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CONVERSIÓN DE UNIDADES: GASES Y MATERIAL PARTICULADO EN CALIDAD DEL AIRE Y EMISIÓN

Mg. Ing. Luis Gamarra Chavarry Ingeniero Geógrafo - Economista

Concentración Numero de moleculas del contaminante por volumen de aire (microgramos por metro cubico) • CONCENTRACION ALTA

• CONCENTRACION BAJA

EXPRESIONES DE CONCENTRACION DE CONTAMINANTES

1ppb = 10-3 ppm

1ppm = 10-3 Lt / m3

EXPRESIONES DE CONCENTRACION DE CONTAMINANTES 1ppm = 10-3 Lt / m3 1ppm = 10-6 u moleculas/mol 1ppb = 10-9 n moleculas/mol 1ppt = 10-12 p moleculas/mol

NUMERO DE AVOGADRO Na = 6.022 x 1023 moléculas/mol

CONCENTRACION DE CONTAMINANTES

Conversion de Unidades μg/m3 = ppb x 12.18 x Mi /T μg/m3 = ppm x 12180 x Mi /T Mi : peso molecular T : temperatura en grados kelvin

12.18 = 0.0416 (20+273.15)

CONVERSION A OTRAS CONDICIONES Condiciones Estandares

25°C y 1 atmosfera Condiciones Normales

0°C y 1 Atmosfera

CONCENTRACION DE CONTAMINANTES

Condiciones Estandares

Condiciones Normales

25°C y 1 atmosfera

0°C y 1 Atmosfera

m

ECUACION DE ESTADO DE LOS GASES IDEALES P x V = m x R* x T M

P x V = n x R* x T

donde: P = presión del gas (atmosfera) V = volumen del recipiente que lo contiene (litros) n = número de moles del gas contenido (masa/peso molecular)= m/M R * = constante universal de los gases, por ejemplo: 0,082 L x atm / (gmol x K) T = temperatura absoluta del gas (medida en grados Kelvin) m= masa del gas (gramos) M=peso molecular

*

*

*

Unidades de presión y sus factores de conversión

Pesos moleculares (M) O = 16 S = 32 C = 12 SO2 = 64 CO = 28 CO2 = 44

Pesos moleculares (M) O = 16 S = 32 C = 12 SO2 = 64 CO = 28 CO2 = 44

Ug/m3 = ppm x12180 x Mi/T

415 Ug/m3 = ppm x12180 x 64/298 C= 0.159 ppm

Pesos moleculares (M) O = 16 S = 32 C = 12 SO2 = 64 CO = 28 CO2 = 44

m

m

= (Litros) 298 K

415ugX

0.159

= 0.159 ppm

Ug/m3 = ppm x12180 x Mi/T

Ug/m3 = 0.06ppm x12180 x 64/298 C= 156.9 Ug/m3

0.06 m3

SO2

0.06 ppm

SO2

0.00006L SO2

SO2

m

m

m m

1 atm

64

2.62 298

SO2

0.00006L SO2

SO2 L SO2

2.62g SO2

L SO2

SO2 SO2

SO2 0.156mg SO 2

100 ppb = 0.1 ppm 1 ppm = 1 cm3/ m3 0.1 ppm =0.1 cm3/ m3 0.1 ppm =0.0001 L/ m3

100 ppb = 0.1 ppm 1 ppm = 1 cm3/ m3 0.1 ppm =0.1 cm3/ m3 0.1 ppm =0.0001 L/ m3

Ug/m3 = ppb x12.18 x Mi/T

Ug/m3 = 100ppb x12.18 x 64/298 C= 261.58 Ug/m3

100 ppb = 0.1 ppm 1 ppm = 1 cm3/ m3 0.1 ppm =0.1 cm3/ m3 0.1 ppm =0.0001 L/ m3 m

m

1 atm

m

m 64

2.62 298

SO2

0.0001L SO2

SO2 L SO2

2.62g SO2

L SO2

SO2 SO2

0.2612mg SO SO22

Ug/m3 = ppm x12180 x Mi/T

Ug/m3 = 1ppm x12180 x 28/273 C= 1249.23 Ug/m3

Ejemplo 5 Se toma una muestra de aire en la ciudad de Lima, dicha muestra tiene un volumen de 1 metro cúbico. Cual será la concentración del Dióxido de Azufre (en PPM) si el análisis arroja un volumen de este contaminante de 0.06 cc.

Ejemplo 5 Se toma una muestra de aire en la ciudad de Lima, dicha muestra tiene un volumen de 1 metro cúbico. Cual será la concentración del Dióxido de Azufre (en PPM) si el análisis arroja un volumen de este contaminante de 0.06 cc.

106 cc

Ejemplo 6 El gas de escape de un automóvil contiene 1.5% en volumen de CO ¿Cuál será la concentración de CO en mg/m3 a 25ºC y 1 atm.?

Ejemplo 6 El gas de escape de un automóvil contiene 1.5% en volumen de CO ¿Cuál será la concentración de CO en mg/m3 a 25ºC y 1 atm.?

Ejemplo 7 El monitor de una estación de monitoreo de la calidad del aire registra una concentración diaria promedio de SO2 de 480 ug/m3 a 30°C y 1 atmosfera ¿Cuál será la concentración de SO2 en ppm?

