Trabajo Práctico N 6 - Ingeniería y Gestión Ambiental

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JUJUY
Facultad de ingeniería 
INGENIERÍA
Y
GESTIÓN AMBIENTAL
TRABAJO PRÁCTICO N°6
Grupo 4
Alumnos:
CAPRA, Franco Sebastián
CARLOS, Yamila Beatriz
GIMÉNEZ, Eliana
VALDIVIEZO, Melisa Rocío
CÁTEDRA DE INGENIERÍA Y GESTIÓN AMBIENTAL
TRABAJO PRÁCTICO N.º 6
1.- Después de leer detenidamente el texto, haga un listado con la/s palabra/s que corresponden a cada uno de los números señalados en el mismo: Los contaminantes atmosféricos se pueden dividir en (1) CONTAMINANTES PRIMARIOS y (2) CONTAMINANTES SECUNDARIOS, aquellos que se emiten directamente a la atmósfera son los (1) CONTAMINANTES PRIMARIOS. Los cinco grupos principales de contaminantes son el/los (3) MONÓXIDO DE CARBONO/ÓXIDOS DE CARBONO, los (4) ÓXIDOS DE NITRÓGENO, los óxidos de azufre, los (5) HIDROCARBUROS o compuestos orgánicos volátiles y las (6) PARTÍCULAS O METALES PESADOS. De ellos, el  (3) MONÓXIDO DE CARBONO  se oxida a  (7)DIÓXIDO DE CARBONO y junto con los (4) COMPONENTES DE LA ATMÓSFERA  están involucrados en el (8)PROCESO DE COMBUSTIÓN INCOMPLETO que cuando tiene una elevada concentración en la atmósfera provocan el problema global denominado (9) INCENDIOS FORESTALES  El (3) MONÓXIDO DE CARBONO y los (4) ÓXIDOS DE NITRÓGENO junto con los óxidos de azufre, reaccionan con el (10) AIRE que se encuentra en la atmósfera y producen otro problema atmosférico de tipo local como es la lluvia ácida. 
2.- Explica el significado de los términos: nivel de emisión de un contaminante atmosférico /nivel de inmisión de un contaminante atmosférico. 
NIVEL DE EMISIÓN
La emisión es la expulsión a la atmósfera, al agua o al suelo de sustancias, vibraciones, calor o ruido, ya sea de forma directa o indirecta que se pueden producir de forma natural (incendios forestales no intencionados, erupciones volcánicas, etc.) o antropogénico (vehículos, industrias, etc.) y pueden ser de cualquier fuente susceptible de producir contaminación atmosférica.
Para la emisión existen valores fijados de chimeneas de 30m, en la que se especifica el diámetro y contaminantes que se emiten a una determinada temperatura
NIVEL DE INMISIÓN
Inmisión es la concentración de un contaminante en el aire ambiente o su depósito en superficies en un momento o en un periodo determinado.
En el caso de la inmisión existen niveles guía de calidad del aire:
Emisión es la salida de sustancias contaminantes a la atmósfera desde cualquier foco, mientras que la inmisión (calidad del aire ambiente) es la concentración de contaminantes a nivel del suelo que puede afectar a personas, animales, vegetación o materiales.
3.- Enumera los distintos factores que van a influir en la dispersión de un contaminante en la atmósfera. 
· Estabilidad atmosférica: variaciones que ocurren con el clima porque promueven la producción de ciertos contaminantes frente a otros: el aire cerca de la superficie de la tierra es más caliente en el día debido a la absorción de la energía solar, luego el aire más caliente y liviano de la superficie sube y se mezcla con el aire más frio y pesado de la atmósfera superior. Este movimiento constante del aire crea condiciones inestables y dispersa el aire contaminado.
· La radiación solar: influye en la formación de ozono, ya que permite la reacción de vapores orgánicos con los óxidos de nitrógeno (NO, NO2, N2O, NH3)
· Los vientos: dispersa y diluye rápidamente los contaminantes en el área circundante
· La precipitación: es beneficioso porque limpia las partículas contaminantes del aire y minimiza las partículas que producen las empresas constructoras o procesos industriales o de los volcanes
· La temperatura: acelera la reacción de los compuestos y se dispersan más rápido.
· Las condiciones topográficas que puede haber
4.- Identifique los lugares específicos cerca de donde vive que experimenten fenómenos de inversiones frecuentes. ¿Cuáles son las fuentes contaminantes principales en esa área que podrían ser atrapadas por la capa de inversión?
En la quebrada de Humahuaca se encuentra Minera Aguilar S.A.
