AMI-1604 CONTROL DE LA

CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA

M.C. Cristina Patricia Pineda Belmontes

Email: hon.cppinedab@lalaguna.tecnm.mx
•Consecuencia de emisión de gases tóxicos.
•Mezcla de partículas solidas y gases en el aire.
•Nuestra atmósfera es un espacio cerrado.
•Afecta a la salud humana, animales plantas o vida
microbiana.
•El control de la contaminación del aire no es fácil.
 LA ATMÓSFERA

Función
Envoltura gaseosa PROPIEDADES característica
que envuelve a la ATMÓSFERAS físico_ química
tierra
ALTITUD
PRESIO
N FISICAS QUIMIC
AIRE DENSIDA (Temperat AS
D ura)
POLVO TEMPERAT
ATMOSFER URA FISICA
ICO QUIMICA
Grafica de la estructura
de
la atmosfera según su
composición
Contaminación atmosférica:
Cualquier cambio en el equilibrio de estos componentes, lo cual altera
las propiedades físicas y químicas del aire.

Presencia en el aire de materias o formas de energía que implique

riesgos ,daño o molestia graves para las personas y bienes.

FUENTES DE CONTAMINACION

ARTIFICIALES O
NATURALES ANTROPOGENICOS

proceden de los procesos de la consecuencia de las actividades

geosfera y la biosfera humanas
ANTROPOGÉNICAS
Combustión
Generación de Energía y Vapores
Humos negros
Gases:
SO2, SO3, CO
Vapores bencénicos
HCL
NO
Emisiones de vehículos
CO
Hidrocarbonos
Óxidos de nitrógeno
 Procesos de calentamiento y tueste
Polvos y humos
Gases: SO2, H2S, HF, SiF4
Procesos de fundición.
Manufactura de:
Acero
Coque
Cal
Cementos
Cerámicas
Minería y Canteras
Polvo de las extracciones
Humos de los vertidos
Actividades con olores nocivos
Despojos de animales
Sangre seca
Preparación de comidas
Cocción de pescados
Pegamentos
Procesos químicos
Polvos y humos
No tóxicos
Tóxicos: Be, Pb, As, Cd
Gases: HCl, SO2, SO3, NO2, HF, H2S
Procesos nucleares o atómicos.
Entre otras fuentes las centrales nucleares y/o los procesos
asociados.
Basura radioactiva y gases.
NATURALES
•Polvo
•Humo
•Pulverización de agua marina
•Gases sulfurosos
•Polen
•Incendios forestales
Los problemas de contaminación a consecuencia de los gases, a excepción
del CO2, no se deben a fuentes antropogénicas, sino por la concentración en
área poblacional, en el mundo industrial.
 PARTICULAS

COMPUESTOS
¿CUÁL ES LA PRINCIPAL

CONTAMINANTES DEL AIRE

CON S
CAUSA DE LA
COMPUESTOS
CONTAMINACIÓN DEL ORGÁNICOS
AIRE?
COMPUESTOS
CON N

MONÓXIDO DE C

COMPUESTOS
HALOGENADOS
COMPUESTOS
ES ESENCIAL RADIACTIVOS
PARA EL
HOMBRE
 Absorción
Remoción de
contaminantes de Normas de
una corriente de emisión
escape
Adsorción

Incineración

CINETICA
Técnicas para control QUIMICA
de la contaminación
Impedir
formación
1.2 CINÉTICA DE LA FORMACIÓN DEL CO

Se desconoce actualmente la cinética de la oxidación del C.

Combustión de hidrocarburos =CO y CO2

Las etapas de formación del CO deben preceder a las de CO2.

CH3 + O2 HCO + H2O

HCO + OH CO + H2O

HCO + M CO + H + M

CO + OH CO2 + H

CO + O2 CO2 +O
CO + OH CO2 + H

H + H 2O OH + H2

H + O2 OH + O
1.2.1 CONTROL DE LA EMISIÓN DEL CO

La remoción de CO depende de la presencia de OH en la

mezcla reactiva.

El amortiguamiento térmico del proceso de combustión

conduce usualmente a un nivel de superequilibrio de CO en los
gases de escape.

La remoción posterior de acuerdo a la normatividad aplicable

requiere reconocer la dilución e interacción adicional con la
atmósfera.

Controlar su formación.

• reducir el CO y el NOx
• analizar los equipos de combustión
El método más práctico para la reducción de la emisión de CO de
fuentes
estacionarias de combustión consiste en el diseño, instalación,
operación y mantenimiento adecuados del equipo.

Hay procesos diferentes a la combustión en donde se genera CO, en

grandes cantidades, que son aprovechadas para suministro de calor
para la planta.

La remoción de CO puede hacerse de forma selectiva de otros gases,

mediante el lavado con soluciones específicas, ejemplo el formato de
Cu y NH3
1.2.1.1 Incineración o combustión auxiliar

Proceso que se utiliza para remoción de contaminantes

combustibles del aire (gases, vapores u olores). Se utiliza
frecuente/m cuando el gasto volumétrico del gas residual de un
proceso grande, pero el nivel del gas contaminante es pequeño.

La incineración de residuos gaseosos no deseados es un

método satisfactorio de control, por varios puntos.

1. Disminuye olor, en los contaminantes altamente olorosos

combustibles, ejemplo mercaptanos, los gases de cianuro y H2S.

2. Los aerosoles orgánicos que causan plumas visibles se

destruyen de forma eficaz debido a la combustión auxiliar,
ejemplo estufas de horneado de esmaltes, tostadores de café,
casa de ahumado de carne.
3. Algunos vapores y gases orgánicos, si se descargan en la
atmósfera, a su vez participan en las reacciones de neblumo.
La combustión auxiliar con flama destruye de forma eficaz
dichos materiales.

4. Algunas industrias, como las refinerías producen grandes

cantidades de gases residuales altamente peligrosos por ser
combustibles y orgánicos, por lo que el método más seguro de
control del efluente es mediante la combustión en chimeneas
de flama u hornos especialmente diseñados.
1.2.1.1 A Incineración por flama directa

Conocimiento de explosividad o flamabilidad tanto del material

residual como del gas combustible en las mezclas con el aire.

