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    Tecnologia de Ambientales

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    magda barajas hernandez
    Las partículas se eliminan mediante la aplicación de una fuerza centrífuga. La corriente de gas contaminado es forzado en un vórtice. el movimiento del gas ejerce una fuerza centrífuga sobre las partículas, y que se depositan en la superficie interior de los ciclones

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    Las partículas se eliminan mediante la aplicación de una fuerza centrífuga. La corriente de gas contaminado es forzado en un vórtice. el movimiento del gas ejerce una fuerza centrífuga sobre las partículas, y que se depositan en la superficie interior de los ciclones

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    Las partículas se eliminan mediante la aplicación de una fuerza centrífuga. La corriente de gas contaminado es forzado en un vórtice. el movimiento del gas ejerce una fuerza centrífuga sobre las partículas, y que se depositan en la superficie interior de los ciclones

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    Tecnologa de Control de Contaminacin Ambiental

    Ciclones
    Principio:
    Las partculas se eliminan mediante la aplicacin de una
    fuerza centrfuga. La corriente de gas contaminado es
    forzado en un vrtice. el movimiento del gas ejerce una
    fuerza centrfuga sobre las partculas, y que se
    depositan en la superficie interior de los ciclones

    aire
    limpio
    aire
    cargado
    de polvo

    Vrtice
    ascendente
    Vrtice descendente

    polvo

    El cicln funciona como sigue:

    El aire cargado de polvo entra en el cicln por


    la tangente.
    El aire recibe una espiral o vrtice movimiento
    de rotacin.
    El vrtice formado desarrolla una fuerza
    centrfuga.
    El vrtice hacia abajo o espiral es adyacente a
    la pared
    La espiral apretado hacia arriba sale a travs

    Construccin y operacin
    El gas entra a travs de A, y es
    forzado en una espiral.
    En la parte inferior, el gas cambia
    de direccin y fluye hacia arriba.
    Para evitar que las partculas de la
    corriente entrante contamine el gas
    limpio,
    se
    proporciona
    un
    localizador
    de
    torbellino
    para
    separarlos. El gas limpio fluye a
    travs del localizador de torbellino.

    Ventajas de los ciclones


    Los ciclones tienen un costo de capital bajo
    Eficiencia razonable alta para los ciclones especialmente
    diseados.
    Pueden ser utilizados bajo casi cualquier condicin de
    funcionamiento.
    Los ciclones pueden ser construidos de una amplia variedad
    de materiales.
    No hay partes mviles, por lo que no hay necesidad de
    mantenimiento.
    Desventajas de los ciclones

    Efecto de los cambios en las condiciones de operacin


    La penetracin est definida como :

    Pt = 1 0
    Donde 0 es la eficiencia
    El efecto de los cambios en las condiciones de
    funcionamiento puede determinarse a partir de la tabla
    que figura a continuacin.

    Problema
    Un cicln con un caudal de 150 m3 / min tiene una eficiencia
    del 80%. Estimar la eficiencia si se duplica la velocidad de
    flujo.
    Paso 1
    Solucin
    Q1 = 150 m3/min
    Q2 = 300 m3/min
    Pt1 = 100% - 80% = 20%
    Pt2/Pt1 = (Q1/Q2)0.5
    Paso 2
    Eficiencia final= 1- Pt2
    = 86%

    Dimensiones de un cicln Estndar

    La eficiencia del cicln depende del 50 % del dimetro de corte.


    El 50 % del dimetro de corte est dado por:
    dpc = [( 9W/2 Ne Vi (p - g)]1/2
    dpc = dimetro de la partcula, m.
    = viscosidad del gas, kg / m-s
    W= anchura del de la entrada del ducto, m.
    Ne= nmero de vueltas efectivas. = (Lb Lc/2) /H
    Lb= longitud del cuerpo del ciclon, m
    Lc = longitud del cono del ciclon, m.
    H = altura de la entrada del ducto, m.
    Vi= velocidad de entrada del gas, m/s
    p = densidad de la partcula, kg/m3
    3

