INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA
DEPARTAMENTO DE BIOPROCESOS
Manejo Integral de la Calidad del aire Prácticas de laboratorio M. en I. Marbella Amador Cruz Ing. Alan de Jesús Angulo Riba Ing. Nancy Jaqueline Cuautle Teodoro M. en C. Mario Alberto Hernández San Agustín Dra. Irma Fabiola Ramírez Hernández M. en C. Adriana Razo García M en C. Claudia Rodríguez Tapia 13/01/2012
El presente manual servirá de guía para profesores y alumnos, este les dará herramientas que permitan un manejo integral de la calidad del aire mediante la adquisición de conocimientos básicos, destrezas y valores indispensables para la formación de Ingenieros Ambientales.
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PRÓLOGO ............................................................................................................................................ 1 REGLAMENTO DE LABORATORIO ......................................................................................................... 2 PRÁCTICA 1. MONITOREO DE FACTORES METEOROLÓGICOS. .............................................................. 3 ROSA DE VIENTOS: DIRECCIÓN Y MIGRACIÓN DE CONTAMINANTES EN LA ATMÓSFERA ...................... 3 PRÁCTICA 1. MONITOREO DE FACTORES METEOROLÓGICOS. ............................................................ 14 DISTRIBUCIÓN DE CONTAMINANTES .................................................................................................. 14 PRÁCTICA 2. MONITOREO AUTOMÁTICO DE GASES QUE REALIZA LA RAMA DEL GDF. ....................... 20 VISITA AL SIMAT ................................................................................................................................ 20 PRÁCTICA 3. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN CONVERTIDOR CATALÍTICO ........................................ 22 PRÁCTICA 5. LOCALIZACIÓN DE PUERTOS DE MUESTREO Y DETERMINACIÓN DE VELOCIDAD DE FLUJO Y COMPOSICIÓN VOLUMÉTRICA DE GASES EN UNA FUENTE FIJA. ...................................................... 25 MEDICIÓN DE FLUJO POR MEDIO DE TUBO PITOT Y CALCULO DE EMISIÓN A TRAVÉS DE UN CONDUCTO ........................................................................................................................................ 25 PRÁCTICA 5. LOCALIZACIÓN DE PUERTOS DE MUESTREO Y DETERMINACIÓN DE VELOCIDAD DE FLUJO Y COMPOSICIÓN VOLUMÉTRICA DE GASES EN UNA FUENTE FIJA. ...................................................... 32 MUESTREO ISOCINETICO .................................................................................................................... 32 PRÁCTICA 6. DETERMINACIÓN DE CONTAMINANTES GASEOSOS DE UNA EMPRESA DEL RAMO INDUSTRIAL. ...................................................................................................................................... 40 DETERMINACIÓN DE OZONO TROPOSFÉRICO ..................................................................................... 40 PRÁCTICA 6. DETERMINACIÓN DE CONTAMINANTES GASEOSOS DE UNA EMPRESA DEL RAMO INDUSTRIAL. LLUVIA ÁCIDA ................................................................................................................ 44 PRÁCTICA 7. BALANCES DE MATERIALES Y CÁLCULOS DE INGENIERÍA. ............................................... 53 FACTORES DE EMISIÓN ...................................................................................................................... 53 PRÁCTICA 7. BALANCES DE MATERIALES Y CÁLCULOS DE INGENIERÍA. ............................................... 56 CÉDULA DE OPERACIÓN ANUAL ......................................................................................................... 56 PRÁCTICA 8 Y 9. CONTAMINANTES INDUSTRIALES Y EQUIPOS DE CONTROL ....................................... 59 PRÁCTICA 8 Y 9. CONTAMINANTES INDUSTRIALES Y EQUIPOS DE CONTROL ....................................... 62 DISEÑO EQUIPO DE CONTROL ............................................................................................................ 62 PRACTICA 10. CONTAMINANTES INDUSTRIALES Y EQUIPOS DE CONTROL .......................................... 64 LICENCIA AMBIENTAL ÚNICA .............................................................................................................. 64
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PRÓLOGO La contaminación atmosférica es un problema de contaminación
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REGLAMENTO DE LABORATORIO Los siguientes puntos son los lineamientos que se deberán seguir dentro del laboratorio de tecnología ambiental.
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PRÁCTICA 1. MONITOREO DE FACTORES METEOROLÓGICOS. ROSA DE VIENTOS : DIRECCIÓN Y MIGRACIÓN DE CONTAMINANTES EN LA ATMÓSFERA Elaboró: Dra. Fabiola Ramírez H., M. en C. Mario Hernández S. y M. en C. Adriana Razo G.
Introducción La contaminación atmosférica se define como la presencia de sustancias en la atmósfera que al tener una larga presencia en ella, resulta dañino para los seres vivos y los ecosistemas además interfiere en el sano desarrollo de la actividad humana (Bishop, 2000). Hay contaminantes extremadamente tóxicos que se ha demostrado, pueden llegar a ser mortales o causar daños congénitos en la población (Wark., 1998). Los contaminantes que se emiten en la atmósfera se dividen en primarios y secundarios, siendo los primeros aquellos que son emitidos directamente de la fuente de emisión ya sea natural o antropogénica y los secundarios, aquellos que resultan de una o varias transformaciones químicas de los contaminantes primarios y la luz solar ya en la atmosfera. Así mismo, algunos contaminantes no resultan nocivos en su estado original pero al transformarse o reaccionar con otros se vuelven tóxicos (Aguado et al. 2001). Cuando los contaminantes son emitidos a la atmósfera, ya sea desde una fuente móvil o fija, resulta casi imposible predecir su evolución dentro de la misma. Esto es debido a los complejos factores entre los cuales destacan los su fuente de origen, de proceso de emisión y meteorológicos (SIMAT, 2011). Los factores meteorológicos de interés para evaluar la dispersión de los contaminantes son: velocidad y dirección del viento, temperatura, humedad, turbulencia, estabilidad atmosférica y efectos topográficos (Kiely, 1999), estos parámetros varían de ciudad a ciudad e incluso muchas veces en las grandes ciudades llegan a variar de mes con mes. El viento es un elemento climatológico definido como "el aire en movimiento y se describe por dos características: la velocidad y la dirección. Debido a esto es que se considera un vector con magnitud (dada por la velocidad) y dirección. Los meteorólogos crearon una gráfica llamada Rosa de los vientos (Fig. 1)
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que
permite
representar
simultáneamente
la
relación
que
existe
entre
las
características que componen el viento. La información de cada rosa de viento muestra. Frecuencia de ocurrencia de los vientos en 16 sectores de dirección (E, ENE, NE, NNE, W, WNW, NW, NNW, ESE, SE, SSE, S, SSW, N, WSW, SW) y en clases de velocidad del viento para una localidad y un periodo de tiempo dado, la clasificación más utilizada para el viento es la ESCALA BEAUFORT.
Figura 1. Rosa de los Vientos
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Figura 2. Escala Beaufort
Las rosas de viento en ocasiones son usadas para representar gráficamente la dirección de transporte dominante de los vientos de un área. Debido a las influencias locales de terreno, posibles efectos de costa, exposición de los instrumentos y variabilidad temporal del viento. La estadística de la rosa de vientos puede no ser siempre representativa de los vientos de un área. Otras condiciones meteorológicas pueden ser también importantes para determinar la formación y transporte de ciertos contaminantes atmosféricos, particularmente contaminantes reactivos como el ozono O3 (SIMAT, REDMET., 2011). En las estaciones se utilizan generalmente la veleta y el anemómetro para conocer los valores correspondientes a la dirección y la velocidad del viento respectivamente. En los archivos climatológicos se registran separadamente, sin embargo, para estudiar el comportamiento general de este elemento del clima, se utiliza un tipo de cuadro estadístico sencillo y de mucha utilidad para encontrar o verificar las relaciones que existen entre dos o más variables (SIMAT, REDMET., 2011).
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Objetivo general Que el alumno comprenda la relación de los factores meteorológicos y la migración de contaminantes en la atmósfera.
Objetivos particulares 1. Que el alumno acceda a la página de la REDMET (Red Meteorológica) dependiente del SIMAT (Sistema de Monitoreo Atmosférico) del gobierno del Distrito Federal y descargue los parámetros de velocidad y dirección del viento para el primer trimestre del año en curso para diferentes estaciones de monitoreo, preferentemente de norte, centro y sur de la Zona Metropolitana del Valle de México (ZMVM). 2. Que el alumno realice una gráfica de rosa de vientos en Excel y determine la dirección de los contaminantes. 3. Que el alumno analice la rosa de vientos de la estación de monitoreo correspondiente y lo relacione la migración con respecto a los otros equipos.
Material y equipo Ø Computadora – Excel Microsoft Office Ø Datos de dirección de viento y velocidad de los primeros seis meses del año, recopilados de la REMET Ø Datos históricos y características del lugar en donde se encuentra el sistema de monitoreo atmosférico que corresponde, investigar sus actividades humanas y uso de suelo. Las 16 direcciones del viento y sus ángulos respectivos (Fig. 3)
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Figura 3. Direcciones del viento y sus ángulos respectivos
Desarrollo de la práctica Al construir una rosas de vientos se siguen los mismos pasos que al hacer una tabla de frecuencias. En la figura 3, se describen las categoría es la dirección y sus subcategorías que en total suman 16 rumbos, la otra categoría es la velocidad y utilizamos los diferentes tipos de viento considerados por Beaufort. Abrir un libro en Excel, guardar el archivo como ROSA DE VIENTOS-(ESTACIÓN DE MONITOREO CORRESPONDIENTE). Por ejemplo: ROSA DE VIENTOS-MERCED Abrir 6 hojas en el libro, a cada una cambiar el nombre por el de cada mes como se muestra a continuación.
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Ir
a
la
página
de
calidad
del
aire
del
DF
http://www.calidadaire.df.gob.mx/calidadaire/index.php?opcion=2&opcioninfopro ductos=21 y dar clic en BASE DE DATOS
Registrar como nuevo usuario, para poder acceder a los datos meteorológicos correspondientes.