Ejemplo 7 El monitor de una estación de monitoreo de la calidad del aire registra una concentración diaria promedio de SO2 de 480 ug/m3 a 30°C y 1 atmosfera ¿Cuál será la concentración de SO2 en ppm? Solucion Ug/m3 = ppm x12180 x Mi/T 480xug/m3 = ppm x12180 x 64/303 C= 0.186 ppm de SO2

Ejemplo 7 El monitor de una estación de monitoreo de la calidad del aire registra una concentración diaria promedio de SO2 de 480 ug/m3 a 30°C y 1 atmosfera ¿Cuál será la concentración de SO2 en ppm? Solucion m

m

Respuesta. 0.186 ppm de SO2

Ejemplo 8 El gas emitido por la chimenea de una Central Termica contiene a 460°C a diferentes concentraciones de SO2 , según el carbon utilizado: a) 2000 ppm y b) 1200 ppm. Si la velocidad de emision es de 25000 m3/min ¿Cuál sera la emisión de SO2 expresada en gr/seg?. La presion de los gases a la salida de la chimenea es de 1.05 atmosferas.

Solucion Paso 1

Paso 2

Paso 3

Llevar concentración de SO2 de ppm a volumen Calcular la emisión en volumen de SO2 por unidad de tiempo

1 ppm = 1cm3 / 1 m3

V/t=ConcentracionSO2(Volumen)xVel.Emision

Calcular la emisión en masa por unidad de Volumen

m/V= PxM/RxT R : 0,082 L x atm / (gmol x K)

Paso 4

Calcular la emisión en masa por unidad de Tiempo

Respuesta : a) 932.5 gr de SO2 / seg

m/t= (V/t)x(m/V)

Respuesta : b) 559.5 gr de SO2 / seg

m

m m

Ejemplo 9 La concentración de monoxido de carbono en el humo de un cigarro alcanza niveles de 450 ppm. Determine : a) el porcentaje en volumen y b) la concentración en mg/m3 a 20°C y a 1.1 atmosfera. a)

b.1)

b.2)

Llevar concentración de CO de ppm a %

450 ------------106 X ------------- 102

Llevar concentración de CO de ppm a volumen

1 ppm = 1cm3 / 1 m3 m= PxM V RxT

Calcular la masa de CO por volumen de CO

R : 0,082 L x atm / (gmol x K)

b.3)

La concentración de CO : Concentración (ppm) en volumen) X masa de CO por volumen de CO

Respuesta : a) % en Volumen = 0.045%

= 1.28128861* 450 = 576.58 mg de CO / m3 de aire

μg/m3 = ppm x 12180 x Mi /T

Respuesta : b) 523.51 mg de CO / m3 de aire

Ejemplo 10 El gas de un tubo de escape de un camión contiene 2.2 % en volumen de monóxido de carbono. ¿Cual será la concentración de CO en mg/m3 a 30°C y a 1.02 atmosfera?

Ejemplo 10 El gas de un tubo de escape de un camión contiene 2.2 % en volumen de monóxido de carbono. ¿Cual será la concentración de CO en mg/m3 a 30°C y a 1.02 atmosfera?

m m

Respuesta : 2.53 x 104 mg de CO / m3 de aire ( a 1.02 atm y 303°K)

Ejemplo 11 ¿Qué volumen ocuparán 5 L de un gas medidos en condiciones normales si cambiamos las condiciones a 20 °C y 700 mm de Hg?

Ejemplo 12 La medición con un tren de muestreo se encontró que la concentración de SO2 en una Chimenea es de 600 ppm. El tubo pitot y el manometro del equipo indica que la velocidad del flujo es de 40 ft/seg, siendo el diámetro de la chimenea es de 5 ft. La temperatura y la presión del gas de la chimenea es de 450 F y 1 atmosfera . ¿Cuál es el gasto de SO2 en lb/seg?

Ejemplo 13 El gas emitido por la chimenea de una Central Termica contiene a 460°C diferentes concentraciones de SO2 , según el carbon utilizado: a) 2000 ppm y b) 1200 ppm. Si la velocidad de emision es de 25000 m3/min ¿Cuál sera la emisión de SO2 expresada en gr/seg?. La presion de los gases a la salida de la chimenea es de 1.05 atmosferas.

Solucion Paso 1

Llevar concentración de SO2 de ppm a volumen

Paso 2

Calcular la emisión en volumen de SO2 por unidad de tiempo

Paso 3

Calcular la emisión en masa por unidad de Volumen

Paso 4

1 ppm = 1cm3 / 1 m3 V/t=ConcentracionSO2(Volumen)xVel.Emision

m/V= PxM/RxT R : 0,082 L x atm / (gmol x K)

Calcular la emisión en masa por unidad de Tiempo

m/t= (V/t)x(m/V)

Respuesta : b) 559.5 gr de SO2 / seg Respuesta : a) 932.5 gr de SO2 / seg

μg/m3 = ppm x 12180 x Mi /T

CALCULO DE MATERIAL PARTICULADO EN CALIDAD DEL AIRE Y EMISION Resultados de la toma de muestra de aire realizados en un colector automático del tipo Hi-Vol., se expresa en microgramos de MPS por metro cúbico de aire succionados (µg/m3) referidos a un período de muestreo de 24 h (µg/m³día) = 24X60 min/dia.

Cálculo del volumen de aire Flujo de aire, el cual ha sido medido mediante el uso de un rotámetro calibrado, ya sea externo (manual) o mediante un sistema integrado al equipo (automático) Filtro limpio: 1,6 m3/min Filtro expuesto: 1,4 m3/min Valor promedio: 1,5 m3/min 1,5 m3 x 24 X 60min = 2160 m3 min

Cálculo del PM10 508 x 10³ µg 2160 m3

= 235,18 µg/m³

Muestreo : 24 horas y 2160 m³ de aire

Cálculo del peso para el MPS Según un análisis gravimétrico típico tenemos: Tara del filtro antes de la exposición: 3,417 g Tara del filtro después de la exposición: 3,925 g Peso total del MPS recolectado: 0,508 g = 508x10³ µg

Resultado: 235,18 µg/m³ día

SOLUCION

SOLUCION