    Problema
    Dimetro del cuerpo = 0.75 m
    Velocidad del flujo = 2.75 m3 / s
    p = 1600 kg/m3
    g = 1.1 kg/m3
    = 2.5*10-5 kg/m-s
    H= 0.8 X dimetro del cuerpo
    W = 0.35 X dimetro del cuerpo
    Lb = 1.7 X dimetro del cuerpo
    Lc = 2.0 X dimetro del cuerpo
    Calcule el dimetro de la partcula con 50 % de
    eficiencia

    Paso 1:
    Velocidad de entrada = Q/A
    = 17.46 m/s
    Paso 2:
    Nmero de vueltas
    efectivas
    Ne = (Lb + Lc/2)/H
    Ne = 3.375
    Paso 3: Dimetro de la
    partcula

    dpc = [( 9W/2 Ne Vi (p - g)]1/2


    dpc = 10 m

    Precipitado electrosttico

    carga electrosttica de las partculas de Precipitador


    polvo
    electrosttico seccionado

    Principio:
    Las partculas en una corriente de gas contaminado son
    cargadas pasndolas a travs de un campo elctrico.
    Las partculas cargadas son guiados a travs de las
    placas colectoras
    Las placas colectoras llevan cargas opuestas a la de las
    partculas
    Las partculas son atradas a estas placas de colector y
    de este modo se eliminan de la corriente de gas

    Construccin y Operacin del precipitador


    electrosttico:
    Electrodos de carga en forma de alambres finos se colocan
    en el camino del gas afluente.
    Los electrodos de carga generan un fuerte campo elctrico,
    que carga las partculas a medida que fluyen a travs de l.
    Las placas colectoras se depositan con las partculas. las
    partculas se eliminan de vez en cuando, ya sea por el
    golpear o por lavado de las placas colectoras.

    Diseo de precipitador electrosttico


    La eficiencia de eliminacin de partculas
    precipitador electrosttico est dada por

    = eficiencia de recoleccin fraccional


    w = velocidad, m / min.
    A = rea de coleccin disponibles, m2
    Q = caudal volumtrico m3 / min

    por

    un

    Velocidad de migarcin

    Dnde,
    q = carga (Coulombs)
    Ep = intensidad del campo de coleccin(voltios / m
    r = radio de la partcula (m)
    = viscosidad dinmica del gas (Pa-S)
    c = factor de correccin de Cunningham

    Factor de correccin Cunningham

    dnde,
    T = temperatura absoluta ( K)
    dp = dimetro de partcula
    (micras)

    Problema
    El precipitador electrosttico est diseado para tratar
    50,000 m3 / min con 97% de eficiencia. Suponiendo una
    velocidad de arrastre efectiva de 2.5 m / min. Calcule el
    rea de la placa requerida y el nmero de placas? El
    tamao de la placa es de 10 m por 5 m (altura por
    longitud).

    Solucin
    Paso 1:
    La eficiencia de un precipitador electrosttico
    est dada por:

    A =-[ (Q/w)*ln(1- )]
    A = 70,000 m2
    Paso 2:
    Nmero de platos= rea total /rea de plato
    = 1400 platos

    Ventajas de los precipitadores electrostticos


    Los precipitadores electrostticos son capaces de
    obtener una eficacia muy alta, generalmente del
    orden de 99.5 a 99.9%.
    Dado que los precipitadores electrostticos actan
    sobre las partculas y no en el aire, pueden manejar
    cargas ms altas con las cadas de presin ms
    bajas.
    Pueden operar a temperaturas ms altas.
    Los costos de operacin son generalmente bajos.

    Desventajas de los precipitadores electrostticos


    Los costos de capital iniciales son altos.
    A pesar de que se pueden disear para una variedad de
    condiciones de funcionamiento, no son muy flexible a los
    cambios en las condiciones de funcionamiento, una vez
    instalado.
    Partculas con alta resistividad se puede ir sin ser
    colectadas.