Posteriormente encontrarán la siguiente información en donde descargarán la base de datos de 2011.
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El archivo que se descargará, está en ZIP así es que es muy importante que sus
computadoras tengan el programa. La imagen siguiente se muestra el cuadro de diálogo que aparecerá al momento de la descarga.
Para fines de la práctica sólo utilizaremos la dirección de viento (WDR- Win direction) y velocidad (WSP – Win speed).
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MANEJO DE DATOS DE PARA DIRECCIÓN DEL VIENTO Dependiendo los equipos se seleccionará un sistema de monitoreo por cada uno de los equipos conformados en el laboratorio. Por ejemplo: XAL corresponde a Xalostoc que se encuentra en el norte de la ZMVM, por lo que sólo dejaremos los datos de FECHA, HORA y XAL. Los demás datos habrá que borrarlos.
Deberán copiar y pegar los datos de cada mes que corresponda en lada una de las hojas que se realizaron en punto 1, los datos se encuentran monitoreados cada hora, así es que para cada día tendremos 24 datos por día las unidades dadas para dirección del viento se encuentran en grados Azimut (0-360 grados), las demás unidades se de los parámetros meteorológicos se describen a continuación.
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Hacer promedios diarios de cada mes en cada hoja de cálculo, en cada mes quedarán de 30 a 31 datos según los días que contenga el mes. NOTA: Los datos que aparezcan como negativos se consideran como nulos. No deben meterlo al promedio, tampoco se consideran como cero. Con ayuda de la figura 3, escribir a que dirección de viento corresponde cada uno de los datos. Las unidades en las que se encuentran las bases de datos para dirección el viento son en grados por lo que hay que cambiar de grados a dirección. Esto se hace para los seis meses en su respectiva hoja de cálculo. Finalmente se realiza una tabla de FRECUENCIAS, en donde se deberá anotar la incidencia de cada uno de las 16 direcciones de viento con el fin de crear la gráfica y así mismo el porcentaje. DIRECCIÓN N NNE NE ENE E ESE SE SEE S SSW SW WSW W WNW NW NNW
FRECUENCIA
Finalmente se realiza la gráfica como sigue: Seleccionar en Excel las columnas de dirección y frecuencia, posteriormente ir a INSERTAR, OTROS GRÁFICOS seleccionar RADIAL RELLENO. En el caso de la velocidad del viento es el mismo procedimiento que para dirección, se deberá promediar las velocidades del viento diarias por lo que en cada mes quedarán
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de 30 a 31 datos según los días que contenga el mes. NOTA: Los datos que aparezcan como negativos se consideran como nulos. No deben meterlo al promedio, tampoco se consideran como cero. Con ayuda de la figura 2, escribir a que velocidad del viento corresponde cada uno de los datos. Finalmente se realiza una tabla de FRECUENCIAS, en donde se deberá anotar la incidencia de cada uno de los 12 tipos de viento con el fin de crear la gráfica y así mismo el porcentaje. VELOCIDAD CALMA VENTOLINA FLOJITO
FRECUENCIA
E ESE SE SEE S SSW SW WSW W WNW NW NNW
Finalmente se realiza la gráfica como sigue: Seleccionar en Excel las columnas de dirección y frecuencia, posteriormente ir a INSERTAR, OTROS GRÁFICOS seleccionar RADIAL RELLENO.
Análisis y discusión El alumno analizará y discutirá los resultados en una presentación de Power Point, exponiendo las características del área muestreada con respecto a la emisión de contaminantes y relacionando estos datos con la representación gráfica de la rosa de vientos.
Conclusiones
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El alumno concluirá con respecto a los objetivos.
Referencias -
Aguado, E.; Burt, J. E. Undersdtanding Weather and Climate. 2nd edition. Prentice Hall. United States, 2001. ISBN 0-13-027394-5.
-
Bishop, Paul L. Pollution Prevention: Fundamentals and Practice. McGraw-Hill International Editions. Singapore, 2000. ISBN 0-07-11605-82
-
RETMET
Base
de
datos
http://www.calidadaire.df.gob.mx/calidadaire/index.php?opcion=2&opcioninfopr oductos=21 -
SIMAT http://www.calidadaire.df.gob.mx
-
Wark, K., Warner C.F., Davis, W.T. Air Pollution: Its origins and control. 3rd edition. Addison Wesley Longman. United States, 1998. ISBN 0-67399416-
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PRÁCTICA 1. MONITOREO DE FACTORES METEOROLÓGICOS . DISTRIBUCIÓN DE CONTAMINANTES Elaboró: Dra. Fabiola Ramírez H., M. en C. Mario Hernández S., M. en I. Marbella Amador C.
Introducción La dirección del viento y su intensidad es una condición que permite conocer si los contaminantes emitidos a la atmósfera se dispersan o acumulan, la predicción de su concentración de dicho contaminante en la zona que rodea al punto de emisión es un parámetro interesante a conocer para determinar la calidad atmosférica. En esta práctica utilizaremos un modelo gaussiano de dispersión que permite calcular las concentraciones de un contaminante a nivel del suelo. El modelo nos permite variar las condiciones meteorológicas (clase de estabilidad según las categorías definidas por Pasquill), la intensidad del viento y la temperatura. Para ello haremos uso del modelo gaussiano simplificado ISC3 (por sus siglas en ingles), disponible en la página de la Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus siglas en ingles).
Objetivo Analizar la influencia de una serie de parámetros en la distribución de contaminantes.
Metodología del programa ISC3 El modelo se basa en la consideración de que el contaminante emitido se dispersa siguiendo una distribución gaussiana en las direcciones lateral y vertical, observar figura 1.
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Fig. 1 Dispersión de contaminantes por una fuente fija en el plano x, y, z. La concentración de un contaminante gaseoso en una posición x, y, z, proveniente de un emisor puntual continúo y se calcula con la ecuación: 𝐶 𝑥, 𝑦, 𝑧 =
𝑄 𝑦! 𝑧 − 𝐻𝑒 𝑒𝑥𝑝 − ! + 2𝜋𝑢𝜎! 𝜎! 2𝜎!! 2𝜎!
!
Donde: C (x, y, z) = concentración en la posición x, y, z, (g/m) Q = gasto de contaminante, (g/s) u = velocidad del viento, (m/s) π = 3 .1416 He = altura efectiva de emisión, (m) σy = coeficiente de dispersión en la dirección y, (m) σz = coeficiente de dispersión en la dirección z, (m) He es igual a la suma de la altura real de la chimenea (h) mas el termino de elevación de la pluma (Δh) debida a la velocidad y temperatura de los gases a la salida de la chimenea. Para el cálculo del ascenso vertical de la columna de humo, ΔH se utiliza la ecuación de Briggs, la cual es ampliamente usada y la de Holland. Para utilizar este software también se utilizan los coeficientes de dispersión, los cuales se representa por un código alfabético que va desde la A (más inestable) hasta la F (más estable). La clase de estabilidad atmosférica se puede deducir para cada condición meteorológica a partir de la tabla 1:
Tabla 1. Condiciones meteorológicas que definen las clases de estabilidad de Pasquill -‐1 U10 /ms Día, radiación solar Noche
< 2 2-‐3 3-‐5 5-‐6 >6
Fuerte A A-‐B B C C
Modera A-‐B B B-‐C D
Débil B C D D D
Nubes > 1/2 E D D D
Nubes < 3/8 F E D D
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El programa que se va a utilizar en esta práctica es una versión simplificada del modelo ISC3. Es un modelo gaussiano clásico con correcciones asociadas a la altura de mezclado y la cinética de descomposición de los contaminantes. El
programa
proporciona
datos
de
concentración
de
contaminante a ras de suelo (z = 0) y en la dirección del viento (y = 0). Da por tanto el perfil de concentración a lo largo del eje en el que sopla el viento, el eje x. El
programa
se
puede
descargar
de
la
página
web
http://www.epa.gov/scram001/dispersion_alt.htm Este se instala ejecutando el fichero ISCPC.EXE, el cual despliega una ventana independiente mostrando del lado izquierdo los parámetros de entrada. Los resultados del cálculo aparecen en la parte derecha de la ventana, como se muestra en la siguiente figura:
Figura 1. Ventana de inicio del programa ISC3
Los datos de entrada se dividen en tres grupos:
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Parámetros de chimenea (STACK PARAMETERS): velocidad de salida de gases (m/s), diámetro interno de la chimenea (m), altura física de la chimenea (h, en metros), temperatura de salida de los gases (K) e índice de emisión (Q, en g/s). Parámetros atmosféricos (ATMOSPHERIC CONDITIONS): temperatura ambiente (K), presión (milibares), clase de estabilidad atmosférica, velocidad del viento (m/s), altura a la que se mide la velocidad del viento (m) y altura de mezclado (m). Otros: tiempo de promediado (minutos) y constante de velocidad de descomposición del contaminante (s-1). El programa también permite elegir entre dos fórmulas alternativas para el cálculo del ascenso vertical (Briggs o Holland) y el método de cálculo de los coeficientes de dispersión (1, 2 o 3 para suelo urbano o suelo rural). Cabe mencionar que cuando inicia el programa aparece con datos previamente establecidos, sin embargo se pueden modificar y adaptarse a las necesidades de cada caso. Si quieres borrar todos los resultados anteriores presiona Clear All, pero si quieres recuperar los datos de entrada iniciales, pulsa el botón de Restore Defaults. Cuando se ingresan los datos que se requieren en los campos correspondientes se selecciona la opción Recalculate and Graph. El perfil de concentración a lo largo del eje x aparece en la parte derecha de la interfase. Pulsando el botón derecho del ratón sobre la gráfica aparecen los datos y resultados del cálculo en forma numérica.
Materiales y equipo Ø Computadora Ø Papel
Desarrollo Con los datos que aparecen de inicio, presionar la opción Recalculate and Graph y obtener los cálculos de forma numérica, posteriormente en equipo deberán analizar la información que arroja el programa.