Como regla aproximada, una mezcla estequiométrica de

hidrocarburos y aire tiene calor de combustión cerca de 100
Btu/pie3 (3725 kJ/m3).

La mayoría de los reglamentos seguros, requiere que el gas

residual trasnportado al incinerador este 25% por debajo del
L.E.I.
Método por el cual los gases
residuales se queman de forma
directa en una combustión, con o sin
la adición de algún otro combustible,
como el gas natural.
En un quemador bien diseñado, se pueden quemar exitosamente
un gas residual con un valor calórico de cerca de 85 a 90 Btu/pcs
(3150 a 3350 kJ/m3) sin necesidad de combustible adicional.

Este método de incineración solo debe emplearse cunado los

combustibles en el gas residual contribuyen con una porción
significativa de la E total requerida para la combustión, esto por
razones económicas, mayor de 50% del valor calórico total
requerido.

Cabe mencionar un problema de este tipo de incineración, es que

son posibles temperaturas de flama en el intervalo de 2500°F
(1371°C), lo que conduce a la formación de NOx cuando hay
exceso de aire, y se mantenga un tiempo suficiente la alta
temperatura del gas. De tal manera, el proceso de combustión
podría sustituir simplemente un tipo de contaminante por otro.
Plantas petroquímicas y refinerías.

Cámara de combustión abierta en su extremo y dirigida por lo

general, de forma verical hacia arriba.

Combustibles gaseosos

Requiere un piloto para asegurar la combustión continua.

Problema formación de hollín y humo

1.3 TERMODINÁMICA Y CINÉTICA DE LA
FORMACIÓN DEL SO2

Calderas de plantas generadoras de energía- 50% del

total de emisiones

Petróleos y carbones naturales, composición variable

del 0.1 a más del 5%

La emisión de SO2 varía de acuerdo al origen y

naturaleza de los combustibles fósiles.

Concentración en áreas urbanas varía de 0.01 - 0.1

ppm para un tiempo promedio de una hora.
SO2 a 25°C y 1 atm 1ppm = 2620 µg/m3 SO2
 S + O2 SO2

Exotérmica, 296,800 kJ/kgmol a 25°C

En combustibles fósiles la relación SO2/SO3 , 40:1 a 80:1

2H2S + SO2 3S + 2H2O

Catalizador

SO2 + ½ O2 Catalizador
SO3

4MgO + 4SO2 3MgSO4 + MgS

Cuando abunda la humedad:

2SO2 + 2H2O + O2 2H2SO4

Catalizador

SO3 + H2O H2SO4

El SO es muy importante desde el punto de vista cinético, en el esquema de
oxidación.

El SO y el SO2 son reactivos e inestables a T atmosféricas, no se encuentran

entre los productos normales de los procesos de combustión.
Se puede observar que el equilibrio favorece al SO3 a bajas T y al SO2 a altas T,
en mezclas pobres (una relación de equivalencia menor que 1).

Sin embargo, en los hornos de las plantas generadoras de energía se observa

un efecto inverso, en donde el nivel de SO3 es muy alto en comparación con el
valor de equilibrio en la zona de la flama, por otro lado en el gas frío de la
combustión, cerca de la salida, la [SO3] está muy por debajo del valor del
equilibrio.

Lo anterior se debe a la cinética para determinar la tasa de formación de las

especies variadas intermedias en las etapas elementales químicas.

Se ha propuesto que el SO, constituye un importante producto intermedio

dentro del esquema de reacción. Se supone que algún mecanismo produce SO
a partir de las moléculas que contienen azufre, en el inicio de la zona de
reacción.
Reacciones elementales:

SO + O2 SO2 + O
SO + OH SO2 + H

La mayor preocupación reside en la formación y remoción del SO3

SO2 + O + M SO3 + M

M es un 3er cuerpo que actúa como absorbedor de energía.

SO3 + O SO2 + O2
SO3 + H SO2 + OH

SO3 + M SO2 + O + M
 2SO2 + 2H2O + O2 2H2SO4

SO3 + O SO2 + O2

d[SO3] = k14 [SO2] [O] [M] –k15 [SO3] [O]

dt

La máxima concentración de SO3 se obtiene si d[SO3] / dt = 0,

entonces:

[SO3]max = k14 [SO2] [O] [M] /k15

Se ha calculado que el nivel máximo de SO3 está entre 2 y 5% de

la [SO2], este nivel es más alto que el pronosticado por las
condiciones en equilibrio, pero en acuerdo con mediciones
experimentales de Hedley.
Se concluye que el SO2 es el principal SOx que se forma en los
procesos de combustión.

La conversión final del SO2 al SO3 en la atmósfera debería ser un

proceso lento, debido a las bajas tasas de conversión a las
temperaturas ambientales.

Sin embargo, si el SO2 está en la atmósfera la tasa de conversión a

SO3 se ve afectada por catalizadores heterogéneos, presentes en la
superficie de las partículas en suspensión.

Lo cual incrementa la conversión de SO2 a SO3, y a su vez a la

formación de aerosoles sulfatados, los cuales causan efectos
adversos de salud a la población.
1.3.1 Procesos de desulfuración de los gases de la combustión

Remoción:

Desechable o
Húmedo o seco
regenerativo

Desechable: se forma un producto sólido residual, se adicionan nuevos

productos químicos de forma continua.

Regenerativo: en el cual los agentes de remoción, se regeneran en un

circuito cerrado.

Húmedo o seco: la diferencia radica en que el agente de remoción activo

está contenido o no en una solución sólida.
Descripción
de algunos
procesos
para la
remoción
de SO2, de
gases de
chimeneas
 Video:
https://www.sorbacal.com/es/proceso-por-seca#!/inyecci%C3%B3n-de-
absorbente-por-v%C3%ADa-seca---dsi

https://www.sorbacal.com/es/contaminantes#!/di%C3%B3xido-de-azufre

https://www.micronicsinc.com/es/filtration-news/flue-gas-
desulfurization/#:~:text=Cada%20proceso%20inyecta%20cal%20en,atomizada
%20en%20un%20recipiente%20separado.
1.4 TERMODINÁMICA DE LA FORMACIÓN DEL NO Y EL NO2

Estable: N2O, NO, N2O3, NO2 y N2O5

Inestable: NO3

El óxido nítrico (NO) y el dióxido de nitrógeno (NO2) se suelen considerar

en conjunto con la denominación de NOx. Son contaminantes primarios de
mucha trascendencia en los problemas de contaminación.