La misma es una fuente de contaminación del aire Móvil, decimos que es una fuente de contaminación porque cuando en la zona de la empresa realizan la voladura (que se suele realizar en roca seca), se llega a generar mucho polvo, más aún por las características del suelo de la zona que facilita el desprendimiento del mismo, también la carga y transporte de minerales que levanta y arrastra un volumen significativo de partículas. Si bien la actividad de la empresa se lleva a cabo a unos kilómetros de distancia del pueblo Mina Aguilar, cuando se realiza la voladura y la disposición de escombreras, el cielo en la localidad se torna oscuro durante minutos u horas de la tarde, esto se debe a que la zona está rodeada por montañas y al disminuir la temperatura las partículas demoran más en dispersarse, este fenómeno es debido a la capa de inversión.
En la zona de Volcán se encuentra la empresa Los Tilianes I.C.
El proceso de fabricación de cal de la empresa Los Tilianes lleva asociadas las siguientes fuentes de emisión: 
· FUENTE MÓVIL: Obtención de la caliza en canteras: lleva asociada la emisión de partículas; 
· FUENTE ESTACIONARIA: Pretratamiento de la caliza: se producen emisiones de partículas; 
· FUENTE ESTACIONARIA: Combustión en el horno: la quema de combustibles para la obtención de calor en el horno genera emisiones de gases de efecto invernadero y contaminantes atmosféricos; 
· FUENTE ESTACIONARIA: Calcinación de los carbonatos en el horno: se producen emisiones de co2 por la descarbonatación de la caliza y la dolomita; 
· Postratamiento de la cal: se producen emisiones de partículas;
Actualmente la empresa está trabajando en un proceso de captación y eliminación del humo.
5. Vaya al sitio de la Organización Mundial de la Salud (www.who.org).Seleccione un contaminante del aire en particular y escriba un resumen de hasta dos carillas sobre la magnitud global del problema y qué soluciones de ingeniería o de política son necesarias para lidiar con este problema.
La contaminación atmosférica es el principal riesgo ambiental para la salud en las Américas. La Organización Mundial de la Salud estimó que una de cada nueve muertes en todo el mundo es el resultado de condiciones relacionadas con la contaminación atmosférica. Los contaminantes atmosféricos más relevantes para la salud son material particulado (PM) con un diámetro de 10 micras o menos, que pueden penetrar profundamente en los pulmones e inducir la reacción de la superficie y las células de defensa. La mayoría de estos contaminantes son el producto de la quema de combustibles fósiles, pero su composición puede variar según sus fuentes.
MATERIAL PARTICULADO (PM)
Las PM son un indicador representativo común de la contaminación del aire. Afectan a más personas que cualquier otro contaminante. Los principales componentes de las PM son los sulfatos, los nitratos, el amoníaco, el cloruro de sodio, el hollín, los polvos minerales y el agua. Consisten en una compleja mezcla de partículas sólidas y líquidas de sustancias orgánicas e inorgánicas suspendidas en el aire. Si bien las partículas con un diámetro de 10 micrones o menos (≤ PM10) pueden penetrar y alojarse profundamente dentro de los pulmones, existen otras partículas aún más dañinas para la salud, que son aquellas con un diámetro de 2,5 micrones o menos (≤ PM2,5). Las PM2.5 pueden atravesar la barrera pulmonar y entrar en el sistema sanguíneo La exposición crónica a partículas contribuye al riesgo de desarrollar enfermedades
cardiovasculares y respiratorias, así como cáncer de pulmón. Generalmente, las mediciones de la calidad del aire se notifican como concentraciones medias diarias o anuales de partículas PM10 por metro cúbico (m3) de aire. Las mediciones sistemáticas de la calidad del aire describen esas
concentraciones de PM expresadas en microgramos (μ)/m3. Cuando se dispone de instrumentos de medición suficientemente sensibles, se notifican también las concentraciones de partículas finas (PM2,5 o más pequeñas).Efectos sobre la salud
Existe una estrecha relación cuantitativa entre la exposición a altas concentraciones de pequeñas partículas (PM10 y PM2,5) y el aumento de la mortalidad o morbilidad diaria y a largo plazo. A la inversa, cuando las concentraciones de partículas pequeñas y finas son reducidas, la mortalidad conexa también desciende, en el supuesto de que otros factores se mantengan sin cambios. Esto permite a las instancias normativas efectuar proyecciones relativas al mejoramiento de la salud de la población que se podría esperar si se redujera la contaminación del aire con partículas. La contaminación con partículas conlleva efectos sanitarios incluso en muy bajas concentraciones; de hecho, no se ha podido identificar ningún umbral por debajo del cual no se hayan observado daños para la salud. Por consiguiente, los límites de la directriz de 2005 de la OMS se orientan a lograr las concentraciones de partículas más bajas posibles.