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Considerando nuevamente los datos de inicio del programa, irán modificando uno a uno los parámetros que se ven en la pantalla (temperatura, altura de la chimenea, velocidad de los gases de salida, etc.). Estas variaciones son del doble y la mitad de los datos de inicio. Observen el efecto de la variación de cada uno de los parámetros sobre el perfil de concentraciones a lo largo del eje X. Obtengan en cada caso la posición del máximo de concentración y su valor en mg/m3
Resultados En equipo reportaran los resultados del punto 1 indicados en el desarrollo de esta práctica, de las actividades indicadas en el punto 2 del desarrollo solo reportaran las graficas de las variaciones de la altura de la chimenea, temperatura de salida de los gases, velocidad de salida de gases, temperatura ambiente, clase de estabilidad (considera la estabilidad A y F), velocidad del viento y altura de mezclado. No se olviden de mencionar en cada caso la posición del máximo de concentración y su valor en mg/m3.
Análisis y discusión En equipo los alumnos expondrán en una presentación de power point los resultados que encontraron al variar diferentes parámetros con el método ISC3 (incluye la posición del máximo de concentración y su valor en mg/m3), responderán si es posible variar uno solo de los parámetros y ¿por qué? además indicarán las ventajas y desventajas de utilizar el programa.
Conclusiones Reporten las conclusiones que obtengan en cada caso.
Referencias -
Agencia de protección al ambiente (EPA, por sus siglas en español) www.epa.gov, fecha de consulta 22-08-2011, hora de consulta 13:34.
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Práctica 4. Asignatura de Contaminación Atmosférica Área de Química Física, Universidad
Pablo
Olavide
Sevilla,
http://www.upo.es/depa/webdex/quimfis/docencia/CA/Pract/Practica1.pdf, fecha de consulta 22-08-2011, hora de consulta 17:00. -
Norma Mexicana NMX-AA-107-1988 Calidad del Aire - Estimación de la Altura Efectiva de Chimenea y de la Dispersión de Contaminantes - Método de Prueba. Air Quality -Effective Stack Height and Pollutants Dispersion EstimatesTest Method.
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Instituto Nacional de Ecología. Sistema de información rápida de impacto ambiental, Dinámica Heurística S. C., 1985, pp. 122-125.
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PRÁCTICA 2. MONITOREO AUTOMÁTICO DE GASES QUE REALIZA LA RAMA DEL GDF. VISITA AL SIMAT Elaboró: M.C Claudia Rodríguez Tapia; I.A. Marbella Amador Cruz; M.C. Alan de Jesús Angulo Riba
Introducción La evolución y el desarrollo de las zonas urbanas a nivel nacional, han venido acompañados por la proliferación de problemas ambientales debidos al incremento en la concentración de población, actividad industrial, vehicular, doméstica y de dotación de servicios. La contaminación que se genera en una cuenca recorre en ocasiones grandes distancias y sus efectos se manifiestan en otra región, trayendo como consecuencia la necesidad de mantener una vigilancia constante, no sólo en los lugares en que se originan los contaminantes, sino en zonas aledañas. Existen algunos contaminantes que por ser los más abundantes y comunes, son estudiados como indicadores de la contaminación del aire. Para estos, se han establecido normas y estándares, como es el caso de los lımites permisibles de calidad del aire que establece el Reglamento en Materia de Contaminación Atmosférica de la legislación ambiental. Este grupo de contaminantes está compuesto por los óxidos de nitrógeno (NOx), el ozono (O3), el dióxido de azufre (SO2), el monóxido de carbono (CO), los compuestos orgánicos volátiles (COV), material particulado (PM) y plomo (Pb), entre otros. Actualmente existe metodologías como el monitoreo atmosférico las cuales están diseñadas para muestrear analizar y procesar en forma continua las concentraciones de contaminantes presentes en el aire de un lugar en un tiempo determinado, lo cual permite formular estándares de calidad del aire, llevar estudios epidemiológicos los cuales pueden relacionar los efectos de las concentraciones de los contaminantes con los efectos en la salud de la población, especificar tipos y fuentes emisoras, llevar acabo estrategias de control y políticas de desarrollo sustentable.
Objetivo Analizar el estado de la calidad del aire de la zona metropolitana de la ciudad de México para el primer semestre 2013
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Procedimiento •
Recurrir
a
bases
de
datos
del
SIMAT
(http://www.calidadaire.df.gob.mx/calidadaire/index.php?opcion=4&opcionrecur sostecnicos=2) •
Investiga los días de la semana que se registra mayor concentración de contaminantes atmosféricos, en donde y explica posibles causas.
•
Comparar los meses de temporada fría y meses de temporada caliente seca que exceden las NOM para Ozono, partículas suspendidas, CO, O3, NOx, SOx
•
Tendencia de cada uno de los contaminantes
•
En base al análisis de concentraciones de ozono cuantas veces han dado lugar a la activación de la contingencia ambiental (presenta resultados con las concentraciones y los Puntos IMECA).
•
¿Qué información te proporciona el SIMAT con respecto a meteorología y para qué te sirve?
Referencias -
Dirección de Monitoreo Atmosférico de la Secretaria del Medio Ambiente del Distrito
Federal;
Sistema
de
Monitoreo
Atmosférico;
(http://www.calidadaire.df.gob.mx/calidadaire/index.php?opcion=4&opcionrecur sostecnicos=2); Revisado Septiembre 2013. -
Lahmann. E. Determination and Evaluation of Ambient Air Quality. Manual of Ambient Air Quality Control in Germany. The Federal Minister for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety; 1992
-
Bravo H. La contaminación del Aire en México. México: Fundación Universo Veintiuno; 1987.
-
Fernández-Bremauntz A. Rapid Exposure Assessment Studies. The World Bank. Robert Mcnamara Fellowships Program. June 1994.
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PRÁCTICA 3. DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN CONVERTIDOR CATALÍTICO Elaboró: M. en I. Marbella Amador Cruz; M. en C. Claudia Rodríguez Tapia y M. en C. Alan de Jesús Angulo Riba Introducción El convertidor catalítico es un dispositivo colocado en el sistema de escape de los automóviles este consta de un soporte cerámico con una capa de alúmina, para aumentar la superficie efectiva y una capa de un material precioso (platino, paladio, iridio, rodio) que actúa como catalizador facilitando la oxidación del CO a CO2 y de los hidrocarburos a CO2 y H2O y de NO a N2. Existen dos tipos de convertidores catalíticos: el de dos y de tres vías, siendo el más común el de tres vías dado que convierte los gases contaminantes en CO2, H2O y N2 (Gallego Pico et al., 2012).
Objetivo Diseñar y construir un convertidor catalítico
Desarrollo Investigar los parámetros necesarios para construir un convertidor catalítico. Diseñar un convertidor catalítico. Construir a modo demostrativo y con materiales simples el convertidor catalítico. Para saber más de los convertidores catalíticos por favor revisa las siguientes páginas en donde encontrarás información y videos respecto al tema. http://www.youtube.com/watch?v=zgZO_9PzHJ4 http://www.youtube.com/watch?v=wx4nQ019In4 http://www.youtube.com/watch?v=jEVQHijUF3k http://www.youtube.com/watch?v=z8lpfj9qOSI http://www.youtube.com/watch?v=PbiNmhD6vzk http://books.google.com.mx/books?id=GiBcTaBz5f8C&pg=PA522&d q=convertidor+catalitico&hl=en&sa=X&ei=q2wUpbOLur12wXFlYCgCQ&ved=0CCwQ6AEwAA#v=onepage&q=conve rtidor%20catalitico&f=false
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Resultados Construir un convertidor catalítico y exponer su funcionamiento y componentes. Exponer sus ventajas y desventajas. Indicar su vida útil y limitaciones. Construir y mostrar la ficha técnica del convertidor catalítico.
Análisis y discusión El alumno expondrá el diseño del convertidor catalítico, ficha técnica y el prototipo construido, explicará las ventajas y desventajas, su vida útil y las dificultades que tubo para su diseño y construcción.
Conclusiones El alumno concluirá con respecto a los objetivos trazados en esta práctica y los que por la actividad realizada se pudieran derivar.
Para saber como se te calificará esta actividad por favor consulta la rúbrica de evaluación.
Referencias -
Gallego Picó Alejandrina, González Fernández Ignacio, Sánchez Gimeneo Benjamín, Fernández Hernando Pilar, Garcinuño Martínez Rosa María, Bravo Yagüe Juan Carlos, Pradana Pérez Juan Ángel, García Mayor Asunción, Durand Alegría Jesús Senén (2012). Contaminación atmosférica. Madrid, España: Universidad Nacional de Educación a Distancia.
-
Cómo lo hacen, Convertidor catalítico (2013). [en línea]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=zgZO_9PzHJ4
-
Autoasistencia, Convertidor catalítico (2013). [en línea]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=wx4nQ019In4
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-
Curso especial mecánica: convertidor (2013). [en línea]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=jEVQHijUF3k
-
Curso especial mecánica: convertidor parte 2 (2013). [en línea]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=z8lpfj9qOSI
-
Como funciona el catalizador del coche, discovery max (2013). [en línea]. Disponible en: http://www.youtube.com/watch?v=PbiNmhD6vzk
-
Crouse H. William, traducido por: Vallmitjana Tomás Miguel e Ibáñez Morlán (1993).
Barcelona,
España:
Boixareu.
[en
línea].
