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2

INTEGRANTES

DOCENTE

CONTROL

DE LA

CONTAMINACIÓN

ATMOSFÉRICA Ingeniería Ambiental

3

ÍNDICE

I. INTRODUCCIÓN ........................................................4

II. MARCO TEÓRICO .......................................................6 2.1. PARÁMETROS DE DISEÑO DE UNA CÁMARA DE SEDIMENTACIÓN ........................ 7

2.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS ...................................................................................... 9

III. ESTUDIO DE CASOS ................................................... 11 3.1. APLICACIONES INDUSTRIALES TÍPICAS ................................................................. 11

3.2. CASO 1: CENTRALES TÉRMICAS Y DE ELECTRICIDAD ............................................ 12

3.3. CASO 2: INDUSTRIA DE LA PRODUCCION DEL CEMENTO PORTLAND .................. 16

IV. DISCUSIÓN ........................................................... 19

V. CONCLUSIONES ...................................................... 20

VII. BIBLIOGRAFÍA ........................................................ 21

4

I. INTRODUCCIÓN

A nivel mundial existe una preocupación creciente por las consecuencias del cambio

climático originado por la acción del hombre. Uno de los hechos que mejor retrata esta

situación es la declaración realizada por el mandatario ruso D´mitri Medvedev, quién

siempre fue un escéptico de las consecuencias de los efectos que la emisión de gases

efecto invernadero (GEI) pudiese acarrear al planeta, declaró que, refiriéndose a la ola

de calor y la sequía que asoló Rusia durante el verano de 2010, "lo que está pasando

debe ser un llamado de atención para nosotros, todos los líderes de Estado y

organizaciones sociales, para tomar una postura mucho más enérgica para contrarrestar

los cambios globales en el clima”. Sin bien es cierto que el aprovisionamiento de energía

mejora la calidad de vida de las personas, no es menos cierto que la generación de dicha

energía, el procesamiento y la utilización de energéticos ocasionan efectos nocivos para

el medio ambiente. Un ejemplo claro de esto es el fenómeno de lluvia ácida, que sin

bien comenzó a hacerse notorio desde comienzos de la época industrial cobró fuerza en

la década de 1980, pero no fue hasta 1990 que se tomaron acciones concretas contra

las fuentes que emitían dicha contaminación.

Los contaminantes atmosféricos pueden tener variados efectos. Los principales son la

incidencia en la salud de la población, los perjuicios a la vegetación y ecosistemas, los

daños a materiales, y la reducción de visibilidad. El calentamiento global que afecta a

todo el mundo. A nivel mundial existe una preocupación creciente por las consecuencias

del cambio climático originado por la acción del hombre.

REMOCIÓN DE MATERIAL PARTICULADO

El Material Particulado (MP)

Es una compleja mezcla de partículas suspendidas en el aire las que varían en tamaño y

composición dependiendo de sus fuentes de emisiones (exceptuando el agua pura).

Clasificación del material particulado

- PM 10 denominadas a pequeñas partículas sólidas o líquidas de polvo, cenizas,

hollín, partículas metálicas, cemento o polen, dispersas en la atmósfera, y cuyo

diámetro es menor que 10 µm (1 micrómetro corresponde la milésima parte de

1 milímetro).

- PM 2.5 es un contaminantes del aire constituido por material sólido o líquido

con diámetro menor de 2.5 milésimas de milímetro. Son las provenientes de la

combustión de vehículos diésel y de gasolina.

5

FUENTES DE MATERIAL PARTICULADO

Control de Emisiones de Material Particulado (MP)

Existen dispositivos para el control de las emisiones de material particulado de distinta

efectividad, los cuales varían en el precio de implementación, los costos de operación y

la eficiencia de abatimiento de las emisiones.

- Cámara de sedimentación

- Colectores inerciales

- Ciclones

- Lavadores de ciclones

- Filtros de tela

- Entre otros.

Considerando que los dispositivos para captura de

MP atrapan los contaminantes pero no los

destruyen, es necesario disponer adecuadamente

el material recolectado. Las partículas sólidas

recolectadas frecuentemente se disponen en un

relleno

Fig. 1: Cámara de

sedimentación

6

II. MARCO TEÓRICO

Las cámaras de sedimentación forman parte del grupo de los llamados equipos de pre

tratamiento ya que, de forma general, suelen ser empleados para reducir la carga inicial

de partículas de una corriente gaseosa eliminando de la misma las partículas de mayor

tamaño así como las abrasivas. La eficiencia de colección de las cámaras de

sedimentación varía en función del tamaño de partícula y evidentemente del diseño

de las mismas

En esencia una cámara de sedimentación es un recipiente con una entrada en un lado y

una salida situada al lado contrario frontalmente o en la parte superior de la misma,

generalmente de geometría rectangular su parte central, aunque existen también

modelos cilíndricos, donde se permite a una corriente gaseosa expandirse de tal forma

que la velocidad del gas dentro de la misma disminuye considerablemente permitiendo

que la acción de la gravedad sedimente las partículas que esta arrastra. La sección

transversal del equipo es mucho mayor que la del ducto que se aproxima a él para que

pueda expandirse el gas y consecuentemente se produzca la ralentización del mismo. Se

emplean tolvas que recolectan el sólido separado en la parte inferior del mismo, desde

donde son extraídas al exterior a través de una válvula rotativa o de doble compuerta.

