TIPOS DE EQUIPOS PARA EL CONTROL DE LA CONTAMINACIÓN POR PARTÍCULAS Consideraciones básicas ante el control de la contaminación atmosférica
El control de la emisión de contaminantes a la atmósfera es uno de los objetivos principales para alcanzar niveles adecuados de calidad ambiental. En estos momentos, la legislación de todos los países desarrollados fija límites para la emisión de aquellos contaminantes con una mayor incidencia. No obstante, se trata de unas normas en continua revisión, no sólo en cuanto a los valores de los límites de emisión sino también en cuanto a la consideración de nuevos contaminantes. El control de las fuentes de emisión requiere un conocimiento exhaustivo de la naturaleza del contaminante, de las características de la fuente y de la normativa. La estrategia de control de las emisiones atmosféricas de un proceso industrial se puede abordar, siguiendo los principios de la gestión medioambiental, tomando, en orden de prioridad decreciente, las siguientes medidas: 1. Efectuar cambios en el proceso con el fin de prevenir la contaminación o de minimizar su impacto. Los cambios en el proceso pueden incluir modificaciones de las unidades de proceso, cambio en las materias primas, incluyendo el combustible, y cambios en las condiciones de operación. 2. Depurar los efluentes gaseosos. 3. Dispersar las emisiones. ( Equipos para el control de la contaminación atmosférica, 2011) Dispositivos de control Para el control de la contaminación atmosférica, la industria utiliza principalmente los siguientes dispositivos. Ellos pueden o bien destruir contaminantes o el iminarlos de una corriente de escape antes de que se emite a la atmósfera Control de Partículas Tipo Seco
Los recolectores mecánicos , mecánicos , es decir, los ciclones de polvo, ciclones múltiples
Los precipitadores electrostáticos . Un precipitador electrostático (ESP), o filtro de aire electrostático es un dispositivo de recogida de partículas que elimina las partículas de una corriente de gas (tal como aire) utilizando la fuerza de una carga electrostática inducida. Los precipitadores electrostáticos son dispositivos de filtración de alta eficiencia que mínimamente impiden el flujo de gases a través del dispositivo, y se puede eliminar fácilmente las partículas finas como el polvo y el humo de la corriente de aire.
Las cámaras de filtros diseñados para manejar cargas pesadas de polvo, un colector de polvo se compone de un ventilador, filtro de polvo, un sistema de limpieza de filtro y un depósito de polvo o sistema de eliminación de polvo (distinguirse de los filtros de aire que utilizan filtros desechables para quitar el polvo).
Tipo Wet
Depuradores de partículas lavador húmedo es una forma de tecnología de control de contaminación. El término describe una variedad de dispositivos que utilizan los contaminantes de un gas de combustión del horno o de otras corrientes de gas. En un depurador húmedo, la corriente de gas contaminado se pone en contacto con el líquido de lavado, por pulverización con el líquido, forzándola a través de un charco de líquido, o por algún otro método de contacto, a fin de eliminar los contaminantes.