    Depuradores hmedos

    Aeromix Wet Scrubber

    Floating Bed Wet Scrubber

    Principio
    Los lavadores hmedos se utilizan para la eliminacin de
    partculas que tienen un dimetro del orden de 0.2 mm o
    superior.
    Los depuradores hmedos funcionan rociando una
    corriente de finas gotitas de lquido en la corriente de
    entrada.
    Las gotas capturan las partculas
    El lquido se retira posteriormente para el tratamiento.

    Construccin y Operacin
    Un lavador hmedo consiste en una cmara rectangular o
    circular en el que se montan boquillas.
    Las boquillas de pulverizacin de una corriente de gotitas
    en la corriente de gas entrante
    Las gotitas entra en contacto con la materia particulada, y
    las partculas quedan absorbidos.
    El tamao de la gota ha de ser optimizado.

    Las gotas ms pequeas proporcionan una mejor limpieza,


    pero son ms difciles de eliminar de la corriente de
    limpiado.
    El aerosol contaminado se recoge.
    Las partculas se resuelven fuera o eliminados de otro modo
    a partir del lquido.
    El lquido se recicla.
    Los lavadores hmedos se utilizan tambin para
    eliminacin de gases a partir de las corrientes de aire.

    la

    Eficiencia
    dnde,
    k = coeficiente de lavador de gases (m3 de gas / m3 de
    lquido)
    R = caudal de lquido a gas (QL / QG)
    = parmetro impactacin interna
    parmetro impactacin interna
    dnde,
    c = factor de correccin Cunningham
    p = densidad de partculas (kg / m3)
    Vg = velocidad del gas en la garganta (m / seg)
    dp = dimetro de partcula (m)
    dd = dimetro de la gotita (m)

    Ventajas de los depuradores hmedos


    Los depuradores hmedos pueden manejar flujos de
    entrada a alta temperatura, eliminando as la necesidad
    de equipos de control de temperatura.
    Los depuradores hmedos pueden manejar una alta
    carga de partculas.
    Cargando fluctuaciones no afectan a la eficacia de
    eliminacin.
    Pueden manejar los gases explosivos con poco riesgo.
    adsorcin de gas y de recoleccin de polvo se manejan
    en una unidad.
    los gases corrosivos y polvo son neutralizados.

    Desventajas de los depuradores hmedos


    Alto potencial de problemas corrosivos
    Los lquido de depuracin de efluentes son un problema
    de contaminacin del agua.

    cmaras de nebulizacin ciclnicas

    Estos depuradores combinan un cicln con una boquilla


    de pulverizacin.
    La fuerza centrfuga aadida permite una buena
    separacin de las gotitas, por lo tanto, un tamao de
    gota ms pequeo se puede utilizar.
    Las cmaras de nebulizacin ciclnica proporcionan
    hasta un 95% de eliminacin de partculas > 5 micras.

    Depuradores de orificios
    El gas es impactado sobre una capa del lquido de lavado.
    El gas pasa a travs del lquido, eliminando as casi toda la
    materia en particulada, y una gran parte de los probables
    gases existente.
    Despus de salir del lquido, el gas se hace pasar a travs
    de deflectores para eliminar las gotas de lquido.

    Depuradores de impacto o torres de aspercin


    En depuradores de impacto, los impactos de gases de una
    capa de lquido / espuma a travs de una bandeja
    perforada.
    Pasando a travs de esta capa elimina la materia
    particulada.
    La corriente de gas hmedo se hace pasar a continuacin
    a travs de un colector de niebla.

    Depuradores Venturi

    El gas sucio es conducido a la cmara a velocidades de


    entrada altos.
    En la garganta de entrada, se aade lquido a baja presin
    para la corriente de gas
    Esto aumenta la velocidad relativa entre el gas y las gotitas,
    aumentando as la eficacia de la eliminacin.
    Se han obtenido rendimientos del rango de 95% para
    partculas mayores de 0.2 mm.