Debe tenerse en cuenta que el sistema de recolección de polvos esté completamente

bien sellado para prevenir que entre aire desde los mismos que puedan aumentar la

turbulencia en el equipo y consiguientemente reincorporar partículas eliminadas

nuevamente a la corriente. Para un buen funcionamiento es conveniente que la

velocidad del gas en la cámara sea inferior a 3 m/s o, en cualquier caso, inferior a la

velocidad de arrastre de las partículas que queramos separar y que dependerá de su

tamaño. Al aumentar la temperatura del gas disminuye el rendimiento del equipo en el

sentido de que aumenta el diámetro mínimo de las partículas que son retenidas.

Existen dos tipos fundamentales de modelos constructivos:

Las cámaras de expansión y las cámaras de placas deflectoras o modelo de Howard

Fig.2: Cámara de expansión Fig. 3: Cámara de placas deflectoras o

Modelo de Howard

7

En las cámaras de expansión el principio de funcionamiento sigue un modelo como el

descrito hasta ahora. La cámara de placas deflectoras consiste en una cámara de

expansión en cuyo interior se sitúan de forma igualmente espaciada finas bandejas que

hacen que el gas se mueva horizontalmente entre ellas. Si bien en este tipo constructivo

la velocidad del gas es ligeramente mayor, la eficiencia es mayor respecto al modelo

convencional debido a que las partículas tienen menores distancias de precipitación.

Además los requerimientos de espacio para este modelo son menores que para la

cámara de expansión.

2.1. PARÁMETROS DE DISEÑO DE UNA CÁMARA DE SEDIMENTACIÓN

Es necesario determinar cierto número de factores antes de poder hacer un diseño

eficiente del equipo colector. Entre los datos requeridos más importante se

encuentran los siguientes:

- Las propiedades físicas y químicas de las partículas.

- Condiciones de flujo requeridas por el proceso en el que se incluye el proceso.

- Intervalo de concentración de partículas que se podría esperar

- Temperatura y presión de la corriente de flujo

- Humedad

- Naturaleza corrosiva de la fase gaseosa

- Los parámetros de calidad de la corriente tratada.

Este último parámetro descrito, es quizás el más importante ya que especifica la

eficiencia de colección para la que se diseña el equipo. En incontables ocasiones, y

más aún para este tipo específico de equipo, procurar una limpieza casi total del gas

para cualquier tamaño de partícula contenida en el mismo está completamente fuera

de lugar porque los requerimientos de espacio y económicos lo impiden. Así pues,

en virtud de unos parámetros de calidad establecidos por el propio proceso al que

se puede recircular un gas tratado o si bien se tratase de limpieza de gases

atmosféricos se elige por el diseñador un criterio de eficiencia y de tamaño mínimo

de partícula que se desea eliminar, y en base a unas condiciones de operación

(caudal, presión etc.) se dimensiona el equipo.

El diseño de estos equipos es muy sencillo, debemos evaluar la velocidad de las

partículas en su caída con respecto a la velocidad del gas, de manera que si las

partículas tienen tiempo para sedimentar, es decir, recorrer la altura hasta la tolva

de recolección, en la longitud de la cámara, entonces la partícula quedará atrapada.

En caso contrario la partícula será arrastrada por la corriente gaseosa.

8

Las partículas sólidas o líquidas caen por gravedad a velocidad constante (velocidad

terminal) que depende del tamaño (dp), densidad (ρs), forma y viscosidad del gas.

La velocidad terminal se estima mediante la ley de Stokes:

La velocidad de paso estará determinada por el caudal del gas y el área transversal

de la cámara:

El tamaño mínimo de una partícula que puede separarse de la corriente gaseosa se

calcula a partir de la siguiente ecuación:

Para hallar el tiempo de residencia de la partícula en el sedimentador, utilizamos la

ecuación:

Donde:

L= Longitud de la cámara (m)

𝑣 = Velocidad

Fig. 4: Cámara de

sedimentación

9

En caso, se quiera conocer el Tiempo de caída de la partícula, se usará la siguiente

ecuación:

Por último, si queremos conocer la eficacia de la cámara de sedimentación, se usará

la fórmula:

De esta manera el dimensionamiento de una cámara de sedimentación dependerá

del caudal de gas a tratar (a más caudal mayor sección para que la velocidad se

encuentre entre 3 y 0,1 m/s) y de la eficiencia y el tamaño de partícula que queramos

separar (una mayor longitud conseguirá las mayores eficiencias). Como normalmente

son usados como un pre tratamiento para el enfriamiento del gas y la eliminación de

las partículas más gruesas, no se usarán longitudes descomunales para mejorar la

eficiencia con partículas pequeñas.

