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flor mary huaman muñoz

CONTAMINACION ATMOSFERICA Y CONTROL

INTRODUCCION Existe una gran cantidad de sustancias químicas que pueden contaminar el aire, las más comunes, sometidas a medidas de control son: el monóxido de carbono, dióxido de azufre, compuestos orgánicos, partículas y compuestos orgánicos volátiles. Las cuatro primeras afectan de forma directa a nuestra calidad de vida, mientras que las dos últimas constituyen los ingredientes del smog foto químico, cuyos efectos dañinos se deben a la formación del ozono y otras moléculas oxidantes. El equilibrio atmosférico se ve alterado tanto a escala global, como es el aumento del efecto invernadero y destrucción del ozono atmosférico, como a escala local y regional, acumulación de gases y productos de oxidación procedentes de la quema de combustibles fósiles. La contaminación de la atmósfera producida por acción del hombre comienza por la emisión de contaminantes a la misma. Así, en general, se entiende por emisión la totalidad de sustancias que pasan a la atmósfera después de dejar las fuentes que las originan. La chimenea tiene por misión la conducción de los gases de la combustión desde la caldera hasta el exterior. En las calderas que funcionan con combustibles sólidos, (carbón o leña), el aire necesario para la combustión proviene de modo natural de la elevación que ejerce la propia chimenea, que se origina por la diferencia de pesos específicos del aire exterior frío y de los gases de la combustión, y es tanto más intenso cuanta más altura H tiene la chimenea; depende de la resistencia que ofrecen los conductos de humos de la caldera y de las características constructivas de la propia chimenea.

OBJETIVOS:  Dar a conocer las características de las plumas de chimenea  Describir la altura y tipos de pluma  Describir la composición y dispersión de la pluma

MARCO TEORICO PLUMAS DE CHIMENEA Definición Según (Jose Manuel Perdiz Davila , 2016) La contaminación de la atmosfera es un fenómeno asociado principalmente a la presencia del ser humano. Esta contaminación ha tenido un aumento muy rápido desde la llamada era industrial. Chimenea: Elemento emisor de fuentes puntuales de contaminación atmosférica siempre es una chimenea industrial

Características generales de las plumas y chimeneas La manera más común de dispersar los contaminantes del aire es a través de una chimenea. Está a menudo se usa como un símbolo de la contaminación del aire. Es una estructura que se ve comúnmente en la mayoría de industrias y tiene el objetivo de dispersar los contaminantes antes de que lleguen a las poblaciones. La dispersión de los contaminantes se efectúa por medio de dos mecanismos generales: La velocidad promedio del viento, Turbulencia atmosférica. El efecto de la primera es transportar los contaminantes desde la fuente en la dirección del viento. La segunda hace que los contaminantes oscilen de la concentración de la corriente principal en las dirección es verticales y transversales del viento. Debido a las variaciones de la turbulencia, las formas geométricas generales de las plumas chimeneas son muy diferentes. La elevación de la pluma depende de las características físicas de la chimenea y del efluente (gas de chimenea). La diferencia de temperatura entre el gas de la chimenea (Ts) y el aire ambiental (Ta) determina la densidad de la pluma, que influye en su elevación. Mientras más alta sea la chimenea, mayor será la probabilidad de que los contaminantes se dispersen y diluyan antes de afectar a las poblaciones vecinas. A la emanación visible de una chimenea se le denomina pluma. La altura de la pluma está determinada por la velocidad y empuje de los gases que salen por la chimenea. A menudo, se añade energía calórica a los gases para aumentar la altura de la pluma. Las fuerzas naturales hacen que la pluma tenga velocidad vertical, como sucede con el humo de las chimeneas residenciales.

Fuente: (Romero Fonseca, 2010) En la figura se observa la distribución que a medida que aumenta la altura de la chimenea, la pluma se aleja del edificio. La forma y la dirección de la pluma también dependen de las fuerzas verticales y horizontales de la atmósfera. Como se mencionó anteriormente, la pluma está afectada por las condiciones atmosféricas. Las condiciones inestables en la atmósfera producirán una pluma “ondulante”, mientras que las estables harán que la pluma sea “recta”. Los contaminantes emitidos por las chimeneas pueden transportarse a largas distancias. COMPOSICION DE LOS HUMOS Para determinar las características de una chimenea se debe conocer el tipo de fluido. Sin embargo, aun en estos casos, hay que tener en cuenta la posible “contaminación” de estos humos con sustancias desprendidas de los procesos en los que intervienen, como, por ejemplo, los hornos de reverbero. En el caso frecuente de combustibles líquidos (fuel-oil, gasoil, etc.) o gaseosos (hidrocarburos gaseosos o “gas natural”), estos humos se componen de: 

N2: procedente del aire comburente.



CO2 y H2O (vapor): procedentes de la combustión de los hidrocarburos, junto con pequeñas cantidades de la propia composición de aire comburente. O2: procedente del aire comburente en exceso.

 

NOX: si la temperatura alcanzada por la llama supera los 1.300ºC en alguna zona, la combinación del nitrógeno del aire (o de los compuestos nitrogenados presentes en el combustible) con el oxígeno se realiza a velocidades apreciables, contaminando los humos con óxidos de nitrógeno.



