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Sesión N : 04 B A L A NC NCE E DE DE MATE MATERI RIA A
Ing.. Rocío Córdova Ubillús Ing
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Recordamos …
- ¿Cuáles son los principales contaminantes del aire? - ¿Qué significa PM10? - ¿Cuáles son los principales problemas ambientales de la la
contaminación del aire? - ¿Qué es Gestión Ambiental y cuál es su importancia en
la Industria?
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Medidas para mejorar la Gestión ambiental Enumera 5 medidas a tener en cuenta para reducir niveles de contaminación ambiental. •
En una refinería de petróleo.
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En una fábrica de harina de pescado.
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Logro de la sesión
Al finalizar la sesión, el estudiante será capaz de analizar la gestión ambiental en un proceso industrial, en base a balances de materia de contaminantes.
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Proceso Metalúrgico
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LEY DE CONSERVACIÓN DE LA MATERIA
La masa no se crea ni se destruye durante actividades físicas, químicas y biológicas.
Toda la masa que ingresa a un área, se acumula o sale.
Para ello, el sistema será el equipo, los detalles internos de detalles de la maquinaria, despreciando las variaciones internas (moleculares)
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Ley de Conservación de Contaminantes
− = 1 1 1 7
Diagrama de Flujo modelo
Fuente: Berthouex - Brown. (2014), p.20
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Situación 1: Pérdida de solvente en una cabina de pintado
Piezas de metal sin pintar entran en una cabina de pintura de aerosol a una velocidad de 300 kg / h, donde son esterilizados con una pintura a base de disolvente. El uso de pintura es de 10 kg / h. y la pintura es 50% de disolvente y 50% de pigmento sólido. Las partes secas pintadas salen de la cabina a una velocidad de 304 kg / h. Supongamos que todo el disolvente se ha evaporado de la pintura adherida cuando la pieza sale de la cabina de pintura. Una parte del pigmento de la pintura se adhiere a las partes de metal, pero algunos se desperdicia. El disolvente se pierde por evaporación y con las gotitas que no se adhieren a las partes.
Elaborar el esquema de balance. 9
Diagrama de flujo del área
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Fuente: Berthouex - Brown. (2014), p.60
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Acumulación de Contaminantes La acumulación de material solo puede hacerse temporalmente, por lo tanto, una acumulación positiva va seguida de un periodo de acumulación negativa. Los sólidos precipitan en el fondo de un tanque, lo que hace reducir la eficiencia, teniendo que remover periódicamente los sólidos. 11
Ablandamiento y Regeneración de Agua
R+198
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Reglas para formular Balances de Materia
Dibujar un diagrama de flujo para el problema y mostrar todas las cantidades conocidas y corrientes. Presiones, temperaturas y otras condiciones no necesitan ser mostradas.
Fijar la base para dar solución al problema, por ejemplo, un intervalo de tiempo de un día, o una alimentación de 1000 kg.
Identificar los componentes auxiliares: Aire seco, agua, sólidos inertes.
Seleccionar los límites de la región a la que se hará el balance de materia.
Escribir las ecuaciones de balance chequeando las unidades. 13
Situación 2: Evaluación de emisiones gaseosas.
Durante una prueba de emisiones a la atmósfera, la corriente de gas de entrada a un filtro de tela es de 4000 m3 estándar / min y la carga de partículas de polvo es 0,005 Kg / m3. La eficiencia de retención de partículas es 99,25%. Calcular la concentración de polvo en el aire emitido y la masa de polvo eliminado por el filtro. El volumen de aire eliminado con el polvo recogido es insignificante.
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Fuente: Berthouex - Brown. (2014), p.64
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Base: 1 min = 4000 m3 de aire/min
Componente auxiliar: polvo (se asume inerte)
Límites del sistema: Equipo de filtración de fábrica
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Masa de polvo en el filtro: = 4000 / 0,005/
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•
Balance de materia de solidos: 4000 ൗ 0,005 ൗ = + 0,9925 4000 ൗ 0,005 ൗ
= 0,15 0,15 ൗ = = 37,5/ 4000 ൗ = , − , = , /
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Análisis de Sólidos en agua para Caldero
= −
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Problema Propuesto Un sistema de caldero va a ser controlado tal que los sólidos totales disueltos en la purga no exceda = 2000 reposición que tiene = 200
.
, para
un agua de alimentación por
El consumo de vapor es 1000 Kg/día.
Calcular la purga.
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Actividad Práctica Grupal El flujo se mide mediante la adición de una masa conocida de trazador inerte, tal como cloruro o litio, ya que no es posible instalar un medidor de flujo convencional en una tubería. La concentración del marcador se mide después de que se ha mezclado con el flujo en la tubería. La concentración de cloruro por encima del punto de inyección es de 50 mg/l. Se inyecta una solución de 200000 mg/l (20% en peso) de cloruros a razón de 5 l/min. La concentración medida en las corrientes de salida es 1000 mg/l. Considerar un estado estacionario. Determinar el flujo de agua de alimentación.
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AUTOEVALUACIÓN 1.
Cuáles son los pasos a tener en cuenta para realizar un balance de materia?
2.
Qué tipo de contaminantes son comunes en procesos industriales?
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ACTIVIDAD PROPUESTA
Desarrollar el balance de materia total y parcial en el caldero y el sistema de ablandamiento de agua de la Planta Piloto.
Leer para reforzar el tema: http://www2.inecc.gob.mx/publicaciones/libros/457/estimacion4.pdf
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Bibliografía
Orozco, Carmen (2003). Problemas Resueltos de Contaminación Ambiental. Madrid: International Thomson Editores.
Berthouex - Brown. (2014). Pollution Prevention and Control - Part II. Bookboon.com
http://www2.inecc.gob.mx/publicaciones/libros/457/estimacion4.pdf
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