2.2. VENTAJAS Y DESVENTAJAS

LAS VENTAJAS DE LAS CÁMARAS DE SEDIMENTACIÓN SON, PRINCIPALMENTE:

- Bajos costos de capital

- Costos de energía muy bajos

- No hay partes móviles, por lo que presentan pocos requerimientos de mantenimiento y bajos

costos de operación.

- Excelente Funcionamiento

- Baja caída de presión a través del equipo

- El equipo no está sujeto a la abrasión, debido a la baja velocidad del gas.

- Provee un enfriamiento adicional a la corriente gaseosa.

Donde:

H= Altura de la cámara (m)

𝑣𝑠 = Velocidad terminal

Donde:

L= Longitud de la cámara (m) 𝑣 = Velocidad H= Altura de la cámara (m) 𝑣𝑠 = Velocidad terminal

10

- Las limitaciones de temperatura y presión dependen únicamente del tipo de material

empleado en su fabricación

LAS DESVENTAJAS PRINCIPALES SON:

- Eficiencias de recolección de partículas relativamente bajas, particularmente para aquellas de

tamaño menor a 50 µm.

- No puede manejar materiales pegajosos o aglutinantes, se necesita que el gas llegue seco para

evitar problemas de incrustaciones provocadas por las condensaciones, y que el sólido no sea

pegajoso.

- El principal inconveniente es que precisan grandes espacios para su instalación.

- Las bandejas en el modelo Howard pueden deformarse durante condiciones de

trabajo que involucren altas temperaturas.

CONTAMINACIÓN AMBIENTAL POR MATERIAL PARTICULADO

11

III. ESTUDIO DE CASOS

3.1. APLICACIONES INDUSTRIALES TÍPICAS

Aun cuando las cámaras de sedimentación tengan bajas eficiencias de recolección,

estas han sido muy utilizadas en:

En la industria de refinación de metales: aplicada al control de partículas grandes,

como trióxido de arsénico procedente de la fundición de minerales de cobre

arsenioso.

Disminución de carga de polvo y de abrasión en dispositivos posteriores,

eliminando las partículas más grandes de la corriente de gas

Centrales térmicas y de electricidad han utilizado cámaras de sedimentación para

recolectar partículas grandes de carbón no quemado y reinyectarlas a los

generadores de vapor. Son particularmente útiles en industrias en las que es

necesario enfriar la corriente de gas antes de continuar con otros tratamientos.

Cámaras de sedimentación: 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.

El aire cargado de polvo entra en la cámara de sedimentación disminuyendo así su

velocidad, con lo que una parte de las partículas abandonan la corriente de aire

debido a la fuerza gravitatoria. El rendimiento de este tipo de separadores es

relativamente bajo, menor del 50%.

El uso de

estas

cámaras ha

disminuido

debido a

mayores

restricciones

de espacio en

las plantas y

por la

posibilidad

de utilizar

otros

dispositivos

de control

más

eficientes y

con mayores

capacidades

de carga.

Fig. 5 Cámaras de sedimentación

12

3.2. CASO 1 CENTRALES TÉRMICAS Y DE ELECTRICIDAD

CENTRAL TERMOELÉCTRICA DE COMBUSTIBLES FÓSILES

Una Central Termoeléctrica es una instalación en donde la energía mecánica que se

necesita para mover el rotor del generador y, por tanto, obtener la energía eléctrica, se

obtiene a partir del vapor formado al hervir el agua en una caldera. El vapor generado

tiene una gran presión, y se hace llegar a las turbinas para que en su expansión sea capaz

de mover los álabes de las mismas.

Una central termoeléctrica clásica se compone de una caldera y de una turbina que

mueve el generador eléctrico. La caldera es el elemento fundamental y en ella se

produce la combustión del carbón, fuel o gas.

Fig. 6 Central termoeléctrica

Funcionamiento

La energía interna de los combustibles se libera en forma de calor para producir un

movimiento de turbinas que genera corriente eléctrica. Cuando son combustibles

gaseosos (y en algunos casos también con los líquidos), los gases de combustión

accionan directamente las turbinas (turbina de gas).

La tendencia hoy es la generación asociada de turbinas de gas y de vapor (producido a

partir de los gases calientes de escape), con lo que se alcanzan rendimientos de

producción eléctrica más elevados que con los ciclos convencionales. Las centrales

térmicas convencionales producen energía eléctrica a partir de combustibles fósiles,

como son el carbón, el fuelóleo o el gas. Además, utilizan tecnologías clásicas para la

producción de electricidad, es decir, mediante un ciclo termodinámico de agua/vapor.

13

El carbón almacenado en el parque (1) cerca de la central es conducido mediante una

cinta transportadora hacia una tolva (2) que alimenta al molino (3). Aquí el carbón es

pulverizado finamente para aumentar la superficie de combustión y así mejorar la

eficiencia de su combustión. Una vez pulverizado, el carbón se inyecta en la caldera (4),

mezclado con aire caliente para su combustión.