Disponible
en:
http://books.google.com.mx/books?id=GiBcTaBz5f8C&pg=PA522&dq=converti dor+catalitico&hl=en&sa=X&ei=q2wUpbOLur12wXFlYCgCQ&ved=0CCwQ6AEwAA#v=onepage&q=convertidor%2 0catalitico&f=false
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PRÁCTICA 5. LOCALIZACIÓN DE PUERTOS DE MUESTREO Y DETERMINACIÓN DE VELOCIDAD DE FLUJO Y COMPOSICIÓN VOLUMÉTRICA DE GASES EN UNA FUENTE FIJA . MEDICIÓN DE FLUJO POR MEDIO DE TUBO PITOT Y CALCULO DE EMISIÓN A TRAVÉS DE UN CONDUCTO
Elaboró: Ing. Alan de Jesús Angulo Riba, Ing. Nancy Jaqueline Cuautle Teodoro, Ing. Adriana Razo García
Introducción En la actualidad la contaminación de la atmósfera se da tanto por actividades antropogénicas como naturales, lo que ha propiciado el aumento de enfermedades, cambios climáticos y deterioro del ambiente. La necesidad de cuantificar las emisiones antropogénicas ha llevado a establecer procedimientos que permitan cuantificar las cantidades emitidas por diferentes fuentes, mediante técnicas propuestas por agencias internacionales como EPA y nacionales a través de normas mexicanas en materia de aire. Una acción importante para el combate contra la contaminación del aire es el monitoreo atmosférico, dentro de éste, el estudio isocinético, es usado para la determinación de partículas que fluyen a través de una fuente fija. En este caso se trata de una técnica general que actualmente se encuentra normalizada a nivel internacional y en nuestro país oficialmente a través de Normas Oficiales Mexicanas (NMX-AA-09, 10, 35 y 54), la aplicación de ellas nos indica el procedimiento para realizar en una evaluación, ubicando las dimensiones del ducto, el puerto y puntos de muestreo, así mismo las determinaciones de humedad y gases de combustión y en la Norma Oficial Mexicana NOM-085SEMARNAT-1994 la cual se emplea como referencia de los límites máximos permisibles, requisitos y condiciones de los equipos de calentamiento indirecto que utilizan combustibles fósiles, sólidos, líquidos o gaseosos o cualquiera de sus combinaciones.
Objetivos 1. El alumno comprobará experimentalmente el flujo a través un conducto mediante un tubo pitot y calculará la emisión de material particulado.
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” 2. Conocerá los elementos básicos, tanto teóricos como prácticos en el proceso de evaluación isocinética. 3. Aprenderá el procedimiento de evaluación para partículas suspendías totales, humedad y gases que fluyen a través de un ducto de una fuente fija.
Materiales y equipos Ø 1 Tubo de muestreo Ø 1 Medidor de presión diferencial columna de agua Ø 1 Termómetro Ø 1 Regla Ø 1 Calculadora Ø Líquido de densidad 0.987
Desarrollo de la práctica Verificar que el medidor de presión diferencial se encuentre en posición correcta observando que la burbuja este centrada en el indicador de nivel. Verificar que el medidor de líquido rojo se encuentre en cero. Colocar y encender el sistema de conducto portátil. Tomar las lecturas de presión diferencial en las marcas del tubo de pitot en forma longitudinal en el puerto de muestreo. Considerar la lectura propia hasta ver que no tiene demasiadas oscilaciones. Registra las lecturas en el formato anexo. En el punto de mayor presión medir la presión estática, esta se mide quitando una de las mangueras del medidor de presión diferencial. Tomar la lectura de temperatura en el conducto. Medir el diámetro del conducto. Realizar los cálculos expuestos en el formato anexo
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Diagrama esquemático de equipo
Puerto de muestreo
Tubo de pitot
0
2
3
Nivel Calibrador
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” Ejercicio 1:
1. Cual es Número de Puntos de evaluación 2. Calcula la distancia para cada punto si la chimenea tiene las siguientes dimensiones: Datos: diámetro interno= 22 cm H3 H3 = 50 cm H2
H2 = 1.80 m H1 = 1.80 m
H1
Sin extensión de puerto
Ejercicio 2:
1. Cual es Número de total de Puntos de evaluación 2. Cual es Número de Puntos por puerto 3. Calcula la distancia para cada punto si la chimenea tiene las siguientes dimensiones: Datos: diámetro interno= 0.32 m H2
H2 = 75 cm H1 = 180 cm
H1
Se tienen 2 puertos de muestreo con Extensión =10cm
Ejercicio 3:
1. Cual es Número de total de Puntos de evaluación 2. Cual el Número de puntos por puerto 29
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” 3. Calcula la distancia para cada punto si la chimenea tiene las siguientes dimensiones: L2 L1 H3
Datos: L1 =0.18 m L2 =0.20 m
H2
H3 =40 cm H2 = 160 cm
H1
H1 = 160 cm Sin extensión de puerto
NOTA: Para cada ejercicio justifique su respuesta
Cuestionario 1. Mencione algunos ejemplos de contaminantes a la atmósfera. 2. Mencione algunas enfermedades asociadas con contaminantes del aire. 3. Mencione algunos elementos normativos en materia de aire. 4. ¿Por qué es importante determinar los niveles de emisión de contaminantes a la atmósfera? 5. Diga que equipos de control conoces para contaminantes en aire.
Referencias -
NMX-AA-09-SCFI-1993. Determinación del flujo mediante tubo pitot a través de un conducto.
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” -
NMX-AA-10-SCFI-2001. Contaminación atmosférica - Fuentes fijas- Determinación de partículas en los gases que fluyen a través de un conducto – método de muestreo Isocinetico.
-
NMX-AA-23-1986. Nomenclatura para definir los términos utilizados en la contaminación atmosférica.
-
DGN-AA-35-1976. Determinación de bióxido de carbono, monóxido de carbono y oxígeno en los gases de combustión
-
NMX-AA-54-1978. Contaminación atmosférica. Determinación del contenido de humedad en los gases que fluyen por un conducto. Método gravimétrico.
-
NOM-043-SEMARNAT-1993. Norma Oficial Mexicana que establece los niveles máximos permisibles de emisión a la atmósfera de partículas sólidas provenientes de fuentes fijas.
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PRÁCTICA 5. LOCALIZACIÓN DE PUERTOS DE MUESTREO Y DETERMINACIÓN DE VELOCIDAD DE FLUJO Y COMPOSICIÓN VOLUMÉTRICA DE GASES EN UNA FUENTE FIJA .
MUESTREO ISOCINETICO Elaboró: Ing. Alan de Jesús Angulo Riba, Ing. Nancy Jaqueline Cuautle Teodoro, Ing. Adriana Razo García
Introducción El poder determinar la concentración de contaminantes no es una tarea fácil requiere de técnicos capacitados para el muestreo de emisiones y su posterior análisis. Para el muestreo de corrientes gaseosas industriales es necesario seguir los siguientes pasos:
1. Seleccionar el punto de muestreo 2. Determinación del área transversal del conducto del efluente y elección de los puntos representativos 3. Determinación de parámetros físicos de la corriente gaseosa (temperatura, velocidad de salida de los gases, etc.) 4. Colocación del equipo de muestreo 5. Toma de la muestra
Las emisiones atmosféricas industriales se pueden muestrear de dos formas, la primera de ellas es: Muestreo isocinético: las condiciones de la toma de muestra se mantienen iguales a las de la corriente gaseosa. Muestreo no isocinético: la toma de la muestra se realiza en unas condiciones cualesquiera, efectuando las correcciones pertinentes. (Capo M., 2012) De acuerdo a la Agencia de Protección Ambiental (EPA, por sus siglas en ingles), para la realización de un muestreo isocinético se pueden seguir diversos métodos, dependiendo de las características del efluente y de lo que se quiera medir. Método 1. Localización de los puntos de muestreo 32
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” Método 2. Determinación de la velocidad del gas en la chimenea y el caudal (tubo Pitot tipo S) Método 3. Determinación de la masa molar del gas Método 4. Determinación del contenido de humedad en los gases de la chimenea Método 5. Determinación de la emisión de material particulado de fuentes estacionarias Además de estos factores también es importante seleccionar la boquilla que se utilizará en el muestreo además de algunas consideraciones previas para la correcta realización de este.
Objetivo El alumno identificará el procedimiento necesario para el muestreo isocinético y determinará el porcentaje de isocinetismo.
Desarrollo Sigue los pasos indicados y calcula el porcentaje de isocinetismo de acuerdo a los datos proporcionados por el ingeniero de campo, concluye si fue un muestreo isocinético, super-isocinético o sub-isocinético. De acuerdo a tu respuesta, describe como esperarías que fuese el valor de la concentración de partículas, es decir (representa la emisión real de la empresa, es mayor de lo que realmente libera al ambiente o es menor). No se requiere que hagan el cálculo de la concentración o de la emisión, esta conclusión debe estar basada sobre el porcentaje de isocinetismo que obtengas y el análisis de los datos de campo. Adicional, examina los datos de campo e indica si se debió hacer algún ajuste en algún punto durante el muestreo, justifiquen todas tus respuestas. Pm = Presión del medidor [in Hg]
Patm = Presión atmosférica = 585 mmHg = 23.031 in Hg ΔH = utiliza el promedio de los datos de la tabla 1 (ten cuidado con las unidades)
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” Tm = Temperatura del Medidor [°R]
Utiliza el promedio de los datos de la tabla 1 (ten cuidado con las unidades) Tch = Temperatura de la chimenea [°R] Utiliza el promedio de los datos de la tabla 1 (ten cuidado con las unidades) Vc = Volumen total muestreado corregido [ft3]
LFG = 4014.46 ft3 LIG = 3981.97 ft3 INF = 0.009 ft3/min TIME = 1 hora FCG = 0 0.9983 FH = Fracción Húmeda
WT= 3.0 gr FS = Fracción seca
PMBH = Peso Molecular Base Húmeda [lb/lbmol]
%CO2 = 0
%CO = 0
%O2 =20.6
%N2 = 99.4
Pch = Presión de la Chimenea [in Hg]
Pe = 0.09 in H2O = 0.007 in Hg Vch = Velocidad de los Gases en la chimenea
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire”
-
Expresión
-
-
Valor
-
85.49
FCTP
0.84 0.362
Para no dejar duda, en la siguiente tabla se muestran los valores obtenidos por un ingeniero durante un muestreo en campo. Tabla 1. Datos de campo ΔH [in H2O ] 0
Tme [°C]
Tms [°C]
Tch [°C]
0
Factor K adimensional 0
0
0
0
0.12
0.346
4.932
0.9
17
15
20
0.13
0.361
4.932
0.9
17
15
20
3989.71
0.15
0.387
4.930
1.0
17
15
20
5
3992.20
0.15
0.387
4.928
1.1
17
15
20
5
3995.49
0.14
0.374
4.932
0.9
17
15
20
6
5
3997.88
0.13
0.361
4.932
0.9
17
15
20
1
5
4000.66
0.11
0.332
4.932
0.9
17
15
20
2
5
4002.91
0.13
0.361
4.930
1.0
17
15
20
3
5
4005.35
0.15
0.387
4.928
1.1
17
15
20
4
5
4008.50
0.14
0.374
4.928
1.1
17
15
20
5
5
4011.47
0.12
0.346
4.930
1.0
17
15
20
6
5
4014.46
0.11
0.332
4.932
0.9
17
15
20
Punto
Tiempo
Volumen [ft³]
0
0
3981.97
ΔP [in H2O] 0
1
5
3984.19
2
5
3986.46
3
5
4 5
ΔP
Suma
1.58
4.3
59.164
11.7
204.0
180.0
240.0
Prom.