SOX: algunos combustibles, especialmente los líquidos, contienen azufre que, combinado con el oxígeno del aire, da lugar a diferentes compuestos de azufre.



CO: resultado de una combustión incompleta



Radicales libres, partículas sólidas (fundamentalmente de carbono) y otros productos, procedentes de impurezas en el combustible (metales pesados), aunque todos ellos en muy pequeñas proporciones.

composiciones típicas de humos producidos por la combustión estequiometria de un combustible líquido y un “gas natural” en aire, comparadas con la del aire ambiente (con una humedad relativa de un 50%).

Normalmente, la combustión se realiza en ambientes con exceso de aire comburente respecto de la proporción estequiometria, llegándose a duplicar o triplicar esta proporción. En estos casos, las propiedades de los humos se acercan a las del aire.

Modelos de dispersión Los modelos de dispersión de calidad del aire consisten en un grupo de ecuaciones matemáticas que sirven para interpretar y predecir las concentraciones de contaminantes causadas por la dispersión y por el impacto de las plumas. Existen cuatro tipos genéricos de modelos:    

Gausiano Numérico estadístico físico.

Los modelos gaussianos emplean la ecuación de distribución gausiana y son ampliamente usados para estimar el impacto de contaminantes no reactivos. En el caso de fuentes de áreas urbanas que presentan contaminantes reactivos, los modelos numéricos son más apropiados que los gausianos, pero requieren una información extremadamente detallada sobre la fuente y los contaminantes, y no se usan mucho. En la dispersión de las plumas y los contaminantes, la topografía es un factor importante que debe ser considerado al seleccionar un modelo. Las plumas elevadas pueden tener un impacto en áreas de terrenos altos. Las alturas de este tipo de terrenos pueden experimentar mayores concentraciones de contaminantes debido a que se encuentran más cerca de la línea central de la pluma.

FACTORES QUE INFLUYEN EN EL TRANSPORTE Y DISPERCION     

Factores meteorológicos y geográficos Temperatura Velocidad del viento Topografía Estabilidad atmosférica

ELEVACION DE LA PLUMA (Jose Manuel Perdiz Davila , 2016)Cuando la pluma traslada los gases, se mezclan con el aire del ambiente, denominándose arrastre. Durante el desplazamiento de la pluma, esta aumenta de diámetro varias veces. cuando los gases entran a la atmosfera tienen un momentum. Muchas veces esta pluma se calienta y se vuelve más cálido que el entorno; debido a esto los gases contenidos son menos densos que el aire externo y, por lo tanto, flotantes. La combinación del momentum y flotabilidad de los gases determina que estos se eleven (elevación de la pluma), hace que los contaminantes contenidos en la pluma se eleven a una altura mayor. Al estar en una capa atmosférica más alta, la pluma experimenta una mayor dispersión. La altura final de la pluma (altura efectiva de la chimenea) (H), es la suma de la altura física de la chimenea (hs) y la elevación de la pluma se mide hasta la línea central imaginaria de la pluma. La elevación de la pluma depende de las características físicas de la chimenea y del gas. La diferencia de temperatura del gas (Ts) y el aire del entorno (Ta) determina la densidad de la pluma que determina su elevación

ELEVACION DE LA PLUMA Para calcular la elevación de la pluma se utiliza la siguiente forma

Según (David Romero Fonseca , 2010) LOS TIPOS DE PLUMA SON PLUMA EN ESPIRAL La pluma espiral se produce en condiciones muy inestables debido a la turbulencia causada por el acelerado giro del aire. Mientras las condiciones inestables generalmente son favorables para la dispersión de los contaminantes, algunas veces se pueden producir altas concentraciones momentáneas a nivel del suelo si los espirales de la pluma su mueven hacia la superficie.

PLUMA DE ABANICO La pluma de abanico se produce en condiciones estables. El gradiente de inversión inhibe el movimiento vertical sin impedir el horizontal y la pluma se puede extender por varios kilómetros a sotavento de la fuente. Las plumas de

abanico ocurren con frecuencia en las primeras horas de la mañana durante una inversión por radiación.

PLUMA TIPO CONO La pluma de cono es característica de las condiciones neutrales o ligeramente estables. Este tipo de plumas tiene mayor probabilidad de producirse en días nubosos o soleados, entre la interrupción de una inversión por radiación y el desarrollo de condiciones diurnas inestables.

1. PLUMA DE ATRAPAMIENTO Cuando existe inversión tanto por debajo como por encima de la altura de la chimenea, los contaminantes están restringidos entre dos regiones estables.

CONCLUSIONES  Se dio a conocer las características de las plumas de chimenea  Se describió la altura y tipo de pluma  Se describió la composición y dispersión de la pluma. Bibliografía David Romero Fonseca . (2010). Transporte y Dispercion de Contaminantes Atmosfericos . Mexico. Jose Manuel Perdiz Davila . (2016). Modelado y Simulacion de la Dispercion de Contaminantes en la Pluma de una Chimenea. Trujillo-Perú. Romero Fonseca, D. (2010). CUADERNILLO DE APOYO PARA LA ASIGNATURA DE: CONTAMINACION ATMOSFERICA. TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DEL ORIENTE DEL ESTADO DE MÉXICO, 45.