La caldera está formada por numerosos tubos por donde circula agua, que es convertida

en vapor a alta temperatura. Los residuos sólidos de esta combustión caen al cenicero

(5) para ser posteriormente transportados a un vertedero. Las partículas finas y los

humos se hacen pasar por los precipitadores (6) y los equipos de desulfuración (7), con

el objeto de retener un elevado porcentaje de los contaminantes que en caso contrario

llegarían a la atmósfera a través de la chimenea (8).

El vapor de agua generado en la caldera acciona los álabes de las turbinas de vapor (9),

haciendo girar el eje de estas turbinas que se mueve solidariamente con el rotor del

generador eléctrico (12).En el generador, la energía mecánica rotatoria es convertida en

electricidad de media tensión y alta intensidad. Con el objetivo de disminuir las pérdidas

del transporte a los puntos de consumo, la tensión de la electricidad generada es

elevada en un transformador (13), antes de ser enviada a la red general mediante las

líneas de transporte de alta tensión (14).

Después de accionar las turbinas, el vapor de agua se convierte en líquido en el

condensador (10). El agua que refrigera el condensador proviene de un río o del mar, y

puede operar en circuito cerrado, es decir, transfiriendo el calor extraído del

condensador a la atmósfera mediante torres de refrigeración (11) o, en circuito abierto,

descargando dicho calor directamente a su origen.

Fig. 7. Central Hidroeléctrica

14

Incidencia Ambiental de la Generación de Electricidad en Centrales Térmicas

La incidencia de este tipo de centrales sobre el medio ambiente se produce por la

emisión de residuos a la atmósfera (procedentes de la combustión del combustible)

La combustión del carbón, en efecto, provoca la emisión al medio ambiente de

partículas y ácidos de azufre. Para impedir que estas emisiones puedan perjudicar al

entorno de la planta, dichas centrales poseen precipitadores que retienen buena parte

de las partículas volátiles en el interior de la central. Cabe mencionar, por último, que

diversos países entre ellos España están desarrollando proyectos de investigación que

permiten aprovechar las partículas retenidas en los precipitadores y los efluentes

térmicos de estas centrales de manera positiva. Así, se estudia la posibilidad de emplear

cenizas volantes, producidas por la combustión del carbón, como material de

construcción o para la recuperación del aluminio en forma de alúmina.

- Las partículas

El carbón es el principal causante de la emisión de partículas de cenizas. Los

fragmentos de la combustión de mayor tamaño (más de 10 micras) se depositan

durante un tiempo breve en el suelo por acción de la gravedad, por lo que se

llaman partículas sedimentables. Los de tamaño inferior a 10 micras no

sedimentan, por lo que se llaman partículas en suspensión y se comportan como

gases.

La emisión de partículas se está reduciendo paulatinamente en los últimos años,

pues se trata de un tipo de contaminante relativamente fácil de atrapar antes de

que salga por la chimenea. Hay que tener en cuenta que los sistemas de

retención de partículas cuentan con larga experiencia en las centrales térmicas,

con procedimientos que garantizan porcentajes de eliminación próximos al

100%.

- Energía y Emisiones

Estas emisiones traen influyen en temas de preocupación actual tales como:

"lluvia ácida" y "efecto invernadero". Los problemas ocasionados por las

emisiones fueron inicialmente atenuados con la construcción de chimeneas altas

para mejorar la dispersión, pero en algunas partes del mundo se hizo obvia la

presencia de problemas más serios. Mucha de la culpa se le ha atribuido al

carbón y otros combustibles quemados en plantas termoeléctricas, los cuales

emiten SOx y óxido de nitrógeno (NOx) durante la combustión. Estos gases

reaccionan químicamente con el vapor de agua y otras sustancias de la

atmósfera para formar ácidos, los cuales caen con las lluvias. La industria

desarrolló la opción de utilizar carbones de bajo azufre y realizó los cambios

necesarios para reducir las emisiones de SOx y NOx hasta llegar a niveles

tolerables de emisión.

La contribución del carbón al incremento del efecto invernadero producido por

el CO2 es del orden de 20%; del cual la mitad proviene de la generación de

15

electricidad. La contribución es mucho menos con respecto del CH4 y el N2O.

Todo proceso de combustión tiene efectos muy directamente relacionados con

la contaminación atmosférica y, en particular el de los carbones, con la

producción de residuos sólidos. La combustión ideal de un compuesto

constituido sólo por carbono e hidrógeno, quemado con un adecuado exceso de

aire y sin reacciones secundarias, únicamente produciría dióxido de carbono

(CO2) y vapor de agua (H2O), a los que se unirían el oxígeno sobrante y el

nitrógeno procedentes del aire.

La situación se complica al quemar carbones y otros combustibles fósiles, que

originan nuevos productos normalmente indeseables. Desde el punto de vista

ambiental, los productos genéricos pueden ser gaseosos, líquidos, sólidos, calor

residual, y otras formas de contaminación (residuos industriales, ruidos).