0.13
0.362
4.930
1.0
17.0
15.0
20.0
* Las columnas en verde, representan los datos tomados en campo, las columnas que no tienen color son datos que se calculan
El factor K se obtiene únicamente por dos métodos: a) Por Constante de Placa de Orificio:
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Donde: a y b son constantes propias de la placa de orificio y la constante C se calcula de acuerdo a la siguiente expresión:
b) Por constante ΔH@: (para el caso de estudio se utilizo este método) ΔH@ =2.1752 (adimensional)
Se hace este cálculo para cada punto de muestreo 1. VR = Calculo del Volumen muestreado a condiciones de chimenea [ft3]
2. VB = Calculo del volumen muestreado por la boquilla [ft3]
Por cálculo se obtiene:
De tabla se selecciona la boquilla de acuerdo a la calculada
Ab=
6.87E-04
Db=
0.3548
ft² pulg
pulg pulg Dbs= 0.25 Abm= 3.41E-04 ft² Dbs=
Abs ó
1/4
3. I = Cálculo del isocinetismo [%]
Resultados y análisis Reporten de acuerdo a las especificaciones del desarrollo de esta práctica incluyan la memoria de cálculo. 36
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Conclusión Concluyan de a cuerdo a las especificaciones citadas en el desarrollo de esta práctica.
Referencias -
Capó Martí, Miguel; Principios de ecotoxicología. Diagnóstico, tratamiento y gestión del medio ambiente, Ed. Tébar, pag. 88.
-
Echeverri Londoño, Carlos Alberto (2006). Determinación de la emisión de material particulado en fuentes fijas, Medellín, Colombia.
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” NOMENCLATURA A:
Área del ducto
Abm:
Área de la boquilla seleccionada
C:
Concentración de Partículas
DP:
Presión de diferencial
DH:
Diferencia de la Placa de Orificio
FH:
Fracción Húmeda
FS:
Fracción Seca
FCG:
Factor de Calibración del Gasómetro
FCTP:
Factor de calibración del tubo Pitot
Gch:
Gasto Volumétrico de la chimenea
Gchn:
Gasto Volumétrico de la chimenea a 25ºC y 760 mmHg
INF:
Infiltraciones, ft3/min
%I:
% de Isocinetismo
Pch:
Presión de la Chimenea
Pe:
Presión estática, in H2O
PMBS:
Peso Molecular base seco
PMH:
Peso Molecular húmedo
PMS:
Peso Molecular seco
Pm:
Presión del Medidor, inHg
PN:
Presión Normal, 760 mmHg
Tch:
Temperatura de la Chimenea
Tm:
Temperatura del Medidor
Tme:
Temperatura del Medidor de Entrada
Tm:
Temperatura del Medidor de Salida
TIME:
Tiempo del muestreo, 1 hora
TN:
Temperatura Normal, 25ºC
Vc:
Volumen Total Muestreado Corregido
VB:
Volumen Muestreado por la Boquilla
Vgch:
Velocidad de los Gases
Vgchcn:
Velocidad de los Gases a 25ºC y 760 mmHg
Vm:
Volumen de la muestra
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” Vch:
Velocidad de los Gases en la chimenea
Vmch:
Volumen muestreado a condiciones de chimenea
Vmcn:
Volumen muestreado a 25ºC y 760 mmHg
VR:
Volumen Muestreado a Condiciones de Chimenea
WT:
Peso total de humedad colectada en los impactores
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PRÁCTICA 6. DETERMINACIÓN DE CONTAMINANTES GASEOSOS DE UNA EMPRESA DEL RAMO INDUSTRIAL . DETERMINACIÓN DE OZONO TROPOSFÉRICO Elaboró: M. en I. Marbella Amador C; Dra. Fabiola Ramírez H. y M. en C. Mario Hernández S.
Introducción La troposfera es la zona atmosférica comprendida entre 15 y 50 km desde el nivel del suelo, esta zona es en donde se llevan a cabo muchas reacciones químicas entre ellas la formación de contaminantes secundarios como el ozono O3 a partir de la interacción de contaminantes como NOX y COVs en presencia de luz solar. 𝐶𝑂𝑉𝑠 + 𝑁𝑂 + 𝑂! + 𝑙𝑢𝑧 𝑠𝑜𝑙𝑎𝑟 → 𝑚𝑒𝑧𝑐𝑙𝑎 𝑑𝑒 𝑂! , 𝐻𝑁𝑂! , 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑢𝑒𝑠𝑡𝑜𝑠 𝑜𝑟𝑔á𝑛𝑖𝑐𝑜𝑠 El ozono forma parte importante de los oxidantes atmosféricos en términos de cantidad, por lo que es utilizado como indicador prioritario de la calidad del aire. En esta práctica se utilizara un método espectrofotométrico para cuantificar la presencia de ozono troposférico, este se basan en la capacidad que tiene el ozono en oxidar el KI a I2 en medio neutro. La siguiente reacción representa dicha oxidación: 𝑂! + 2𝐼 + 2𝐻 → 𝐼! + 𝑂! + 𝐻! 𝑂 𝐼! + 𝐼 → 𝐼!
Objetivo Determinar la concentración de ozono troposférico por un método colorimétrico.
Materiales y reactivos Ø 2 Matraz kitazato de 150 mL Ø 1 Vaso de precipitados Ø Bomba de vacío Ø 2 tapones horadados Ø Espectrofotómetro Ø Ioduro de potasio KI Ø Yodo sublimado I2 40
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” Ø Fosfato de potasio KH2PO4 Ø Fosfato de sodio Na2HPO4 Ø Agua destilada
Desarrollo Disolución captadora: Mezclar 6.8g de KH2PO4, 7.1g de Na2HPO4 y 5g de KI en un matraz de 500mL y aforar con agua destilada. La disolución debe prepararse 24 horas antes de su uso. Montar el equipo captador de ozono como se muestra en la figura 1 los matraces erlenmeyer deben colocarse en serie y deberán contener 50mL de solución captadora cada uno. Una vez montado el equipo de encenderá la bomba de vacío.
Figura 1. Equipo captador de ozono Fuente: Universidad Pablo de Olavide de Sevilla, España, 2005.
Mantener un fuljo de 5 L/min, la toma de la muestra se debe realizar después de 2 horas. Anotar el tiempo exacto en que está pasando aire y controlar el flujo para mantenerlo en 5L/min.
41
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” Preparación de patrones: Preparar una solución 0.2M de I2, disolviendo 5.0765g de I2 en 5mL de etanol, posteriormente verter esta disolución en un matraz de 100mL y aforar con agua destilada. Preparar una disolución 0.02M de I2, tomando 10mL de la solución anterior (0.2M) y colocarlos en un matraz de 100mL aforando con solución captadora. Curva de calibración: Construir una recta de calibrado con disoluciones de 0.4, 0.8, 1.6 y 2.4mg/L. Para ello tomar 0.5, 1, 2 y 3 de la disolución anterior 0.02M en matraces de 25mL y aforar con disolución captadora. Medir en el espectrofotómetro a 352nm y representar absorbancia frente a concentración en mg/L de I2 y calcular la correspondiente ecuación de la recta y su desviación estándar. La preparación de las disoluciones para la curva de calibración debe hacerse con mucho cuidado ya que se mede la concentración de ozono troposférico y este se encuentra en cantidades de apenas unas decenas de mg/m3. Finalmente medir la absorbancia de la disolución contenida en los matraces kitazato y registrar el volumen final de las soluciones contenidas en ellos. Calcular a partir de la recta de calibrado la cantidad de ozono en mg captada por cada matraz.
Resultados Obtener la cantidad de ozono troposférico a partir de: La curva de calibración en donde: Ayodo =a Cyodo (mg/L) +b (a es la pendiente y b la ordenada al origen) Se debe tener en cuenta que por cada mol de ozono captado se formará un mol de yodo. El volumen de la disolución captadora que queda en los matraces y que el ozono total que hay en el aire es la suma de lo que se encuentra en los dos matraces. El volumen de aire total muestreado es: volumen de aire (m3) =velocidad del flujo (L/min) * tiempo (min)*10-3 Compara los resultados con el resto de los equipos. Calcular la deviación estándar y a partir de ella estimar el error al que está sujeta la medición de ozono. Buscar en la legislación vigente los límites máximos permisibles de ozono. Compara los resultados obtenidos con los resultados de las mediciones del SIMAT.
42
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Análisis y discusión El alumno analizará y discutirá los resultados en una presentación de Power Point, expondrá la importancia de la determinación y la normatividad respecto a las emisiones de ozono en la atmosfera.
Conclusiones El alumno concluirá con respecto a los objetivos.
Referencias -
Universidad Pablo de Olavide de Sevilla, España, 2005. Fecha de consulta 1509-2011, 3:15pm. www.upo.es/depa/webdex/quimfis/.../PracticaCA_Oxidantes.pdf
-
Colin Baird. (2001). Química ambiental, Ed Reverté, España, pp. 25-28, 90-91.