Valores fijados en las Directrices
• Partículas finas (PM2.5):
− 10 μg/m3 de media anual
− 25 μg/m3 de media en 24h
• Partículas gruesas (PM10)
− 20 μg/m3 de media anual
− 50 μg/m3 de media en 24h
Además de los valores, las Directrices sobre la Calidad del Aire establecen metas intermedias para concentraciones de PM10 y PM2,5 destinadas a promover una reducción gradual, de concentraciones altas a otras más bajas. Si se alcanzaran esas metas intermedias se podrían esperar reducciones importantes de los riesgos de enfermedades agudas y crónicas derivadas de la
contaminación del aire. No obstante, los valores establecidos en las Directrices deberían ser el objetivo final.
Los efectos sanitarios de las partículas provienen de la exposición que actualmente experimentan muchas personas, tanto en las zonas urbanas como rurales, bien sea en los países desarrollados o en los países en desarrollo, aun cuando la exposición en muchas ciudades en rápido desarrollo suele ser actualmente muchísimo más alta que en ciudades desarrolladas de tamaño comparable.
En las Directrices de la OMS sobre la Calidad del Aire se estima que una reducción media anual de las concentraciones de partículas (PM10) de 35 microgramos/m3, común en muchas ciudades en desarrollo, a 10 microgramos/m3, permitiría reducir el número de defunciones relacionadas con la contaminación en aproximadamente un 15%. Sin embargo, incluso en la Unión Europea, donde las concentraciones de PM de muchas ciudades cumplen los niveles fijados en las Directrices, se estima que la exposición a partículas de origen antropogénico reduce la esperanza media de vida en 8,6 meses.
En los países de bajos y medianos ingresos, la exposición a contaminantes en el interior y alrededor de las viviendas como consecuencia del uso de combustibles en estufas abiertas o cocinas tradicionales incrementa el riesgo de infecciones agudas de las vías respiratorias inferiores, así como el riesgo de cardiopatías, neumopatía obstructiva crónica y cáncer de pulmón en los adultos.
Existen graves riesgos sanitarios no solo por exposición a las partículas, sino también al ozono (O3), el dióxido de nitrógeno (NO2) y el dióxido de azufre (SO2). Como en el caso de las partículas, las concentraciones más elevadas suelen encontrarse en las zonas urbanas de los países de ingresos bajos y medianos. El ozono es un importante factor de mortalidad y morbilidad por
asma, mientras que el dióxido de nitrógeno y el dióxido de azufre pueden tener influencia en el asma, los síntomas bronquiales, las alveolitis y la insuficiencia respiratoria.
Soluciones
Las políticas para reducir la contaminación del aire pueden proporcionar beneficios de salud directamente en las enfermedades relacionadas; e indirectamente por la reducción de los efectos del ozono y del carbono negro sobre el clima extremo y la producción agrícola (que afecta a la nutrición y la seguridad alimentaria). Por otro lado, cambios en la dieta, incluyendo el aumento del consumo de alimentos a base de plantas y la reducción en el consumo de carnes rojas y procesadas, tienen beneficios inmediatos para la salud, mientras que disminuyen la demanda de productos pecuarios asociados a las emisiones de metano. Las políticas y las inversiones en transporte público sostenible, como el tránsito rápido de autobuses (BRT) basado en tecnologías de emisiones más bajas, las redes de senderismo y ciclismo, también pueden tener beneficios inmediatos para la salud al promover viajes activos seguros, reducir los niveles de contaminación atmosférica y ruido y reducir el tráfico, proporcionando además reducciones sustanciales en las emisiones de CO2. Estos son ejemplos de estrategias de promoción de la salud con beneficios potenciales para la salud y el clima.
Otros ejemplos de políticas que se pueden apoyar son: cambiar el parque
vehicular pesado por transportes más limpios y vehículos más eficientes y menos contaminantes, que utilicen combustibles con contenido reducido de azufre; la aplicación de normas más estrictas en materia de eficiencia y de emisiones de partículas y los precursores de ozono, incluidos los óxidos de nitrógeno (NOx).
6.- Una planta incineradora de residuos, sin control de gases, emitiría a la atmosfera 9,5 kg de óxidos de nitrógeno por tonelada de basura incinerada. Calcule cuáles son las emisiones diarias de NOx a la atmósfera en una ciudad de 200000 habitantes, en la que cada persona genera 1,2 kg de basura por día, y la basura de la industria, que se trata en la misma incineradora, representa 1,25 kg de residuos por habitante y día.