- Efluentes gaseosos

Los contaminantes principales presentes en los gases de combustión son:

Óxidos de azufre (SOx): Proceden del azufre contenido en los

combustibles. El principal es el dióxido de azufre (SO2).

Óxidos de Nitrógeno (NOx): Proceden del nitrógeno presente en al aire

de combustión, o en el propia composición del combustible.

Partículas sólidas contenidas en los gases.

Otros productos: Emitidos en bajas concentraciones, pero que cada vez

reciben más atención, por ejemplo los compuestos halogenados,

hidrocarburos, compuestos orgánicos volátiles (COV), elementos

químicos en muy pequeña concentración (trazas), etc.

RANKING DE LAS CENTRALES ELÉCTRICAS MÁS CONTAMINANTES:

1.- Central Térmica As Pontes (A Coruña) Media de emisiones: 9.121.027 toneladas de CO2 (lo mismo que emiten 3.040.000 coches al año). Potencia instalada: 1.400 MW y año de construcción: 1976 2. Central Térmica de Aboño (Asturias) Media de emisiones: 7.602.693 toneladas de CO2 (el equivalente a lo que emiten 2.534.000 coches al año). Potencia instalada: 903 MW y año de construcción: 1974 3. Central Térmica Litoral de Almería (Almería) Media de emisiones: 6.998.752 toneladas de CO2. Potencia instalada: 1.100 MW y año de construcción: 1984

4. Central Térmica de Teruel (Teruel) Media de emisiones: 6.828.042 toneladas de CO2 Potencia instalada: 1.050 MW y año de construcción: 1979 5. Central Térmica de Compostilla (León) Media de emisiones: 5.974.704 toneladas de CO2 Potencia instalada: 1.312 MW y año de construcción: 1961

Fig. 8 Central Térmica As Pontes (A Coruña)

16

3.3. CASO 2 INDUSTRIA DE LA PRODUCCIÓN DEL CEMENTO PORTLAND

En la industria del cemento, tanto el producto final como los intermedios son

pulverulentos. La producción de polvo es la inevitable secuela que acompaña al proceso

de desmenuzamiento y de la manipulación tecnológica de los componentes materiales,

indispensables para la producción del cemento portland.

En todas las secciones de la fabricación del cemento se produce polvo. Su

desprendimiento constituye una plaga para el personal y para todo cuanto rodea una

fábrica de cemento; ese desprendimiento de polvo origina pérdidas de material no

despreciables.

Por tales razones, todos los focos de producción de polvo tienen que encerrarse en

adecuadas cámaras de captación. Aplicando una aspiración al aire o a los gases de las

máquinas y aparatos o a los conductos por donde tales gases circulan, se crea en ellos

una depresión que impide que el polvo tienda a salir al exterior. Los tubos de la captación

son de tales dimensiones que la velocidad del aire en ellos sea de unos 13 m/seg, en los

que llevan fuerte inclinación y de unos 20 m/seg en los trayectos horizontales.

Las trituradoras de material grueso operan generalmente sobre material que aún lleva la

humedad de la cantera y, naturalmente no necesitan ninguna captación de polvo. Sin

embargo, en casos especiales, cuando hay que trabajar con materias secas, las

trituradoras, sean de mandíbulas, sean de cono, sean de cilindros, etc., tienen que llevar

una aspiración que arrastre el aire cargado de polvo desde la tolva colectora situada

debajo de la trituradora. En máquinas encerradas en cajas o envolventes como las

trituradoras de martillos y los molinos de martillos, etc., el tubo de la captación puede

conectarse directamente a dicha caja o envolvente.

Los aparatos de transporte requieren igualmente instalaciones de captación de polvo que

aspiren el aire y después de despojarlo del polvo lo conduzcan al exterior. Los gases de escape

de los secadores y de los hornos arrastran consigo una gran cantidad no despreciable de polvo.

La captación del mismo, tratándose de gases que suelen estar bastante calientes, requiere

instalaciones especiales.

En todas estas instalaciones es preciso cuidar que no haya ninguna entrada de aire, puesto que

todo aire infiltrado rebaja el rendimiento.

Clases de polvo

En la explotación de una fábrica de cemento se producen las siguientes clases de polvo:

1. polvo de materias primas, es decir, polvo de caliza, marga calcárea, arcilla, minerales de

hierro, escorias, etc.

2. Polvo de crudo y polvo de carbón.

3. Polvo de los gases residuales de la sección de secado de materias primas.

4. Polvo de los gases residuales de los hornos de clinker (polvo de los hornos para

cemento)

5. Polvo de clinker, polvo de yeso y polvo de cemento.

Las partículas sólidas constituyen, con mucho, el principal contaminante emitido a la atmósfera por la industria del cemento. Aunque no son realmente nocivas por su ausencia de toxicidad, son frecuentemente causa de molestias para la población circundante y puede producir perjuicios en la agricultura al cubrir las hojas de las plantas de una finísima capa de polvo.