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PRÁCTICA 6. DETERMINACIÓN DE CONTAMINANTES GASEOSOS DE UNA EMPRESA DEL RAMO INDUSTRIAL . LLUVIA ÁCIDA Elaboró: Dra. Fabiola Ramírez H., M. en C. Mario Hernández S. y M. en I. Marbella Amador C.
Introducción Los contaminantes en la atmósfera se expanden más que en la superficie de la tierra, por eso son muy peligrosos, ya que afectan a más gente aunque en menor medida. Existen diferentes clasificaciones de estos contaminantes, como por ejemplo distinguirlos en: •
Contaminantes primarios: SO2, NOx, CO, CO2, Cl2, polvos, etc.
•
Contaminantes secundarios: H2SO4, HNO3, etc. Se producen por transformaciones y reacciones que sufren los contaminantes primarios en el seno de la atmósfera.
La abundancia de estos contaminantes en el último cuarto de siglo ha saltado la alarma por la preocupación de los problemas medioambientales como el agujero de la capa de ozono estratosférica, el smog fotoquímico de las ciudades, la lluvia ácida y el efecto invernadero, posible causante del cambio climático. En la práctica que nos ataña vamos a utilizar un método de análisis para determinar concretamente la concentración de SO2 en el aire, que es un contaminante precursor de la lluvia ácida.
Lluvia ácida Es cualquier tipo de precipitación que contenga cantidades significativas de ácido como para tener un pH inferior a cinco. Presenta un problema regional, de área, no es un problema global. La lluvia no ácida tampoco es neutra, tiene un p H alrededor de 5,6 debido a que el CO2 de la atmósfera es algo soluble en agua dando lugar a un equilibrio con el H2CO3. Los ácidos predominantes en la lluvia ácida son el H2SO4 y el HNO3 que son generados respectivamente por los contaminantes primarios SO2 y NOx mediante oxidantes de la atmósfera como HO·, O3, H2O2, etc. Este proceso de acidificación tiene lugar mediante: 44
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” •
deposición seca: Masas de aire contaminado que se ponen en contacto directo con la superficie, se produce en las proximidades del foco emisor.
•
deposición húmeda: Es un problema de contaminación de lagos, suelos, patrimonio artístico, etc, a largo plazo. Por lo que la lluvia se produce a centenares de kilómetros del foco emisor, incluso puede llegar a ser un problema transfronterizo. Hay países exportadores e importadores de lluvia ácida, Suecia y el sur de Noruega tienen mucha degradación de bosques debido a las emisiones de Inglaterra.
Dióxido de azufre Las fuentes emisoras de SO2 pueden ser naturales (producen el 55,2%), como la descomposición de la materia vegetal o el efecto de los volcanes, y antropogénicas (44,7%), como las centrales térmicas (70% de las emisiones antropogénicas), consumición de derivados del petróleo (16%), craqueo del petróleo (4%), la siderurgia (4,5 %). Hay que tener en cuenta que el efecto contaminante de las fuentes naturales es mínimo, ya que la emisión de SO2 está muy dispersada por toda la tierra. En cambio las emisiones antropogénicas están muy concentradas, por lo que son estas las que se deben reducir para frenar el problema. Las industrias pueden emitir SO2 directamente o emitir H2S que se oxida a SO2. Los procesos en los que se emite H2S son:
•
Obtención de gas natural
•
Craqueo del petróleo
•
Industria del papel (menos importante)
El H2S se puede eliminar mediante el denominado "método de Claus" considerando una temperatura de 300K: 2𝐻! 𝑆 + 𝑆𝑂!
!"! !! ! !"! !!
3 𝑆 + 2𝐻! 𝑂 8 !
45
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” Y las emisiones directas de SO2 están producidas por: Las fundiciones metalúrgicas de metales no ferrosos: Los metales que se encuentran en la naturaleza en forma de sulfuros como el NiS o el CuS generan SO2 en la conversión del sulfuro en oxido. Para evitar la emisión de SO2 se puede oxidar a H2SO4 o licuarlo para venderlo como disolvente Centrales térmicas: Son el gran emisor de óxidos de azufre, aunque existen varias soluciones para reducir estas emisiones. El principal problema es que el SO2 se genera diluido con otros gases, por lo que resulta difícil aislarlo. A continuación vamos a describir los diferentes métodos para la reducción de las emisiones de SO2: El SO2 se puede adsorber mediante una reacción ácido-base, ya que es un oxido no metálico ácido que si lo hacemos pasar por una suspensión de carbonato cálcico (caliza), que es una base y además muy barata, queda adsorbido y transformado en CaSO3. Este sulfito se oxida a CaSO4 de donde se obtiene un fertilizante, o se regenera CaCO3 o se vuelve a generar SO2 que ahora como ya está aislado se puede licuar o transformar en ácido sulfúrico. Con este método se puede eliminar el 90% de las emisiones de SO2. Construcción de chimeneas muy altas para emitir los gases a gran altura y evitar la concentración local de contaminantes gracias a la dispersión generada por las corrientes de aire. Esta es la estrategia que utiliza la central térmica de Teruel, que emite 80 Tm/h de SO2. Utilizar como combustible carbón que contenga menos del 1% de azufre o sustituirlo por petróleo o si es posible por gas natural, que es el que genera con diferencia menos SO2. También se puede lavar el carbón y eliminar su azufre con CaCL o utilizar carbón de ulla, que contiene FeS. Gasificación del carbón, obteniendo gas de síntesis. Esta es la estrategia utilizada en la central de Puertollano. Inyectar caliza directamente al quemador durante la combustión.
DETERMINACIÓN DE SO2 EN AIRE. MÉTODO DE LA ACIDEZ GASEOSA TOTAL Los métodos de determinación de SO2 en aire vienen regulados por Orden de 10 de Agosto de 1976 (BOE 266 de 5 de noviembre de 1976). El método que vamos a utilizar en esta práctica es un método de medición denominado método de la acidez gaseosa. El 46
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” SO2 queda absorbido por oxidación a ácido sulfúrico mediante el burbujeo del aire en una disolución de peróxido de hidrógeno (cuyas condiciones iniciales eran las del punto de viraje del correspondiente indicador). La disolución queda acidificada, por eso podemos determinar la concentración de ácido sulfúrico mediante una valoración ácido-base con un patrón primario, y a partir de hay determinar la concentración de SO2 que tenia la muestra de aíre. La precisión del método es de ± 10% para concentraciones superiores a 100 μg/m3. Y la interferencia más frecuente que podría aparecer es la presencia de amoníaco, en cuyo caso debemos sustituir este método por la técnica patrón método de la Thorina (que no será necesario utilizar en esta práctica)
Objetivo El objetivo de esta práctica es determinar la concentración de dióxido de azufre en el aire. Pero este contaminante no va estar generado por un foco emisor de contaminación, sino que vamos a impregnar con SO2 el aire que vamos a analizar, mediante una descomposición de una disolución de bisulfito sódico.
Material y equipo Montaje experimental:
1
6
7
2 47
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5
3
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Figura 1.
•
Sistema de generación de SO2: 1. bureta de adición de reactivos 2. matraz de fondo redondo (balón) 3. agitador magnético
Sistema de captación del gas:
4 y 5. Dos borboteadores en serie y frasco de seguridad
Sistema de bombeo y control del caudal:
6. bomba de extracción 7. dispositivo de medida del caudal de gas 8. válvula reguladora del caudal de gas
•
Material auxiliar de laboratorio: Todo el material necesario para preparar las disoluciones y las realizar las valoraciones (bureta, erlenmeyers, pipetas, etc.).
•
Disolución de bisulfito sódico: La preparamos diluyendo 2 ml de disolución de NaHSO3 al 39% en 100 ml de agua destilada (matraz aforado de 100 ml).
•
Ácido sulfúrico 0,01 N
•
Indicador de pH a 4,5 (Indicador BDH). Este indicador vira a pH 4,5 según el siguiente esquema: Menor
PH = 4,5
Mayor 48
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” Rosado
Gris
Azul
•
Ácido clorhídrico 0,1 N
•
Hidróxido sódico 0,1 N
•
Solución captadora: Diluimos 5 ml de H2O2 al 30% en 500 ml de agua destilada (matraz aforado de 500 ml). Antes de aforar añadimos unas gotas de indicador y ajustamos el pH a 4,5 (color gris) utilizando ácido clorhídrico e hidróxido sódico, y de esta manera familiarizarnos con el cambio de color.
•
Disolución de carbonato sódico 0,01 N: Disolver 1,06 g de Na2CO3 en un litro de agua destilada (esta disolución ya estaba preparada)
Desarrollo de la práctica •
Regulación del caudal:
Añadimos 30 ml de agua destilada a cada uno de los dos frascos borboteadores. Con el matraz de fondo redondo vacío, accionamos la bomba de aspiración y con la válvula regulamos el caudal de paso del aire para mantenerlo alrededor de 1,5 L/min. Para ello disponemos de un flujómetro calibrado hasta 400 ml, y para un caudal de 1,5 L/min la burbuja generada debe tardar unos 16 segundos en recorrer los 400 ml del tubo.
t = 0,4 (L) · 60 / 1,5 (L/min) = 16 seg En este primer experimento el tiempo que tardo la burbuja fue de t1 = 15,8 seg. Pero durante el resto de la práctica seguimos midiendo el tiempo de vez en cuando, y vimos que se mantenía estable:
t2 = 14,5 s t3 = 15,5 s t2 = 15,5 s t2 = 15,0 s 49
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” Sacamos la media aritmética: t = 15,3 seg , por lo que el caudal de aire será 1,56 L/min. •
Proceso de generación y captación del SO2:
Antes de accionar la bomba de aspiración, cargamos 30 ml de disolución captadora cada uno de los frascos, 100 ml de la disolución diluida de bisulfito sódico en el balón y llenamos la bureta con el suficiente ácido sulfúrico 0,01 N como para alimentar el balón con una gota cada dos minutos durante todo el proceso (30 minutos), de esta forma generaremos SO2 (gas) que será arrastrado por el aire hacia los borboteadores. La reacción es la siguiente:
NaHSO3 + H2SO4 = SO2 + NaHSO4 + H20
Desconectamos la bomba de aspiración al cabo de
30 minutos, y analizamos por
separado la disolución contenida en los frascos borboteadores, esta disolución es de color azul, es decir, esta acidulada debido a que el SO2 es oxidado por el peróxido de hidrógeno a ácido sulfúrico. Para determinar el contenido de ácido sulfúrico de cada frasco valoramos con carbonato sódico hasta el viraje del indicador a rosa. La suma de ambas cantidades servirá de base para calcular la concentración de SO2 existente en el aire.