Los niveles de óxido nitroso han estado aumentando a una tasa anual de
aproximadamente 0.25%.

De todos ellos, la mayor emisión se corresponde al NO, sin embargo sufre

una rápida oxidación a NO2 siendo esta la especie que más predomina en
la atmósfera. Además, es un precursor de otros importantes contaminantes
(ozono, PM2,5 ) generados a partir de su intervención en diversas
reacciones químicas que se producen en la atmósfera
El emitido en más cantidad es el NO, pero sufre una rápida oxidación a NO2, siendo
este el que predomina en la atmósfera.

NOx tiene una vida corta y se oxida rápidamente a NO3- en forma de aerosol o a
HNO3 (ácido nítrico).

Tiene una gran trascendencia en la formación del smog fotoquímico, del nitrato de
peroxiacetilo (PAN) e influye en las reacciones de formación y destrucción del
ozono, tanto troposférico como estratosférico, así como en el fenómeno de la lluvia
ácida.

En concentraciones altas produce daños a la salud y a las plantas y corroe tejidos y

materiales diversos. Las actividades humanas que los producen son,
principalmente, las combustiones realizadas a altas temperaturas. Más de la mitad
de los gases de este grupo emitidos en España proceden del transporte.
¿DE DONDE PROVIENEN LOS NOx?

Los automóviles y otras fuentes móviles contribuyen alrededor de la

mitad de los NOx que son emitidos. Las calderas de las plantas
termoeléctricas producen alrededor del 40% de las emisiones de NOx
provenientes de fuentes estacionarias.

Además, también se añaden emisiones sustanciales provenientes de

fuentes antropogénicas tales como las calderas industriales,
incineradores, turbinas de gas, motores estacionarios de diesel y de
encendido por chispa, fábricas de hierro y acero, manufactura de
cemento, manufactura de vidrio, refinerías de petróleo, y manufactura
de ácido nítrico.

Las fuentes naturales o biogénicas de óxidos de nitrógeno incluyen los

relámpagos, incendios forestales, incendios de pastos, árboles,
arbustos, pastos, y levaduras.
Estas fuentes diversas producen diferentes cantidades de cada óxido.
Las fuentes antropogénicas se pueden mostrar aproximadamente
como:

Esto muestra una representación gráfica de las emisiones de nuestras

dos mayores fuentes de NOx. Si pudiéramos reducir las emisiones de
NOx provenientes de sólo estas dos categorías principales, podríamos
vivir con el resto.
Sin embargo, no espere usted que cualquiera de estas categorías se
vuelvan cero en un futuro cercano. No podemos esperar que el
automóvil, camión, autobús, y avión desaparezcan. El automóvil con
cero emisiones todavía está sobre la mesa de diseño y no en la línea de
producción. Además, los hábitos sociales tendrán que cambiar antes de
que el consumo de electricidad pueda ser reducido.
En toda combustión hay tres oportunidades para la formación de NOx.
Estos NOx son:

1. NOx Termales –
La concentración de "NOx termales" es controlada por las
concentraciones molares de nitrógeno y oxígeno y la temperatura de
combustión. La combustión a temperaturas bien por debajo de 1,300C
(2,370F) forma concentraciones mucho más bajas de NOx termales.

2. NOx Combustibles-
Los combustibles que contienen nitrógeno (como el carbón) crean "NOx
combustibles" que resultan de la oxidación del nitrógeno ya ionizado
contenido en el combustible.
3. NOx Inmediatos –
Los NOx inmediatos son formados a partir del nitrógeno molecular en el
aire combinándose con combustible en condiciones ricas en
combustible que existen, hasta cierto punto, en toda combustión.

Este nitrógeno a su vez se oxida junto con el combustible y se convierte

en NOx durante la combustión, de la misma manera que los NOx
combustibles.
La abundancia de NOx inmediatos es disputada por los diversos
escritores de artículos y reportes - probablemente porque cada uno de
ellos está considerando combustibles que contienen intrínsecamente
cantidades muy grandes o muy pequeñas de nitrógeno, o considerando
quemadores intencionados para tener o no tener regiones ricas en
combustible en la llama.
El N2O se forma en los suelos a través de un proceso químico que involucra ciertos
microrganismos, y antropogénicamente en los procesos de combustión realizadas a
altas temperaturas.
Hasta antes de la Revolución Industrial (con anterioridad a 1750), las
concentraciones de dióxido de carbono, metano y óxido nitroso eran
estables.
Es a partir de la Revolución Industrial cuando estos niveles se
disparan considerablemente, hasta llegar a registros que año tras año
se van superando.
Los niveles de CO2 en la atmósfera se han incrementado en un 43%
desde el comienzo de la Era de la Industrialización.

En 2015 las concentraciones alcanzaron las 400 partes por millón.

Gracias a la Revolución Industrial hubo un importante crecimiento

demográfico posterior, por lo que por un lado, la gran actividad
industrial, y por otro, las grandes explotaciones de recursos y del
territorio para la subsistencia, incrementaron el impacto sobre el
sistema planetario, especialmente la emisión de gases de
invernadero.
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, enfermedades
agravamiento respiratorias de y cardiovasculares,
ya existentes, y muerte

Procede de la producción energética y térmica que deriva del consumo de

combustibles fósiles que contienen azufre.

El contaminante azufre se forma durante el procesamiento del gas natural y en

el refinamiento del petróleo.
OXIDOS DE NITROGENO
• Color pardo rojizo;
• Umbral de olor es de 0.2ppm

EFECTOS: Irrita los pulmones, causa bronquitis y

neumonía, reduce la resistencia a las infecciones
respiratorias

Se originan de:
• fuentes naturales y actividades agrícolas; la principal es la desnitrificación
microbiana del nitrógeno.
• reacciones de combustión a temperatura elevada, en carburantes de
automóviles .
>90% de todos los NOx generados de forma antropogénica se producen por
el consumo de combustibles.