7.- Una instalación de producción de energía térmica quema carbón como combustible y producen emisiones gaseosas de 6,8 Nm3 por kilo de combustible incinerado.
a) Calcule cuál será la concentración de partículas, expresadas en mg/Nm3 en los gases de emisión si se generan 7,2 kg de partículas por tonelada de combustible incinerado.
b) Si debe disminuirse la concentración de partículas en los gases que se emiten hasta 200 mg/Nm3, indique que tipo de sistema de depuración podría instalarse para que las emisiones de esa industria cumpliesen el objetivo de reducción y qué rendimiento exigiría al mismo.
Algunos de los sistemas de depuración que podrían instalarse para reducir las emisiones que produce la industria serian un filtro de mangas o un precipitador electrostático.
8.- Una empresa de servicios públicos de electricidad dice que está combatiendo el crecimiento de CO2 en la atmósfera al comprar selvas tropicales en la zona de las Yungas y gestionándolas para la eliminación de CO2. La empresa indica que manejará 30 000 has y al hacerlo podrá reducir sus emisiones de gas de invernadero en 2 millones de toneladas durante 40 años. Calcule la reducción de emisiones de CO2 por hectárea por año.
9. Estime la distancia recorrida por una partícula de 70 m con una densidad de 1600 kg/m3 expulsada a 5592 m de altitud desde el volcán Tuzgle hasta una altura final de 10.000 m (esto es la ascensión de la columna para partículas de 70 m es de poco más de 4500 m) en la atmósfera cuando la velocidad media del viento en la capa atmosférica es de 15 m/s. Datos: densidad del aire=1,2kg/m3; viscosidad del aire=0,0000181 kg/m.s.
Utilizando la ecuación de Stokes, para calcular la velocidad de sedimentación
o terminal, se procede:
Donde el diámetro de 70 𝜇𝑚 = 7 × 10−5; entonces:
𝑉𝑡 = 0,236[𝑚⁄𝑠]
Sabiendo la altura final de la partícula y la velocidad terminal, se procede a
calcular el tiempo de permanencia:
𝑡 = 42436,03361 [𝑠]
Por lo tanto, conociendo el tiempo de permanencia y la velocidad del viento,
el espacio recorrido por la partícula se puede calcular de la siguiente manera:
𝑒 = . 𝑡 = 15[𝑚⁄𝑠] . 42436,03361[𝑠]
𝒆 = 𝟔𝟑𝟔𝟓𝟒𝟎, 𝟓𝟎𝟒𝟏 [𝒎] = 𝟔𝟑𝟔, 𝟓𝟒𝟎𝟓𝟎𝟒𝟏[𝒌𝒎]
RTA: el espacio recorrido por la partícula es de 636,54 km.
10.- Calcule las emisiones diarias de dióxido de azufre y material particulado de una planta generadora de vapor de agua industrial equipada con un sistema de alimentación con carbón pulverizado. La plantaquema 500 kg de carbón por hora, y el carbón contiene 12% de cenizas y 2,6 % de azufre. La planta está equipada con un precipitador electrostático que alcanza una eficiencia del 95%
Datos:
 500kg de carbón por hora
Carbón contiene: 12% de cenizas. 
 2,6% de azufre. 
Eficiencia del precipitador: 95%
Proceso de combustión = cenizas + azufre + otros compuestos 
 Cálculo de dióxido de azufre y material particulado: 
 E = A × C × F = 
C=1- eficiencia
A= cantidad de combustible quemado
F= factor de emisión del compuesto en combustión
E=emisión estimada
 Cantidad de material particulado:
E= (1-0,95) x 0,12= 7,2x10^7
Cantidad de dióxido de carbono: 
E= (1-0,95) x ( )= 3,2x10^10
11.- Una papelera que produce papel tipo onda tiene un efluente gaseoso que contiene monóxido de carbono, material particulado, mercaptanos. Analice el siguiente cuadro y responda: 
11-a) Si la papelera cumple con las disposiciones de las normas vigentes.
No cumple con las normas vigentes.
11-b) En caso que no indique que contaminantes están excedidos de los parámetros de emisión permitidos.
Los contaminantes que exceden los valores permitidos por la norma son:
Monóxido de carbono. 450 mg/Nm^3
Dióxido de azufre. 650 mg/Nm^3
Los cuales son producto del proceso de Kraft de la pasta de papel 
Material particulado. 1200 mg/Nm^3
11- c) Indique qué medidas/tratamientos implementaría para que cumplan con los valores de las normas.
Las medidas que se podrían tomar para la corrección de estos valores de contaminantes son: 
Podrían usarse otros compuestos químicos que intervienen en el proceso, en el cual se busca reducir los contaminantes al nivel de lo que establece la norma como admisible.
En el proceso se busca el control de las emisiones de los contaminantes en las calderas de recuperación mediante precipitadores electrostáticos y sistemas de depuración de los sistemas de respiraderos.
 
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