Resultados Caudal de aire = 1,56 L/min Tiempo de toma de muestra = 30 min Presión = 0.9953 atm Temperatura = 24,5 ºC
Borboteador
ml carbonato sódico
1
48,2
2
0,2
Total
48,4
50
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Nota: La función del segundo borboteador es recoger el SO2 que no se oxida en el primer borboteador.
Con todos estos datos podemos calcular la concentración de SO2 en aire mediante la siguiente fórmula:
Conc SO2 =
321 ⋅ 10^3 ⋅ M (µg/m3) L´
(1)
M : ml totales de carbonato sódico consumido. L: litros de volumen de la muestra de aire medidos en las condiciones de T y P
del
laboratorio: L = Caudal de aire · tiempo = 1,56 · 30 = 46,8 L L´ : litros de volumen de la muestra de aire medidos en condiciones normales
(T´ =
0ºC y P´ = 1 atm).
P ⋅ L P´⋅L´ = T T´
(2)
L´=
0,9953 ⋅ 46,8 ⋅ 273,15 = 42,77 L 297,65 ⋅ 1
Conc SO2 =
321⋅ 10^3 ⋅ 48,4 = 363275,6614 µg/m3 42,77
Conc SO2 = 363275,66 µ g/m3 51
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Referencias -
Fundamentals of Air Pollution (1994). RW. Boubel, D.L. Fox, D.B. Turner, y A.C stern. Academic Press. San Diego.
-
Encyclopedia of Industrial Chemical Analysis (1974). Vol 18. F. D. Snell y L. S. Ettre editores. Interscience Publishers. New York.
-
Apuntes del módulo "Química inorgánica del medio ambiente"
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PRÁCTICA 7. BALANCES DE MATERIALES Y CÁLCULOS DE INGENIERÍA. FACTORES DE EMISIÓN Elaboró: M. en I. Marbella Amador Cruz; M. en C. Claudia Rodríguez Tapia y M. en C. Alan de Jesús Angulo Riba
Introducción Los factores de emisión se definen como estimaciones que relacionan la emisión de algún contaminante con su actividad generadora. estas aproximaciones suceden cuando las fuentes de emisión no están definidas o que por su naturaleza no se pueden hacer pruebas que permitan obtener la concentración deseada. En México como en muchas partes del mundo, se utilizan lo factores de emisión que compilo la Agencia de Protección al Ambiente de Estados Unidos (EPA, por sus siglas en inglés) y que denomino AP-42, estos se presentan por combustible y proceso productivo, también se indica el grado de confiabilidad con los que se desarrollaron, teniendo así que un factor de emisión de grado A, suele ser más confiable puesto que se desarrollo con una metodología excelente, seguido del factor B, C, D, E y finalmente el F, el cual es menos certero dado que para su formulación la metodología empleada fue pobre o inaceptable aunque si proporciona una magnitud (AP-42, vol. 1, 1995). Cuando no se tienen factores de emisión para cierto proceso productivo se utilizan censos, encuestas, balances de masa o alguna otra herramienta que permita generar la información.
Objetivo Obtener la concentración de varios contaminantes utilizando los factores de emisión.
Metodología 1.
Seleccionar un proceso productivo
2.
Conocer todas las etapas del proceso productivo
3.
Conocer que contaminantes emite en cada etapa del proceso
Materiales y equipo Ø Computadora Ø Papel 53
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” Ø Calculadora
Desarrollo Selecciona un proceso productivo y elabora un diagrama de proceso en el software de la Cédula de Operación Anual, incluye toda la simbología pertinente. En el mismo diagrama anexa las emisiones a la atmósfera que derivan del proceso productivo que elegiste. Escoge por lo menos 10 contaminantes derivados del proceso productivo que investigaste y calcula sus emisiones utilizando los factores de emisión.
Resultados En equipo reportaran los resultados de los enunciados descritos en el desarrollo de la práctica, también anexarán una memoria de calculo y citarán los AP-42 utilizados. Los resultados se presentarán en el sistema internacional de unidades.
Análisis y discusión En equipo los alumnos expondrán en una presentación de Power Point los resultados que encontraron al utilizar los factores de emisión.
Conclusiones Reportar las conclusiones que obtengan derivado del uso de factores de emisión.
Cuestionario 1. Contesta la siguiente pregunta: Una empresa procesa cerca de 25 toneladas de coque al mes en un horno de cubilote que no tiene equipo de control automático. Si se toma en cuenta que por cada unidad de coque se producen 7 unidades de hierro gris (175 toneladas), las emisiones de PST, CO y SO2 con 3% de S que se generarán son … 2. Por la chimenea de una fábrica de abonos nitrogenados, sale un caudal de gas de 930Nm3/hr. Dicha instalación utiliza como combustible 20000 Nm3/día de un gas 54
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” natural cuya densidad es de 0.75g/L, medida en condiciones normales. Si el factor de emisión para los óxidos de nitrógeno es de 3kg de NOx/tonelada de combustible, calcule la concentración de NO y NO2 en ppm, si el 90% (en peso) de los NOx generados corresponde a NO. 3. Según la estimación de factores de emisión de la agencia de Protección del medio ambiente de Estados Unidos, una coquería de una planta siderúrgica emite 1.75kg de partículas/tonelada de carbón empleado. Par una industria siderúrgica que utiliza 1000 toneladas de carbón al día, calcule: a) La cantidad de partículas generadas en kg/hr. b) La concentración de las mismas, expresada en mg/Nm3 si el volumen total de gases emitidos es de 6.4*106 Nm3/día. c) ¿Cuál debe ser el rendimiento mínimo de los sistemas de depuración que se debe instalar si se permite un máximo de emisión de 100mg/Nm3? d) ¿Qué cantidad máxima de partículas, expresada en toneladas, emitirá la planta anualmente una vez instalados los sistemas de depuración necesarios? Comparé con las emisiones que se hubieran efectuado en caso de no instalarse sistema alguno de depuración.
Referencia -
Environmental Protection Agency. Compilation of Air Pollutant Emission Factors, AP-42, 2013. Estados Unidos. Recuperado de http://www.epa.gov/ttnchie1/ap42/
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire”
PRÁCTICA 7. BALANCES DE MATERIALES Y CÁLCULOS DE INGENIERÍA. CÉDULA DE OPERACIÓN ANUAL Elaboró: M. en I. Marbella Amador Cruz; M. en C. Claudia Rodríguez Tapia y M. en C. Alan de Jesús Angulo Riba
Introducción La cédula de operación anual es una instrumento de gestión ambiental para fuentes fijas de jurisdicción federal en materia de atmósfera, de manera general los giros industriales que pertenecen a este rubro son: industria química, del petróleo y petroquímica, pinturas y tintas, automotriz, celulosa y papel, metalúrgica, vidrio, generación de energía eléctrica, asbesto, cementera y calera, tratamiento de residuos peligrosos. Adicionalmente deberán presentar la COA aquellas industrias que cuenten con licencia de funcionamiento o ambiental única (SEMARNAT, 2013).
Objetivo El alumno aprenderá el correcto llenado de la Cédula de Operación Anual: Datos de registro, Información técnica general, sección II Emisiones contaminantes a la atmósfera y sección V Emisiones y transferencias a sustancias RETC en materia de atmósfera.
Materiales y equipo Ø Computadora Ø Papel
Desarrollo Busca un proceso productivo de jurisdicción federal e investiga el proceso productivo, para ello se pueden consultar los siguientes link: http://www.ihobe.net/Default.aspx?IdMenu=A2238BD0-3048-4D9D-AB8CC91C6FDFD475 en esta página se deben registrar para poder acceder a los documentos que tiene este portal y deberán buscar los archivos con nombre guía técnica para la medición, estimación y cálculo de las emisiones al aire.
56
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” http://www.npi.gov.au/publications/emission-estimation-technique/index.html
en
esta
página se pueden buscar los archivos de nombre Emission Estimation Technique Manual for ……(sector industrial que les interesa). http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch12/index.html son los manuales de la EPA AP42 www.library.nu en esta página pueden encontrar libros muy especializados de todas las materias Busca en artículos científicos o páginas gubernamentales los insumos, combustibles y contaminantes que emite la industria previamente seleccionada y sus cantidades. Simula que trabaja en la industria que selecciono y escoge una razón social, ubicación, días que opera, número de trabajadores, etc. Lee y llena cada una de las secciones de la COA correspondientes a emisiones atmosféricas: Datos de registro Información técnica general, Sección II Emisiones contaminantes a la atmósfera Sección V Emisiones y transferencias a sustancias RETC en materia de atmósfera.
Resultados El alumno reportará: Datos de registro, Información técnica general, sección II Emisiones contaminantes a la atmósfera y sección V Emisiones y transferencias a sustancias RETC en materia de atmósfera.
Cuestionario 1. ¿Cuáles son los requisitos para presentar la COA de manera presencial? 2. ¿Qué sucede si una empresa no entrega el reporte de la COA? ¿quién se encarga de la inspección y vigilancia? 3. Considere que una industria no reporta la COA por 3 años consecutivos ¿qué tendrá que hacer para regular su situación? 4. ¿Qué sucede si se presentan datos falsos, en los registros o bitácoras o cualquier otro documento que simule el cumplimiento de obligaciones derivadas de la normatividad federal? 57
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” 5. ¿Cuáles son los errores más comunes en el llenado de la COA?