17

Excepto el polvo de cemento, los otros tipos citados tienen la misma composición que la de los

materiales de que proceden.

Fuentes de material particulado

Las fuentes de material particulado en plantas de cemento incluye (1) cantera y

trituración, (2) almacenamiento de materias primas, (3) molienda y mezclado, (4) producción de

clinker, (5) Molienda final y (6) empaque y carga.

Las emisiones de polvos se producen en el arranque de la piedra con martillos neumáticos, en

la caída del frente de corte muy variable según la humedad de la tierra y en el machaqueo

primario (granos de 20 a 30 mm). En este último caso, el desempolvado puede llevarse a cabo

por pulverización de agua o por medio de filtros de mangas o ambos sistemas aplicados a la vez.

La producción de polvo en el área de molienda depende de la materia prima empleada y de su

grado de humedad, así como de las características del molino. Si el grado de humedad es elevado

puede ser innecesaria la captación de polvos.

La más grande fuente de emisión de material particulado dentro de la planta de cemento es el

sistema de piroproceso que incluye el horno y la chimenea de escape del enfriador de clinker.

Muchas veces, polvo del horno es recolectado y reciclado en el horno, en relación con el polvo

del clinker producido. Sin embargo si el contenido de álcalis de las materias primas es también

muy alto, alguno o todo el polvo es descargado lixiviado antes de la entrada al horno. En muchos

casos el máximo contenido permisible de álcalis de cemento es de 0.6% (calculado como oxido

de sodio) restringiendo la cantidad de polvo que puede ser reciclado. Fuentes adicionales de

material particulado, son las pilas de almacenamiento de materias primas, transportadores, silos

de almacenamiento.

Valores de orientación para la desempolvadura.

1 2 3

4 5

6

Fig. 9: Fuentes de material particulado en plantas de cemento.

En la

fabricación

del cemento

Portland el

factor más

importante

de emisión

son las

partículas

sólidas, a las

que

generalmen

te se las

califica de

polvo.

18

La serie de datos relacionados en la tabla N°1 son valores de aproximación de los contenidos

de polvo en Ton de polvo/ Ton de aire y de gases residuales en los dispositivos que utilizan en

las fábricas de cemento.

Cifras de partida acerca de la distribución granulométrica de los polvos de la industria

del cemento.

Se necesita conocer la granulometría del polvo para elegir el tipo más adecuado de

desempolvadura. La serie de datos que se relacionan en la tabla N°2 indican los contenidos

porcentuales de las fracciones de los polvos que emiten las instalaciones. Las dimensiones de

las partículas de polvo se expresan en µm (micras).

Desempolvadores

Para su separación la industria del cemento utiliza los siguientes tipos de desempolvadores

de tipo mecánico: ante todo, los ciclones para desempolvadura y, en menor escala, las

cámaras de polvo; además de los filtros de tejidos, los desempolvadores por capas de gravilla

y, finalmente, los filtros electrostáticos.

Para estar en consonancia con las normas relativas a las emisiones, a veces es menester

combinar los distintos tipos de desempolvadores, según la concentración y la temperatura de

las partículas emitidas. Ya no se usan en la industria del cemento aquellos dispositivos que se

emplean agua como elemento activo en la separación del polvo, dado lo complicado que

resulta la recogida y reciclado del polvo húmedo ya que su posterior manipulación crea nuevos

problemas de polvo.

Para la predepuración de gases de elevado contenido de polvo, siempre serán de gran interés

las cámaras de sedimentación. El modo de operar de estas cámaras se basa en el principio de

la disminución de la velocidad en la vena gaseosa, lo que da lugar a la sedimentación del polvo

por acción de la gravedad. Para imponer a la vena cambios de dirección, para que para que el

trayecto en que se realice la sedimentación se acorte, las cámaras de sedimentación son los

dispositivos más baratos debido a la sencillez de su construcción, pero también los

desempolvadores de rendimiento más bajo. Solo quedan depositadas las partículas más

gruesas. Para separar polvos más finos, por ejemplo, en el tramo granulométrico de los 20 µm,

sería necesario disponer de cámaras de unos 35 m. por consiguiente la mayoría de las veces,

las cámaras de sedimentación están instaladas como separador previo para las partículas

gruesas, delante de desempolvadores de más alto rendimiento, como los filtros de tejidos o

los electrostáticos. El rendimiento de las cámaras de separación medido varía entre el 30 – 70

%. En las cámaras de sedimentación la velocidad de

los gases no debe sobrepasar 0.5 m/seg. La pérdida

de carga está en el intervalo de 5-25 mm de agua.

En la Figura N°2 se muestran esquemáticamente dos

cámaras de sedimentación diferentes, establecidas

para la desempolvadora previa de gases de horno y de

secaderos de tambor. El flujo del gas puede ocurrir

tanto horizontal como verticalmente.

Fig. 10. Cámara de deposición de polvo para gases

residuales de horno rotatorio y de secaderos.

Los

desempolvadores

se evalúan según

su rendimiento.