O3 + NO2 NO3 + O2

NO3 + NO2 N2O5

N2O5 + H2O 2HNO3

OH + NO2 HNO3

N2 + O2 2NO

NO + ½ O2 NO2
El mecanismo cinético de la reacción para la formación de NO2 no es tan sencillo.

N2 + O2 2NO

NO + ½ O2 NO2
NO

NO2
NO
NO

CH4 + O2
2/3 AIRE + COMBUSTIBLE
N2 + O NO + N

O2 + N NO + O

NO + O NO2

O2 + M 2O + M

N2 + M 2N + M
1.4.1 MÉTODOS DE CONTROL DE COMBUSTIÓN PARA EL NOX DE FUENTES
ESTACIONARIAS

Parámetros que afectan la formación de NOx son:

T
Tiempo de residencia
Concentración de las especies
Grado de mezclado

Experimentalmente se deduce que la formación de NOx esta regulada por:

• Relación aire y combustible

• T del aire de la combustión
• Grado de enfriamiento de la zona de combustión
• Configuración del quemador del horno
La composición química del aire se mantiene prácticamente constante debido a los
procesos biogeoquímicos y las transformaciones cíclicas en los que se integran sus
componentes: los ciclos biogeoquímicos del carbono, nitrógeno, oxígeno y azufre
especialmente.

Estos ciclos se autorregulan mediante diferentes mecanismos, pero las actividades

humanas los aceleran, rompen su equilibrio y movilizan las reservas, ocasionando la
presencia en la atmosfera de los contaminantes del aire. Se consideran
contaminantes del aire a las sustancias químicas y formas de energía que en
concentraciones determinadas pueden causar molestias, daños o riesgos a
personas y al resto de seres vivos, o bien ser de origen de alteraciones en el
funcionamiento de los ecosistemas, en los bienes materiales y en el clima. (Wark &
Warner, 2012, p. 22)

Se denomina tiempo de residencia o vida media de un contaminante al periodo de

tiempo que puede permanecer en la atmosfera como tal o participando en variadas y
a veces complejas reacciones químicas.
El tiempo de residencia varía dependiendo de la naturaleza de cada contaminante.
Podemos clasificar los contaminantes en dos grupos: las sustancias químicas y las
formas de energía.
O3

Química estratosférica
A diferencia del resto de los componentes traza, normalmente la concentración
de O3 aumenta en los primeros kilómetros de la estratosfera alrededor de un
orden de magnitud.
Además de las reconocidas propiedades que presenta el O3 en la estratosfera
como escudo protector de los organismos vivos, determina el perfil vertical de
temperatura de la estratosfera siendo responsable del calentamiento
estratosférico y constituye un gas muy reactivo que lo involucra en muchas
reacciones químicas.
Por estos motivos, la química de la estratosfera gira en torno a la química del
O3 y al efecto que las distintas especias traza presentes tienen sobre la
concentración del mismo.
La complejidad de la química de esta región, aun siendo extensa, es inferior a
la de la troposfera debido a que el número de especies químicas presentes es
mucho menor.
El O3 es uno de los contaminantes secundario y criterio más relevantes.

• NOM-020-SSA1-1993 (DOF,2002).- 0.11 PPM y 0.08 PPM durante 8 horas

continuas.
• En California, es de 0.09 PPM y 0.07 durante 8 hrs.
• OMS, 0.06 y0.05 PPM

La [O3] en el ambiente se debe básicamente a 3 tres reacciones que se dan

de forma simultánea, donde el NO y el NO2 participan:
Su concentración a nivel del mar, puede oscilar alrededor de 0,01 mg kg-1.

Cuando la contaminación debida a los gases de escape de los automóviles es

elevada y la radiación solar es intensa, el nivel de ozono aumenta y puede llegar hasta
0,1 kg-1.
Las plantas pueden ser afectadas en su desarrollo por concentraciones pequeñas de
ozono.
El hombre también resulta afectado por el ozono a concentraciones entre 0,05 y 0,1
mg kg-1, causándole irritación de las fosas nasales y garganta, así como sequedad de
las mucosas de las vías respiratorias superiores.

Es un potente oxidante que provoca daños en los pulmones, ojos y supericies

mucosas, produciendo un importante deterioro de la salud y un aumento de la
mortalidad por afecciones respiratorias.

Este contaminante se forma en la atmósfera a partir del dióxido de nitrógeno (NO2) y

compuestos orgánicos volátiles (COV), mediante una serie de reacciones
fotoquímicas, en las que participa la radiación solar.
Esta necesidad de insolación para que se produzca el ozono hace que sus mayores
concentraciones ocurran en verano y por las tardes.
El ozono es muy inestable y se descompone fácilmente en presencia de óxido de
nitrógeno (NO), por ello su concentración suele ser baja en el centro de las
ciudades y mucho mayor en las áreas suburbanas y rurales circundantes, donde
sería esperable un aire más saludable.

Las especies químicas presentes en la troposfera, bien por formar naturalmente

parte de la composición de ésta o bien porque han sido adicionadas a esta matriz,
una vez se encuentran en ella pueden experimentar reacciones químicas en la
zona de emisión, ser transportadas o ser depositadas sobre la superficie terrestre
(seca o húmeda).
Desde el punto de vista de la reacción química hay una serie de factores que
influyen en la reactividad que se da en esta parte de la atmósfera: Se estima que
del gran número de especies emitidas a la troposfera desde la superficie de la
tierra, aquellas cuyo tiempo de vida sea menor de un año se eliminan en la propia
troposfera.
Aunque la mayor parte de la radiación solar de mayor energía es absorbida por la
estratosfera, a la troposfera llega radiación solar capaz de iniciar ciertas reacciones
fotoquímicas.
La troposfera se caracteriza por ser un medio oxidante, la tendencia de las
especies en ella presentes es la de reaccionar oxidándose.

Las principales especies químicas oxidantes presentes en la troposfera y

que van a determinar su química, son por un lado el radical hidroxilo (OH-),
el radical nitrato (NO3-) y el ozono (O3).

El radical OH, de origen fotoquímico, dominará la química de la troposfera

durante el día mientras el radical NO3- que sufre fotólisis determinará la
química durante la noche.