Referencias -
Secretaria del Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT), (2013). Disponible
en:
http://tramites.semarnat.gob.mx/index.php/atmosfera/cedula-de-
operacion-anual/8-semarnat-05-001-cedula-de-operacion-anual-coa
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire”
PRÁCTICA 8 Y 9. CONTAMINANTES INDUSTRIALES Y EQUIPOS DE CONTROL Elaboró: Dra. Fabiola Ramírez H., M. en C. Mario Hernández S. y M. en I. Marbella Amador C.
Introducción En la actualidad el sector industrial es una fuente de contaminación importante, pues sus descargas y emisiones son cada vez más difíciles de controlar, aunado a esto las acciones que se hacen para controlar estas emisiones se hacen insuficientes dado que la mayoría de los contaminantes se dispersan, volviendo la situación cada vez más difícil. Con la finalidad de contribuir al mejoramiento de la calidad el aire en 1990 se desarrollo un programa integral contra la contaminación atmosférica del valle de México (PICCA, por sus siglas en español), Dicho programa se dirige hacia la reducción de emisiones de Pb, SO2, CO, hidrocarburos, NOX, así como las partículas generadas por la destrucción de bosques, erosión de zonas deforestadas, tiraderos clandestinos y calles sin pavimentar. Para ello PICCA se concentra en diversas estrategias, una de ellas es la modernización tecnológica y el control, de emisiones industriales. También existen diferentes trámites ambientales que permiten regular las emisiones industriales por ejemplo la Cédula de Operación anual y la Licencia Ambiental Única.
Objetivo general: El alumno relacionará las emisiones atmosféricas con el sector industrial y analizará los equipos de control para dichas emisiones.
Objetivos específicos: 1. Investigará una industria de jurisdicción Federal y determinará las emisiones atmosféricas de dicho sector. 2. Investigará los equipos de control de emisiones que se estilan en la industria seleccionada. 3. Investigará la normatividad aplicable a las emisiones atmosféricas emitidas por la industria seleccionada. 4. Propondrá medidas preventivas para la reducción de contaminantes atmosféricos.
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire”
Materiales y equipo Ø Computadora con acceso a internet
Desarrollo Investigar una industria de jurisdicción federal, para ello se pueden consultar los siguientes link: http://www.ihobe.net/Default.aspx?IdMenu=A2238BD0-3048-4D9D-AB8CC91C6FDFD475 en esta página se deben registrar para poder acceder a los documentos que tiene este portal y deberán buscar los archivos con nombre guía técnica para la medición, estimación y cálculo de las emisiones al aire. http://www.npi.gov.au/publications/emission-estimation-technique/index.html
en
esta
página se pueden buscar los archivos de nombre Emission Estimation Technique Manual for ……(sector industrial que les interesa). http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch12/index.html son los manuales de la EPA AP42. En la página de SEMARNAT encontrarán las normas que corresponden a los contaminantes emitidos en el sector industrial que eligieron.
Resultados Reportarán un diagrama de proceso en donde se especifiquen las entradas de insumos y las salida de contaminantes atmosféricos. Adicionalmente de manera breve explicarán en qué consiste el proceso productivo de la industria seleccionada. En la tabla 1 especificaran el proceso, los insumos que ingresan y las salidas de contamínate así como su cantidad. Insumos
Proceso
Salida de contaminante atmosférico
Cantidad estimada o real de contaminante atmosférico
En la tabla 2 escribirán la normatividad mexicana aplicable al contaminante emitido por la industria que seleccionaron. 60
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire” Contaminante atmosférico
Proceso
Cantidad estimada o real de contaminante atmosférico
Normatividad aplicable
En la tabla 3 escribirán por lo menos 3 alternativas de prevención de emisiones atmosféricas de la industria previamente seleccionada.
Proceso
Contaminante atmosférico
Cantidad estimada o real de contaminante atmosférico
Medida de prevención de contaminantes
Cantidad reducida de contaminante atmosférico
Análisis y discusión El alumno expondrá en una presentación de power point su diagrama de proceso en donde se especifiquen las entradas de insumos y las salidas de contaminantes atmosféricos, así como los resultados de las tablas 1, 2 y 3.
Conclusiones El alumno concluirá con respecto a los objetivos.
Referencias Nota las referencias deberán escribirse de acuerdo al formato APA el cual lo pueden descargar en: http://alejandria.ccm.itesm.mx/biblioteca/digital/apa/APAelectronicas.html y http://serviciosva.itesm.mx/cvr/investigacion/doc0142.htm
-
Secretaria del Medio Ambiente del Distrito Federal, Dirección de Programas de la Calidad del Aire e Inventario de Emisiones, 2011, fecha de consulta 8-12-11, hora de
consulta:
13:00,
http://www.sma.df.gob.mx/inventario_emisiones/index.php?op=gei -
Fuentes
electrónicas
formato
APA
http://alejandria.ccm.itesm.mx/biblioteca/digital/apa/APAelectronicas.html
61
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire”
PRÁCTICA 8 Y 9. CONTAMINANTES INDUSTRIALES Y EQUIPOS DE CONTROL DISEÑO EQUIPO DE CONTROL Elaboró: Dra. Fabiola Ramírez H., M. en C. Mario Hernández S. y M. en I. Marbella Amador C.
Introducción En la actualidad el sector industrial es una fuente de contaminación importante, pues sus descargas y emisiones son cada vez más difíciles de controlar, aunado a esto las acciones que se hacen para controlar estas emisiones se hacen insuficientes dado que la mayoría de los contaminantes se dispersan, volviendo la situación cada vez más difícil. Con la finalidad de contribuir al mejoramiento de la calidad el aire en 1990 se desarrollo un programa integral contra la contaminación atmosférica del valle de México (PICCA, por sus siglas en español), Dicho programa se dirige hacia la reducción de emisiones de Pb, SO2, CO, hidrocarburos, NOX, así como las partículas generadas por la destrucción de bosques, erosión de zonas deforestadas, tiraderos clandestinos y calles sin pavimentar. Para ello PICCA se concentra en diversas estrategias, una de ellas es la modernización tecnológica y el control, de emisiones industriales. También existen diferentes trámites ambientales que permiten regular las emisiones industriales por ejemplo la Cédula de Operación anual y la Licencia Ambiental Única.
Objetivo General El alumno realizará un prototipo funcional de un equipo de control.
Materiales y equipo Ø Computadora con acceso a internet
Desarrollo Establecer una emisión gaseosa y sus características. Seleccionar un equipo de control apropiado para la emisión gaseosa del punto anterior. Investigar las características de un equipo de control. Investigar los parámetros de diseño. Realizar el equipo de control, ficha técnica, memoria de calculo y plano de diseño. 62
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire”
Resultados Expondrán y mostrarán el funcionamiento del equipo de control. Mostrarán, explicarán y entregarán la ficha técnica del equipo de control, que incluye por lo menos las medidas del equipo, el flujo de aire que podrán aceptar y las características del contaminante. Mostrarán y entregarán la memoria de calculo del diseño del equipo de control. Mostrarán y entregarán el plano del diseño del equipo de control.
Referencias -
Secretaria del Medio Ambiente del Distrito Federal, Dirección de Programas de la Calidad del Aire e Inventario de Emisiones, 2011, fecha de consulta 8-12-11, hora de
consulta:
13:00,
http://www.sma.df.gob.mx/inventario_emisiones/index.php?op=gei -
Fuentes
electrónicas
formato
APA
http://alejandria.ccm.itesm.mx/biblioteca/digital/apa/APAelectronicas.html
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PRACTICA 10. CONTAMINANTES INDUSTRIALES Y EQUIPOS DE CONTROL LICENCIA AMBIENTAL ÚNICA Elaboró: Dra. Fabiola Ramírez H., M. en C. Mario Hernández S. y M. en I. Marbella Amador C.
Introducción La Licencia Ambiental Única es un instrumento de regulación ambiental que aplica a los establecimientos de jurisdicción federal. La LAU permite coordinar en un solo proceso la evaluación, dictamen y seguimiento de las obligaciones ambientales de dichos establecimientos en materia de trámites de impacto ambiental y riesgo, emisiones a la atmósfera y generación y tratamiento de residuos peligrosos, que corresponden al INE y de servicios hidráulicos que competen a Conagua, La LAU se emite una vez y en forma definitiva, teniendo un costo de 1900.00 pesos y 900.00 pesos su actualización anual.
Objetivo El alumno aprenderá el correcto llenado del formato LAU: datos de registro, información técnica general y sección II correspondiente a emisiones atmosféricas.
Materiales y equipo Ø Computadora Ø Papel
Desarrollo El alumno deberá traer los datos de la practica 9 y 10, además investigará todos los procesos y maquinaria que emiten emisiones atmosféricas del sector escogido en la practica 9. En el laboratorio y con ayuda del profesor llenará la sección de datos de registro, de acuerdo a la figura 1 de esta práctica. Posteriormente deberá llenar la sección I: Información técnica general, punto 1.3 inciso b y c, adicionalmente deberá llenar del punto 1.4 al 1.7, de acuerdo a la figura 2 de esta práctica. Finalmente llenará los campos de la sección II: Emisiones atmosféricas, figura 3. 64
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Resultados El alumno reportará la Fig 1. Datos de registro, Fig. 2. Sección I: Información técnica general y Fig. 3. Sección III: Emisiones atmosféricas, debidamente requisitadas con letra de molde o a máquina, legibles con tinta azul o negra.
Cuestionario 6. ¿Cuáles son las bases legales de la LAU? 7. ¿En qué casos se debe presentar la LAU? 8. ¿Cuáles son los pasos que se debe seguir para realizar el trámite de la LAU?
Referencias -
Instructivo General. Licencia ambiental única, Secretaria de medio ambiente recursos naturales y pesca, 1999.
-
Instituto Nacional de Ecología, http://www2.ine.gob.mx/publicaciones/index.html
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Figura 1. Datos de registro
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire”
Figura 1. Datos de registro, continuación…
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire”
Figura 2. Sección I. Información técnica general
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire”
Figura 2. Sección I. Información técnica general, continuación…
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UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA “Laboratorio de Manejo Integral de la Calidad del Aire”
Figura 3. Sección II. Contaminación atmosférica
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