e  e 
2 us ys z  
 
Donde:
C = Concentración en kg/m3
Q = Tasa de emisión en kg/s.
s s = Coeficientes de difusión en dirección horizontal y vertical, m.
y z

u = Velocidad de viento en m/s.
H = Altura efectiva de la chimenea en m.
z= Altura sobre el suelo en m.
y= Distancia perpendicular a la dirección del viento, m.


DESCRIPCIONES DE COLUMNAS



T
Estabilidad
Z
-1.00ºC/100m Neutral

-1.25ºC/100m Inestable

-0.50ºC/100m Estable


EJEMPLO

Dados los siguientes datos determinar la
estabilidad de la atmósfera:
 Elevación 2.00 m y temperatura 14.35ºC
 Elevación 324.00 m y temperatura
11.13ºC


EJEMPLO

T T2  T1

Z Z 2  Z1

T 11.13  14.35
  1.00º C
Z 324.00  2.00 m

T
 0.0100º C  1.00º C
Z m 100m

Por lo tanto la estabilidad es de Neutral


MODELOS DE ASCENCION DE
COLUMNAS (ESTABLES Y NEUTRAS)
1
 F  3
H  2.6 
 uS 
g TS  TA W  D 
2

F  
TS 2
g  TA 
S  0.01º C 
Donde:
TA  z
 m
TS y TA = Temperaturas del gas emitido y del entorno, respectivamente, en el
punto de emisión, K
W = Velocidad de salida de la columna, m/s.
D = Diámetro de la chimenea en la parte superior (m).
u = velocidad media del viento de la profundidad en la capa atmosférica que
suele tomarse como correspondiente a u a la altura Hs de la chimenea.
S= Parámetro de estabilidad (l/s2)

COLUMNAS (INESTABLES)
 F 13 x 2 3 
H  1.6 
 u 
 

x  10 H S

Donde:
HS = Altura de la chimenea
H= Altura final de la columna
 H= Ascensión de la columna


EJEMPLO
Se espera que una fabrica procesadora de papel
propuesta emita 500 kg de H2S día desde una sola
chimenea. El receptor más cercano es una pequeña
población situada 1,700 m al noreste del emplazamiento
de la fábrica, y se espera que soplen vientos de suroeste
durante el 15% del tiempo. La chimenea de la fabrica
debe tener la altura suficiente para que la concentración de
H2S no sea mayor de 30g/m3 al nivel del suelo. Las
características físicas de las emisiones y de la atmósfera
ambiental son las siguientes:
 Velocidad de salida del gas, W 20 m/s
 Temperatura de salida del gas, T 122ºC
 Diámetro de la chimenea D, en la parte superior 2.5 m
 Temperatura del aire ambiental, TA 17ºC
 Velocidad de del viento supuesta, u 2 m/s
 Tasa de decaimiento de la temperatura, g 6ºC/km
Calcule la altura necesaria de la chimenea de la fabrica

EJEMPLO

Solución:
A nivel de suelo, por lo tanto z = 0
Concentración máxima, se presenta en y=0

0
  
 
2
 1 y    1  Z H 
2   1 Z H 
2
   
  2 s      

  2 s z    2 s z 

C  x, y , z  
Q   y   
     
e  
e

e 

2 us ys z  
 
1
 1 H 
2
   
 2 s z  
   
2e

EJEMPLO
Simplificando
 1 H 
2
   
 2 s z 
C  x,0,0 
Q    

e
 us ys z

kg dia
Q  500 kg  500  5.79 10 3 kg
dia dia 86400 seg s

Con una tasa de decaimiento de 6ºC/km representa una atmosfera
ligeramente estable, de la figura con un valor de x=1,700 m y
estabilidad E, sy = 80 m y sz = 30 m


EJEMPLO
 1  H 2 
Sustituyendo 3    
5.79  10  2  30  
30.3  10 9  e  
 2 80 30 
 1  H 2 
 2 80 30     
 2  30  
30.3  10 9  e  
5.79  10 3
 H2 
 
 1800
0.07891  e  

 H2 
 
1  1800
e  
0.07891
H2
2.54 
1800
4571  H 2
h  67.61m

COLUMNAS (ESTABLES Y NEUTRAS)

g 395  290 20  2.5 
2

F    81.4 m3 3
395  2  s

S
g
 0.006  0.01  1.35 104 s 2
290
1
 81.4  3
H  2.6 4 
 174.3m
 2 1.35 10 
Como la ascensión de la columna es mayor que la altura mínima
aceptable de la columna, cualquier altura de la chimenea será
suficiente para las condiciones que se especifican


 http://www.iol.ie/~geniet/eng/stabilityclasses.h
tm


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