Aunque la mayoría de los compuestos presentan una mayor reactividad con

el radical OH, que con el radical NO3-, la mayor concentración de este
radical (108 moléculas por cm3 frente a 105 moléculas por cm3 para el
radical OH) hace que los procesos reactivos del radical NO3- sean decisivos
en la química atmosférica.
Muchos son los procesos que ocurren continuamente en la troposfera. Entre los
más representativos se pueden mencionar a:

1) Ciclo fotoquímico básico de NO2, NO y O3.

2) Fotólisis del ozono
3) Reacciones de NOX.

El O3 es uno de los oxidantes fotoquímicos más abundantes y se genera por la

reacción entre el O2 y el oxígeno atómico (O), en presencia de un catalizador que
estabiliza la molécula de ozono.

Se consume reaccionando con el monóxido de nitrógeno y se forma nuevamente

oxígeno:
Foto-oxidante que se produce en la troposfera por efecto de la oxidación de
monóxido de carbono e hidrocarburos en presencia de óxidos de nitrógeno y luz
solar.

Los hidrocarburos, el monóxido de carbono y los óxidos de nitrógeno

constituyen precursores en la formación de ozono troposférico.

El oxígeno atómico se produce debido a la acción de la luz solar sobre el

dióxido de nitrógeno.

El oxígeno atómico es altamente reactivo y su interacción con el agua genera

radicales hidroxilos, los que juegan un papel fundamental en los complejos
procesos químicos atmosféricos.
Los radicales hidroxilos reaccionan con los hidrocarburos (RH) para producir
radicales libres de hidrocarburos (R•) en presencia de luz solar a longitudes de
onda menores de 0,38 µm.
Estas sustancias, a su vez, reaccionan con el NO para formar más NO2.

El efecto neto de estas reacciones es que una molécula de hidrocarburo convierte

dos moléculas de NO a NO2 y produce una molécula de aldehído.

Por cada molécula de NO2 consumido se producen 2 por lo que aumenta su

concentración y disminuye la de NO.
Dinámica diurna y química
nocturna del N, consultar.
Compuestos orgánicos:
Hidrocarburos:
• COP´s

https://ve.scielo.org/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1690-31102011000200001
El Convenio de Estocolmo sobre Contaminantes Orgánicos
Persistentes (COP), es el primer instrumento internacional
jurídicamente vinculante para la aplicación de medidas internacionales
respecto de los COP.
Obligaciones Generales del Convenio:

•Identificar las existencias, fuentes y liberaciones de Contaminantes

Orgánicos Persistentes (COP).

•Prohibir su uso y eliminar, las existencias de las sustancias del Anexo A

(en el caso de los Bifenilos Policlorados (PolyChlorinated Biphenyls
PCB): el plazo es el 2025 para dejar de usarlos y 2028 para su
eliminación). Para los nuevos COP el plazo de eliminación es 2030.

•Reducir las liberaciones de los COP, no intencionales, mediante la

implementación de las Mejores Prácticas Ambientales y las Mejores
Tecnologías Disponibles.
Convenio del Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA)
firmado en mayo de 2001 que entró en vigor el 17 de mayo de 2004, es un
instrumento jurídico que tiene como objetivo proteger a la salud humana y el medio
ambiente, reduciendo o eliminando la producción y uso de los contaminantes
orgánicos persistentes.

La Convención ha considerado a 12 COP´s prioritarios:

•Aldrina
•Bifenilos policlorados
•Clordano
•DDT
•Dieldrina
•Endrina
•Heptacloro
•Hexaclorobenceno
•Mirex
•Toxafeno
•Dioxinas
•Furanos
Y otros grupos de sustancias son candidatos a incluirse en el convenio, como es
el caso del hexaclorociclohexano, clordecona, atrazina, endosulfán,
pentaclorofenol, ftalatos, parafinas policloradas, hexabromobifenilo, éteres
bifenílicos polibromados, hidrocarburos policíclicos aromáticos, nonil y octi-
fenoles, perfloruro-octisulfonato.

Dentro de los COP´s figuran las dioxinas y los furanos.

Constituyen una familia de compuestos aromáticos clorados tricíclicos.
Las dioxinas presentan dos átomos de oxígeno en su molécula mientras los
furanos solo presentan uno.

DIOXINAS.- policloro dibenzo-p-dioxinas (PCDD) son el nombre con el que se

conoce a un grupo de 75 compuestos formados por un núcleo básico de dos
anillos de benceno unidos por dos átomos de oxígeno en el cual puede haber
como sustitutos de uno a ocho átomos de cloro.

La dioxina más estudiada y más tóxica es la 2, 3, 7, 8 -tetracloro-dibenzo-

pdioxina, conocida comúnmente como TCDD.
Subproductos no deseados de procesos industriales (blanqueo de pasta de
papel con Cl, fundición, producción de herbicidas y plaguicidas, pero también
pueden producirse en procesos naturales como las erupciones volcánicas y los
incendios forestales
FURANOS.-

policloro-dibenzofuranos (PCDF) son un grupo de 135 compuestos de estructura y

efectos similares a las dioxinas y cuyas fuentes de generación son las mismas.

Las dioxinas y furanos tienen varias características comunes: son muy tóxicos, activos
fisiológicamente en dosis extremadamente pequeñas; son persistentes, es decir no se
degradan fácilmente y pueden durar años en el ambiente; son bioacumulables en los
tejidos grasos de los organismos y se biomagnifican, esto significa que aumentan su
concentración progresivamente a lo largo de las cadenas alimenticias.
Por su persistencia pueden viajar grandes distancias siendo arrastrados por las
corrientes atmosféricas, marinas o de agua dulce, y mediante la migración a larga
distancia de los organismos que los han bioacumulado. Tal es el caso de ballenas y
aves. Se usa principalmente como intermedio en la producción industrial de
tetrahidrofurano.
Se utiliza en la producción de lacas, como disolvente para resinas y en la síntesis de
productos químicos para la agricultura (insecticidas), estabilizantes y productos
farmacéuticos (química fina).
Es útil también para sintetizar nitrofuranos, un grupo de fármacos con actividad
antibacteriana, antituberculosa e incluso antitumoral.
Por su persistencia pueden viajar grandes
distancias siendo arrastrados por las corrientes
atmosféricas, marinas o de agua dulce, y
mediante la migración a larga distancia de los
organismos que los han bioacumulado. Tal es el
caso de ballenas y aves.