(LTD, 2012)
Los principales parámetros de rendimiento de control son:
Tamaño de las partículas, el peso, la forma La velocidad de partícula Temperatura del gas / densidad Solubilidad y pH Condiciones de transferencia de caída de presión del sistema y los medios de
Distribución de tamaño de partículas La viscosidad del gas El nivel de humedad Estequiometría química El tiempo de residencia
(Gary M. Hutter, 2001)
Para la elección del sistema de depuración más adecuado el factor más importante es el tamaño de las partículas a depurar. El tamaño de la partícula viene, en gran medida, condicionado por la naturaleza de la partícula y por el proceso en el que se genera. Desde el punto de vista de la contaminación atmosférica, las partículas de interés son las denominadas partículas torácicas, aquellas con un diámetro inferior o igual a 10 μm (PM10), para las cuales existe legislación referente tanto a límites de emisión como de inmisión. No obstante, las tendencias legislativas van encaminadas a incluir valores límite para las PM2.5 (diámetro inferior o igual a 2.5 μm), especialmente dañinas para la salud. Otros factores a considerar en la elección de un dispositivo de control de partículas son - la eficiencia requerida de captura, - el caudal de gas contaminado, - las características y propiedades del gas, - la concentración de partículas en el gas, - coste de la instalación, costes de la operación y mantenimiento
( Equipos para el control de la contaminación atmosférica, 2011) Control de óxidos de nitrógeno El primer nivel del control de NOx, e n el caso de las calderas, sería un quemador de baja producción de NOx. Estos quemadores están diseñados para operar a temperaturas más bajas, con el propósito de reducir al mínimo la formación térmica de NOx; su e fecto estriba en dar lugar, de manera deliberada, a una operación ligeramente ineficiente, por la que se produce un aumento en las emisiones de monóxido de carbono (CO) pero también una disminución en las de NOx. Otra forma de controlar las emisiones de NOx es la reducción selectiva no catalítica (SNCR, por sus siglas en inglés), que consiste en inyectar amoniaco o urea e n el escape para que reaccionen con los NOx y formen nitrógeno y agua. Sin la ayuda de un c atalizador, la temperatura de esta reacc ión es muy alta (760 a 815 °C), por lo que la SNCR es efectiva sólo en un intervalo de temperatura relativamente elevado y reducido. La reducción catalítica selectiva (SCR, por sus siglas e n inglés), ilustrada en la gráfica 1, es uno de los controles de NOx más eficaces para las fuentes de combustión. El catalizador permite que ocurra una reacción eficiente a temperaturas menores, por lo general de entre 260 y 480 °C, dependiendo del tipo de catalizador
Control de partículas Los controles de emisión de partículas son, en s u mayoría, colectores mecánicos, precipitadores electrostáticos, filtros de tela o lavadores húmedos. Los colectores mecánicos, como los ciclones, se utilizan en su capacidad de control previo, como dispositivos de precolección, para e liminar las partículas de mayor tamaño. Los precipitadores electrostáticos se usan sobre todo e n procesos de alto índice de escape y de emisión, como las plantas generadoras de electricidad de caldeo por carbón y las plantas siderúrgicas. Los filtros de tela varían en su aplicación, desde fuentes de emisión muy pequeñas hasta las de gran escala, y se fabrican con telas o fibras muy diversas, dependiendo de las características de la corriente de escape: la carga de partículas, la temperatura y el contenido de humedad, entre otras. Si bien se han registrado importantes avances en la fabricación de fibras resistentes a temperaturas elevadas, los filtros de tela tienen limitaciones en lo que a temperaturas se refiere. Los lavadores húmedos tienen diseños muy distintos para mejorar la eficiencia de contacto entre el agua y la materia particulada. Puesto que el uso de limpiadores o lavadores húmedos
requiere un control de las aguas re siduales, su aplicación por lo general se restringe a las fuentes de emisión de partículas de mayor tamaño. Control de dióxido de azufre a reducción de las emisiones de S O2 se centra principalmente en las fuentes de combustión de combustibles fósiles. Las disminuciones pueden obtenerse mediante el uso de combustibles con menor contenido de azufre y la instalación de limpiadores o lavadores húmedos o secos. El análisis de impacto económico de una opción como el lavado húmedo posiblemente refleje un beneficio económico, en la medida en que los r esiduos puede n venderse para la manufactura de paneles de yeso para la construcción Control de compuestos orgánicos volátiles Hay toda una variedad de controles de COV, incluidas técnicas de condensación, oxidación térmica, biofiltración y adsorción en carbón. El control por condensación (refrigeración), que enfría la corriente de escape, dando lugar a que los compuestos volátiles se precipiten, es una técnica desarrollada hace ya algunos años, antes de los sistemas de adsorción en carbón, que solía utilizarse mucho en las terminales de distribución de gasolina. La oxidación térmica, ilustrada en la gráfica 2, es una forma simple y eficaz para la de strucción de COV; sin embargo, al tiempo que permite el control de COV, produce emisiones colaterales der ivadas de la combustión (sobre todo NOx y CO). Los biofiltros no han alcanzado una aplicación generalizada, y su uso se ha restringido fundamentalmente al control de olores en las operaciones de composteo. La adsorción en carbón, ilustrada en la gráfica 3, es una de las técnicas de control de COV más eficaces. Su aplicación ideal se da con materiales que contienen COV recuperables. Los ejemplos comunes del uso de la adsorción en carbono mediante un sistema de recuperación se encuentran en las terminales de distribución de gasolina y en los establecimientos o procesos de recubrimiento que utilizan un único
solvente.