    Cada de Presin Absoluta

    P = cada de presin (cm de agua)


    ug = velocidad del gas (cm / s)
    Qt = caudal volumtrico de lquido
    Qg = caudal de volumen de gas

    Se introduce agua en la garganta de un lavador Venturi. La


    velocidad del aire a travs del lavador es de 550 pies/s y la
    relacin de lquido a gas es de 8.5 gal / 1000 ft3. Determinar la
    cada de presin?
    Paso 1:
    La cada de presin absoluta viene dada por:
    p = 4,8

    CONTROL DE HIDROCARBUROS

    Mtodos generales para el Control de las


    emisiones de hidrocarburos
    Por incineracin o despus
    de la quema
    Incinerador de llama directa
    incinerador trmica
    incinerador cataltica

    Incinerador de llama directa

    incinerador cataltico

    Incinerador trmico

    Incinerador cataltico con


    recuperacin de calor

    Problema
    Calcular la eficiencia de remocin de un
    quemador si la concentracin de HC se
    redujo de 1300 ppm a 100 ppm.

    Solucin
    Paso 1: Eficiencia de remocin del
    quemador
    eficiencia = (concentracin inicial concentracin final) / concentracin de
    inicial

    Eficiencia del quemador = 92.3%

    Incinerador de Compuesto
    Voltiles Orgnicos

    Incinerador de Compuesto
    Voltiles Orgnicos
    Principle

    Incineradores VOC oxidan trmicamente la


    corriente de efluente, en presencia de exceso
    de aire.
    La oxidacin completa de los VOC resulta en
    la formacin de monxido de carbono y agua.
    La reaccin procede como sigue:
    CxHy + ( x + y/4 ) O2 x CO2 + (y/2) H2O

    Operacin
    De los parmetros ms importantes en el diseo y operacin
    de un sistema de incineracin son lo que llaman las 'tres T'
    temperatura, turbulencia y tiempo de residencia.
    Temperature
    La cintica de la reaccin son muy sensibles a la
    temperatura
    A mayor temperatura, ms rpida ser la reaccin
    o Tiempo de residencia
    Un cierto tiempo tiene que ser proporcionada para que la
    reaccin transcurra
    oTurbulencia
    La turbulencia promueve la mezcla entre los compuestos
    orgnicos voltiles y oxgeno

    Los diversos mtodos para la


    incineracin son:
    Fuego alto, por corrientes concentradas
    Oxidacin trmica directa, para corrientes
    diluidas
    La oxidacin cataltica, para corrientes
    diluidas.

    En un taller, una mezcla de productos qumicos fueron liberados


    .
    Benceno - 3000 ppm
    tolueno - 1000 ppm
    metano - 2000 ppm
    Calcular el lmite de exposicin inferior (LEL por sus siglas en
    ingles) de la mezcla
    El LEL por volumen de cada producto qumico
    Benceno 1.4 %
    tolueno 1.27 %
    metano 5.00 %

    Solucin
    LEL de una mezcla:
    Xi = volumen del componente i en la mezcla
    Xm = volumen de mezcla
    LELi = LEL del componente i

    LELmix = [3000/(6000*1.4) + 1000/(6000*1.27) + 2000/


    (6000*5)]-1
    = 1.79%

    GASES

    Control de la contaminacin del


    aire por Gases
    Torres de adsorcin
    Incineracin trmica
    Combustin cataltica

    Equipos de correccin del aire para Gases y vapores

    Torres de adsorcin
    Principio
    Torres de adsorcin usan adsorbentes para eliminar las
    impurezas de la corriente del gas.
    Las impurezas se unen fsicamente o qumicamente el
    material adsorbente.
    Las impurezas pueden ser recuperadas mediante la
    regeneracin del adsorbente.
    Torres de adsorcin pueden quitar bajas concentraciones
    de impurezas de la corriente del gas de chimenea.

    Construccin y Operacin
    Las torres de adsorcin consisten en cilindros empacados
    con el adsorbente.
    El adsorbente se apoya en una pantalla pesada
    La adsorcin depende de la temperatura, la temperatura del
    gas de combustin es acondicionado.
    Los monitores de vapor son proporcionados para detectar
    grandes concentraciones en el efluente. Grandes
    concentraciones de contaminante en el efluente indican que
    el adsorbente debe ser regenerado.

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