• Intermedio en la producción industrial de

tetrahidrofurano.
• Producción de lacas,
• Disolvente para resinas
• Síntesis de productos químicos para la
agricultura (insecticidas), estabilizantes y
productos farmacéuticos (química fina).
• Sintesís de nitrofuranos, un grupo de
fármacos con actividad antibacteriana,
antituberculosa e incluso antitumoral.
Los clorodibenzofuranos, o CDF, son una familia de sustancias químicas que
contienen entre uno y ocho átomos de cloro unidos a los átomos de carbono de su
compuesto químico precursor, el dibenzofurano. Hay 135 tipos distintos de CDF,
llamados congéneres.
Los distintos congéneres tienen diversos efectos dañinos en la salud. Se sabe que
los congéneres de CDF que contienen átomos de cloro en las posiciones 2, 3, 7 y 8
de la molécula de dibenzofurano son particularmente dañinos.

No se conoce ningún uso para estas sustancias químicas.

Aparte de para fines de investigación, la industria no las produce deliberadamente.

La mayoría de los CDF se producen en cantidades pequeñas como subproductos

no deseados durante la elaboración de otras sustancias químicas.

Los CDF también pueden liberarse desde incineradores y quemas de vertederos.

Los CDF en el medioambiente se pueden encontrar en el aire, la tierra y el
sedimento. La mayoría de los CDF no son solubles en agua. En el aire, los CDF
están unidos a partículas o existen como vapores. La nieve o lluvia pueden
eliminarlos del aire.

Los CDF se adhieren a la tierra y al sedimento y es poco probable que lleguen al

agua subterránea desde la tierra. Se acumulan en peces a niveles mucho más altos
que los que se encuentran en el agua o sedimento.

Los CDF también se pueden acumular en otros animales, aves y personas que
estén expuestas a ellos en su alimento.
 PCB´S

Compuestos organoclorados
industrial

Muy persistentes en el ambiente

y se bioacumlan en los sistemas
vivos.

Negligentes prácticas de
disposición, impacto ambiental.
HAP´s
•Los HAPs pasan al aire principalmente por emisiones volcánicas, incendios
forestales, combustión de carbón y del escape de automóviles.

•Los HAPs pueden encontrarse en el aire adheridos a partículas de polvo.

•Ciertas partículas de HAPs pueden evaporarse al aire fácilmente del suelo o

de aguas superficiales.

•Los HAPs pueden degradarse en un período de días a semanas al reaccionar

con luz solar o con otras sustancias químicas en el aire.

•Los HAPs pasan al agua a través de desechos de plantas industriales y de

plantas de tratamiento de aguas residuales.
•La mayoría de los HAPs no se disuelven fácilmente en agua.

•Microorganismos pueden degradar HAPs en el suelo o en el

agua después de un período de semanas a meses.

•En el suelo, es probable que los HAPs se adhieran firmemente a

partículas; ciertos HAPs se movilizan a través del suelo y
contaminan el agua subterránea.

•La cantidad de HAPs en plantas y en animales puede ser mucho

mayor que la cantidad en el suelo o en el agua donde viven estos
organismos.

•Los HAPs presentes en los alimentos pueden proceder de la

contaminación medioambiental (incendios forestales, actividad
volcánica, procesos industriales, calefacciones, generadores,
transportes, incineradoras, etc.) y de distintos tratamientos
tecnológicos (ahumado) y culinarios (asados, barbacoas, etc.).
Pb

El plomo es un metal que se encuentra en forma natural en la corteza terrestre.

Se puede encontrar en todas partes de nuestro medioambiente, como el aire, el
agua y la tierra. El plomo se puede combinar con otras sustancias químicas para
crear distintos compuestos.

Se usa en la fabricación de pilas, municiones y productos de metal (soldaduras y

tuberías). Debido a preocupaciones de salud, se ha reducido radicalmente el
uso de plomo en pinturas, cerámicas, calafateo (caulking) y soldadura de
tuberías.
El uso de plomo como un aditivo de la gasolina de automóviles se prohibió en
1996 en los Estados Unidos.

No se degrada.
Cuando el plomo se libera al aire, puede desplazarse largas distancias antes de
caer a la tierra y depositarse en ella.

Cuando ya está en la tierra, el plomo puede, a menudo, adherirse a partículas

de tierra.

El plomo en la tierra puede llegar al agua subterránea, pero la cantidad de

plomo que pasa al agua subterránea depende del compuesto de plomo y del
tipo de tierra o suelo.

Los efectos del plomo son los mismos, sea que entre al cuerpo a través de la
inhalación o de la ingestión.

Puede afectar casi todos los órganos y sistemas del cuerpo. El sistema nervioso es
el más afectado por la intoxicación por plomo en los niños y los adultos.
La exposición a largo plazo puede resultar en una disminución de la capacidad
de aprendizaje, memoria y atención, y debilidad en los dedos de las manos, las
muñecas o los tobillos.

Anemia (bajo nivel de hierro en la sangre)

Daños a los riñones.
Aumento de la presión arterial, (mediana edad y mayores).

La exposición a niveles altos daños en el cerebro y los riñones, y la muerte.

En las mujeres embarazadas, causar un aborto espontáneo.
En los hombres, daños a los órganos reproductores.
CFC
Los clorofluorocarbonos son derivados de los hidrocarburos saturados obtenidos
mediante la sustitución de átomos de hidrógeno por átomos de flúor y/o cloro
principalmente.

Son una familia de gases que se emplean en diversas aplicaciones, principalmente

en la industria de la refrigeración y de propelentes de aerosoles. Están también
presentes en aislantes térmicos.

Tienen una gran persistencia en la atmósfera, de 50 a 100 años. Con el paso del
tiempo alcanzan la estratosfera, donde se disocian por acción de la radiación
ultravioleta, liberando el cloro y dando comienzo al proceso de destrucción de la
capa ozono.