(Associates, 2005)
Métodos de control para emisiones de compuestos orgánicos volátiles por fuentes fijas
Para alcanzar los estándares de emisiones establecidos en l as NOM o por programas específicos (el Proaire de la ZMVM, por ejemplo) se están aplicando y/o desarrollando varias técnicas para el tratamiento de gases emitidos. Los métodos para el control de compuestos orgánicos volátiles (COV) en emisiones de fuentes fijas se pueden clasificar en dos grandes grupos: los métodos fisicoquímicos y los métodos biológicos. En algunos casos, la opción para el control de emisiones de COV i nvolucrará a más de uno de estos métodos de acuerdo con las características de la emisión. En la selección del equipo adecuado para el control de la contaminación del aire se deben contemplar los aspectos que aparecen a continuación. Todas estas consideraciones permitirán realizar una adecuada evaluación técnico-económica de la tecnología propuesta, en donde la elección del método adecuado para el control de compuestos volátiles depende de la ponderación de los siguientes aspectos: - Características del contaminante a remover (concentración, propiedades físicas y químicas como corrosividad, abrasividad, toxicidad y combustibilidad). - Las características de la corriente contaminada (temperatura, presión, humedad, flujo, presencia de partículas). - La eficiencia de remoción requerida (dictada por las normas de emisión vigentes o por la meta a alcanzar). - Posibilidad de recuperar y reutilizar el contaminante así como identificar y cuantificar los subproductos que se puedan generar con el proceso y el costo de su disposición. - Los requerimientos de potencia, de suministros y de mantenimiento deberán ser calculados al igual que los costos de inversión ini cial. (ECOLOGIA, 2007)
Controles de Recaputra de COV Condensadores Refrigerados La eficiencia de remoción de un c ondensador depende de las características de la corriente de la emisión, incluyendo la naturaleza del COV en cuestión (relación de presión de vapor/temperatura), concentración de COV y el tipo de refrigerante utilizado. Cualquier componente de cualquier mezcla de vapor puede ser condensado si se lleva a una temperatura suficientemente baja y se le deja que alcance el equilibrio. En la Figura 2.1 se muestra la dependencia de la presión de vapor con la tem peratura para ciertos compuestos [1]. Un condensador no puede reducir la concentración de e ntrada a niveles por debajo de la concentración de saturación a la temperatura del refrigerante. Pueden alcanzarse eficiencias de remoción por encima del 90 por ciento, con refrigerantes tales como el agua fría, soluciones de salmuera, amoníaco o clorofluorocarbonos, dependiendo de la composición del COV y el nivel de concentración de la corriente de em isión.
Procedimientos de Diseño
En esta sección se presentan dos proce dimientos para el diseño (cálculo de tamaño), de sistemas de condensadores de superficie refrigerada para remover COV de mezclas de aire/COV. En el primer procedimiento presentado, se calcula la temperatura de salida del condensador, necesaria para obtener una eficiencia dada de recuperación de COV. En el segundo procedimiento, que es el inverso del primero, la temperatura de salida es dada y se calcula la eficiencia de recuperación que le corresponde. El primer procedimiento depende del conocimiento de los siguientes parámetros: 1. La razón de flujo volumétrico de la corriente de gas que contiene COV; 2. La temperatura de entrada de la corriente de gas; 3. La concentración y composición del COV e n la corriente de gas; 4. La eficiencia requerida de remoción del COV; 5. Contenido de humedad en la corriente de la emisión; y 6. Las propiedades del COV (suponiendo que el COV es un compuesto puro): • Calor de condensación, • Capacidad calorífica, y • Presión de vapor.