Esta relación

expresada en

porcentaje, de la

cantidad de

polvo recogida

por el

desempolvador,

a la recibida por

este, por tanto si

en un

desempolvador

se recogen 95g

de polvo por

cada 100 que

entran, el

rendimiento es

del 95 %. La

depresión o

pérdida de carga

de los

desempolvadores

se mide en mm

de agua.

19

IV. DISCUSIÓN

El crecimiento poblacional trae consigo una serie problemas ambientales, muchos de

ellos ya conocidos como el impacto al medio ambiente, la sobreexplotación de los

recursos naturales o la excesiva cantidad de residuos, a todo ello se le suma la

Contaminación Atmosférica, que hoy por hoy según estudios, es la responsable de 2,1

millones de muertes en todo el mundo cada año (Investigación publicada en la revista

Environmental Research Letters).

Esto no es de sorprenderse ya que las actividades tanto industriales como urbanas,

crecen al mismo ritmo que la población, esto se evidencia en la cantidad de edificios y

casas que van rebalsando las ciudades, las industrias metalúrgicas y cementeras

aumentan su producción año a año debido a la demanda creciente; la necesidad

energética aumenta, las industrias crecen tratando de satisfacer las demandas, pero

todo ello a un costo, la contaminación del planeta.

Para mitigar todo esto se han planteado una diversa gama de soluciones en todos los

campos, esto es bueno, ya que si nosotros somos los contaminantes entonces también

debemos descontaminar; hemos hablado particularmente de la CONTAMINACIÓN CON

MATERIAL PARTICULADO, y las formas de REMOVERLO, esto es muy importante ya que

estudios científicos afirman que la contaminación por partículas está relacionada con la

muerte prematura por enfermedades cardíacas y respiratorias, incluyendo el cáncer de

pulmón (según la OMS).

Se han creado dispositivos para el control de las emisiones de material particulado de

distinta efectividad, los cuales se instalan en las industrias generadoras de acuerdo al

precio de implementación que estos acarrean, también tiene mucho que ver los costos

de operación y la eficiencia al momento de capturar el material particulado; no es mucha

sorpresa que la mayoría de industrias se fije mucho en la economía, optando por

sistemas de remoción de MP deficientes y antiguos puesto que aún tenemos una

mentalidad basada en el presente y no pensamos en las consecuencias del futuro.

En este trabajo estudiamos todo lo referente a la CÁMARA DE SEDIMENTACIÓN DE

PARTÍCULAS USADA PARA LA REMOCIÓN DE MATERIAL PARTICULADO (equipos de pre-

tratamiento), que como se mencionó anteriormente tiene sus ventajas y desventajas.

Debemos señalar muy claramente que estos dispositivos atrapan los contaminantes,

mas no los destruyen por ello es necesario disponer de forma adecuada el material

recolectado, y hoy se ve en muchos casos las posibilidades de utilizar estos materiales

como suplementos para fabricar otros, como ejemplo notable de ello tenemos el uso

del MP de las siderúrgicas para sustituir al Clinker.

20

V. CONCLUSIONES

Según investigaciones la contaminación del aire es un problema global que cobra

millones de muertes al año, y el material particulado está relacionada con la muerte

prematura por enfermedades cardíacas y respiratorias, en su mayoría, en niños y

ancianos

Podemos concluir que para la remoción de material particulado tenemos una variedad

de equipos para lograr la remoción de este y así disminuir su impacto ambiental.

Si se opta por elegir una cámara de sedimentación para una industria se debe tener muy

en cuenta los parámetros de operación ya que de esto depende la eficiencia de la

remoción del MP.

Algo muy importante de las cámaras de sedimentación es su bajo costo de capital, y sus

costos de energía bajos; pero siempre teniendo en cuenta las propiedades físicas y

químicas de las partículas a sedimentar ya que si estas son menores a 50 µm, la eficiencia

de recolección de partículas es muy baja.

Al usar estos equipos es necesario diseñar un lugar adecuado para disponer del material

recolectado, ya que estos equipos solo recolectan los contaminantes y no los destruyen.

Una posibilidad a ello es ver la factibilidad de utilizar estos desechos en otros procesos

industriales.

VI. RECOMENDACIONES

La principal recomendación es que debemos pensar en un futuro sostenible, es decir,

pensar en las nuevas generaciones y en sus necesidades; de esta forma al momento de

mitigar los impactos ambientales originados en las industrias y demás, se debe utilizar

la mejor tecnología y la más eficiente y dejar de lado los costos económicos ya que estos

se recuperaran en el futuro.

Debemos realizar investigación en el tema de material particulado, ya que muchas

industrias que utilizan estos equipos como, CÁMARAS DE SEDIMENTACIÓN, arrojan

nuevamente estos desechos sin darles ningún valor, lo que a la larga causara

nuevamente impactos ambientales, esto se puede evitar si investigamos nuevos usos y

aplicaciones de estos desechos.