CFC es el nombre genérico de un grupo de compuestos que contienen cloro, flúor y

carbono, utilizados como agentes que producen frío y como gases propulsores en
los aerosoles. Sus múltiples aplicaciones, su volatilidad y su estabilidad química
provocan su acumulación en la alta atmósfera, donde su presencia, según algunos
científicos, es causante de la destrucción de la capa protectora de ozono.
 CFC es el nombre genérico de un grupo de compuestos que contienen cloro, flúor y
carbono, utilizados como agentes que producen frío y como gases propulsores en
los aerosoles.

Sus múltiples aplicaciones, su volatilidad y su estabilidad química provocan su

acumulación en la alta atmósfera, donde su presencia, según algunos científicos,
es causante de la destrucción de la capa protectora de ozono.

Fue de los primeros investigadores en el

mundo de la química atmosférica, en 1974
con Frank Sherwood Rowland escribieron el
artículo que hizo la predicción del
adelgazamiento de la capa de ozono,
investigación que les mereció el Premio
Nobel de Química en 1995.
https://www.gob.mx/semarnat/articulos/a-25-
anos-del-nobel-de-quimica-a-mario-molina-
pasquel
• Vehículos que • Actividad volcánica, • Industria,
utilizan gasolina incendios forestales, calefacción,
• Industria: minería y incineración transporte,
metalurgia doméstica e respiración
industrial

Pb Dioxinas CO2

• Maquinaria
refrigerante

CFC
Inventario Nacional de
Emisiones de
Contaminantes Criterio
INEM | Secretaría de
Medio Ambiente y
Recursos Naturales |
Gobierno | gob.mx
(www.gob.mx)
¿Qué son los Inventarios de Emisiones de Contaminantes?

Son instrumentos de gestión de la calidad del aire en los que se determinan

las emisiones de contaminantes provenientes de diversos tipos de fuentes
establecidas en una determinada área geográfica, con una resolución
espacial a nivel municipal o estatal, y una temporalidad en un año
específico de actividad, también llamado año base.

Clases de inventario de emisiones

Los inventarios de emisiones integran y proporcionan información de

diferentes fuentes de contaminantes, dependiendo del propósito para el
que hayan sido planificados.
Existen diversas clases de inventarios por tipo de contaminantes como:
contaminantes criterio y gases de efecto invernadero, entre otros, y por su
uso, indicativos, programas de gestión de la calidad del aire, desarrollo de
normas o para modelación, principalmente.
https://gisviewer.semarnat.gob.mx/wmaplicacion/inem/
https://datos.gob.mx/busca/dataset/inventario-nacional-de-emisiones-de-gases-y-
compuestos-de-efecto-invernadero-inegycei
https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/7
03798/5-_Herramienta_de_calculo.pdf

https://www.gob.mx/inecc/documentos/sistema-
para-el-calculo-de-emisiones-de-gases-de-efecto-
invernadero

https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/fil
e/552726/MetodologiaIPCC180520.pdf
 Proporciona información sobre las
metodologías para estimar
emisiones provenientes de fuentes
fijas (instalaciones industriales,
comerciales o de servicios) con un
enfoque orientado a las condiciones
mexicanas de disponibilidad de
información y técnicas de
estimación de emisiones.

biblioteca.semarnat.gob.mx/janium/Document
os/Ciga/Libros2011/CD001557.pdf
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1405774315000360
1.6 Cálculo estequiométrico de emisiones

1.6.1 Contaminación del aire y combustión

COMBUSTIÓN: reacción rápida de un combustible con oxígeno.

Es sinónimo de oxidación.

COMBUSTIÓN = REACCIÓN DE OXIDACIÓN DE UN COMBUSTIBLE

= COMBUSTIBLE + COMBURENTE

COMBURENTE = ESPECIE QUÍMICA CAPAZ DE OXIDAR UN

COMBUSTIBLE

(oxígeno del aire y oxígeno del propio combustible)

La relevancia de esta combinación química reside en las cantidades de calor
tan grandes que produce.

Con respecto a los hogares de la caldera, el objetivo es proporcionar una

producción de calor uniforme y regulada para ser transmitida a un medio que la
absorba, minimizando las pérdidas por combustión incompleta y aire
innecesario, y también, la generación de contaminantes.
Cuando se lleva a cabo una combustión y solo se generan productos, sin que quede
combustible u oxígeno, se tiene combustión estequiométrica

COMBUSTIBLE + OXÍGENO = PRODUCTOS DE COMBUSTIÓN COMPLETA

Bien podría la naturaleza ser
nuestro Dios... tiene el poder
de destruir y dar vida, mas
no de defenderse de su
creación, el hombre.
 OBJETIVOS EDUCACIONALES DE
ING. QUÍMICA
OE1. El egresado del PE de Ingeniería Química es competente en la planeación,
operación y optimización de procesos productivos de bienes y servicios; así como la
identificación y evaluación de necesidades de la industria.
OE2. Los egresados de Ingeniería Química realizan análisis a través de procedimientos
químicos de laboratorio, obteniendo información cualitativa y cuantitativa que les
permite evaluar y controlar procesos y servicios respetando los estándares de
responsabilidad social y profesional.
OE3. Los egresados de Ingeniería Química son capaces de reconocer, establecer
estrategias y evaluar enfoques para la implementación de los sistemas de calidad,
seguridad y medio ambiente, aportando la sustentabilidad a los procesos.

OE4. Los egresados de Ingeniería Química analizan, e interpretan procesos a través

del manejo de las tecnologías de la información por medio de software estadístico,
diseño y simulación de procesos para obtener datos que permitan la toma de
decisiones en procesos, con pensamiento crítico y sentido ético.
ATRIBUTOS DE EGRESO DE ING.
QUÍMICA
1. Identifica, formula y resuelve problemas en Ingeniería Química mediante
la aplicación de los principios de las ciencias básicas, llegando a
conclusiones debidamente justificadas.
2. Emplea los principios de las ciencias en la ingeniería aplicada para
abordar y resolver problemas, fomentando el desarrollo del pensamiento
crítico mediante la experimentación, el análisis, la reflexión y la
argumentación fundamentada.
3. Desarrolla casos de diseño de procesos químicos con el propósito de
crear soluciones integrales que aborden satisfactoriamente las necesidades
identificadas, utilizando herramientas tecnológicas de vanguardia y TI
adecuadas para este fin.
4. Conducir investigaciones y experimentos para abordar problemas de
ingeniería; analizar e interpretar datos con el objetivo de derivar
conclusiones, teniendo en cuenta factores ambientales, de seguridad y
económicos en el entorno correspondiente.
ATRIBUTOS DE EGRESO DE ING.
QUÍMICA
5. Comunica de manera efectiva e inclusiva, expresándose adecuadamente
de forma oral y escrita en diversas actividades de ingeniería con la
comunidad de ingenieros y la sociedad en general, apoyado en tecnologías
de información y comunicación, considerando las diferencias culturales y de
lengua.
6. Reconocer sus responsabilidades éticas y profesionales, asi como la
aplicación de la legislación vigente en el estudio de casos, analizando y
evaluando los impactos del desarrollo sostenible considerando las
soluciones de ingeniería en los contextos económico, del medio ambiente y
social.

7. Utiliza el conocimiento y la comprensión de los principios de la ingeniería

para gestionar proyectos, colaborando en equipos diversos y en diferentes
entornos con un enfoque en la equidad, inclusión y responsabilidad social.
AMI -1604 CONTROL DE LA
CONTAMINACIÓN AMBIENTAL
DESCRIPCIÓN DEL CURSO EN FORMA GENERAL :

COMPETENCIA GENERAL:
Aplica los conceptos relacionados con el Control de la
Contaminación Atmosférica, las técnicas de muestreo y
el análisis de bases contaminantes. Así como, la
elaboración de reportes que permitan el manejo de los
principales parámetros marcados por las normas oficiales.
 HORARIO

LUNES MARTES MIÉRCOLES JUEVES VIERNES

3-4 P.M 3-4 P.M 3-4 P.M / 3-4 P.M
14 A 14 A 14 A 14 A
 Requisitos previos.
•Conoce la Legislación Ambiental de competencia para el
territorio nacional.
•Identifica las Leyes, Normas y Reglamentos en materia
Ambiental, de competencia federal, estatal y municipal.
•Conoce la problemática relacionada con la
sobreexplotación de los Recursos Naturales, existente a
nivel local, nacional e internacional.
TEMARIO :
TEMARIO :
TEMARIO :
TEMARIO :
COMPETENCIAS ESPECÍFICAS POR TEMA:
1.- Síntesis y análisis de procesos.
Desarrolla la síntesis de un proceso basándose en la investigación de
reacciones. Emplea las rutas de reacción conocidas para desarrollar
un diagrama inicial de flujo. Selecciona los métodos de separación y
aplicar las reglas heurísticas para el posicionamiento de los equipos
en los procesos de separación.

2.- Integración de Energía.

Comprende el significado del acercamiento mínimo de temperatura
en el diseño de un intercambiador de calor. Aplica el diagrama de
contenido de calor para obtener una red de intercambio de calor.
Realiza la predicción de requerimientos de áreas en redes de
intercambiadores de calor. Revisa y modifica redes de
intercambiadores de calor existentes.
COMPETENCIAS ESPECÍFICAS POR TEMA:

3.- Evaluación económica de procesos.

Calcula los costos de operación, producción y equipos de un proceso.

4.- Optimización de procesos.

Optimiza técnicamente un proceso.
METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA
CRITERIOS DE EVALUACIÓN :
TEMA 1 INDICADORES DE ALCANCE DE LA COMPETENCIA.
A. Se adapta a B. Hace C. Propone y/o D. Introduce E. Incorpora F. Realiza su
situaciones y aportaciones a explica recursos y conocimientos trabajo de
contextos las actividades soluciones o experiencias que y actividades manera
complejos académicas procedimiento promueven un interdisciplinari autónoma y
desarrolladas, s no vistos en pensamiento as en su autorregulada,
integra los clase crítico; (por aprendizaje. investiga, se
conceptos (creatividad), ejemplo el uso organiza y
generales en el propone de las planifica de
Evidencia de Aprendizaje. % planteamiento de ecuaciones tecnologías de la forma activa.
los balances, así explicaciones y información
como sugiere e discute sobre estableciendo
identifica modelos o previamente un
analogía y conceptos. criterio)
metodologías.

Presenta la información en forma escrita 2 2

Procedimientos para diseño de redes de
4 2 2
intercambio de calor y cálculo de área.

Problemario. 27 9 9 9
Problema de diseño de redes de
50 50
intercambio de calor.

Participación debate 2 2
Exposición de propuesta de revisión de
5 2 2 1
redes.

Proyecto de asignatura 10 2 2 2 2 1 1

100 67 15 14 2 1 1
Referencias Bibliográficas
y Apoyos didácticos.
 ACUERDOS POR AULA:
-No tomar fotografía: Hay que anotar en su cuaderno debido a que
se revisará al termino de cada tema.
-Colocar en modo vibrador el celular y no se permite sacar en
clase(a menos que el docente lo solicite para una consulta) y mucho
menos en los exámenes.
-Ser Empático con los demás.
-Ser Honesto
-Tener buena actitud.
-Ser proactivo.
-Ser responsable.
-Evitar palabras altisonantes.
-Tratar de ser puntual.
 DOCENTE

• Compromiso al entregar los resultados en un

plazo no mayor de una semana después de
realizado el examen escrito.
• El alumno podrá analizar sus resultados y
hacer las aclaraciones correspondientes en
caso de haber correcciones en la calificación.
• Lo anterior se hará el mismo día en que el
profesor entregue los resultados, a menos
que el alumno haya faltado de manera
justificada el día que se entreguen los
resultados.
 Examen diagnóstico.
Esté examen es para conocer algunos de tus conocimientos previos a la materia.

1 ¿Sabes que es síntesis de y optimización de procesos?

2 ¿Da un ejemplo de un balance de materia?
3 ¿Elabora un pequeño diagrama de flujo de cualquier proceso?
4 ¿Qué es para ti la simulación de procesos?
5 ¿En tus visitas haz visto algún tipo de software para simular procesos? Si es sí ¿Cómo se
llama?