21

VII. BIBLIOGRAFÍA

Asociación Española de La Industria Eléctrica (UNESA). “IMPACTO

AMBIENTAL DE LA INDUSTRIA ELECTRICA” [Disponible en]

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CENTRALES TERMOELÉCTRICAS A CARBÓN”. [Disponible en]

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EL COMERCIO “LA CONTAMINACIÓN DEL AIRE CAUSA MAS DE 2

MILLONES DE MUERTES AL AÑO” [Disponible en]

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Instituto Nacional de Ecología de México. TECNOLOGÍAS DE CONTROL DE CONTAMINANTES PROCEDENTES DE FUENTES ESTACIONARIAS. [Disponible en] http://bit.ly/1bfeb87 Consultado el 22 de Octubre del 2013.

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SEPARACIÓN. [Disponible en] http://bit.ly/UhRFEQ Consultado el

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AIRE CAUSA CANCER [Disponible en] http://bit.ly/HhGEAE Consultado

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Universidad Nacional Experimental del Táchira. “EQUIPOS DE COLECCIÓN DE PARTÍCULAS”. [Disponible en] http://bit.ly/1aa4BmF Consultado el 22 de Octubre del 2013.

23

VIII. ANEXOS

Anexo N° 1

TABLA N° 1. Contenido de polvo en el aire y gases residuales de la industria del

cemento.

PUNTOS DE PRODUCCIÓN DE POLVO Ton polvo/Ton aire Y Gases

103

Triturador (según la humedad). 3.875-11.62

Molinos de martillos de gran velocidad.

Tamaño del producto de 2-5 mm.

Para producto en polvo.

11.62-15.5

15.5-31

Vibromatriz 11.62-15.5

Tolvas 3.875-11.62

Apilamientos abiertos, sin cubierta hasta 3.875

Volcadores de vagones (según humedad del material) 7.75-15.5

Secadero de materias primas :

Secadero de tambor rotatorio.

Secaderos rápidos con álabes para proyección.

31-69.76

38.75-193.8

Molino de crudo :

Con salida por gravedad

Molinos barridos por aire con secado simultáneo

15.5-62

232.5-387.6

Molinos por rodadura, molinos de rodillos y

solera rotatoria 503.8

Molinos de carbón :Con salida por gravedad

Con molienda-secado

15.5-62

77.5-93

Gases residuales del horno rotatorio :

Hornos largos para vía húmeda

Hornos largos para vía seca

Hornos cortos para vía seca

Hornos cortos para vía seca con intercambiador.

Hasta 11.62

hasta 23.2

hasta 46.5

38.75-58.1

Enfriadores de parrilla de clinker (enfriadores Fuller) 7.75-11.62

Molinos de cemento 15.5-62

24

Anexo N° 2

TABLA N° 2. Contenido porcentual de las fracciones de los polvos que emiten

los diferentes equipos en cementos.

Separadores por aire (de plato dispensor) 62-93

Elevadores de cangilones :

Para crudo

Para cemento clinker

15.5-23.2

hasta 7.75

Puestos de transición de transportadores de cinta

continua 11.62-15.5

Aerodeslizadores, silos de mezcla de crudo, aireación

de silos para fluidificación de crudo y cemento. 23.2-38.75

Instalaciones de transporte neumático (bombas Fuller,

recipientes de impulsión). 116.2-155

Carga a granel 31-46

Máquinas de ensacar cemento 15.5-23.2

Fuente: Fabricación características y aplicaciones de diversos tipos de

cemento, Michel Papadakis. Editores técnicos asociados.

EQUIPO PARTÍCULAS DE

POLVO ( µm) PARTÍCULAS DE POLVO ( % )

Trituradores (la mayor parte de las

veces polvo de caliza).

Fracción :

0-20

20-60

60-100

20-25

10-15

50-60

Secadero de tambor.

Fracción :

0-10

10-30

30-200

50-70

40-50

10-20

Secaderos rápidos con álabes

proyectores.

Fracción :

0-10

10-100

50-70

30-50

Secaderos de tambor para carbón.

Fracción :

0-30

30-100

50-75

25-50

Molinos de carbón.

Fracción :

0-20

20-100

50-95

5-50

Molinos de crudo.

Fracción:

0-20

20-100

70-80

20-30

25

Horno rotatorio.

Hornos largos para vía húmeda.

Fracción :

Hornos largos para vía seca.

Fracción :

Hornos cortos para vía seca.

Fracción :

Hornos con intercambiador de calor.

Fracción :

0-20

20-60

60-100

0-10

10-30

30-100

0-20

20-40

40-60

60-100

0-10

10-100

35-40

20-40

15-20

40-60

20-30

5-10

15-20

40-45

10-15

15-20

90-95

5-10

Molinos de cemento

Fracción :

0-10

10-40

40-80

80-100

10-20

30-40

25-35

2-5

Instalaciones de transporte interno.

Fracción :

0-10

10-40

40-80

80-100

15-20

40-55

10-18

3-7

Fuente: Fabricación características y aplicaciones de diversos tipos de

cemento, Michel Papadakis. Editores técnicos asociados.