CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA Y RESIDUOS SÓLIDOS

CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
CURSO 2008-09
2-4-2009
1. (15’)
a) Indique como determinaría el caudal de aire necesario en una campana de
aspiración de emisiones difusas.
b) Exponga los pasos para el diseño básico completo de un sistema de captación de
este tipo de emisiones.
2.(15’)
Exponga los pasos para el diseño básico de un captador de partículas tipo
Venturi.
3.(30’)
Pérdida de carga en los equipos de captación de partículas: Establezca una visión
global de este aspecto, indicando los aspectos más básicos en cada caso, y realizando
una comparación final entre todos.
4. (30’)
CASO PRÁCTICO
Una industria emite 3000 Nm3/min de gas de salida de combustión con 15 g/m3 de
partículas sólidas en suspensión (cenizas) que pueden suponerse esféricas y de tamaño
medio DP=20 micras. El tratamiento de este gas comienza con un ciclón convencional
(D50= 5 m) y después se utiliza un precipitador electrostático de placas paralelas.
Realice el diseño básico del precipitador electrostático para conseguir una concentración
máxima de 100 mg/Nm3 en la emisión de partículas a la atmósfera. Considere, para
mayor simplicidad, una única sección con NC calles paralelas.
Datos:
a) Gráfica para ciclones estándar
100
Eficacia
teórica
80
D
60
50
Eficacia
real
40
30
20
0,3
0,4 0,5
0,7
1,0
2
D / D50
3
4
5
6 7 8 9 10
b) Tabla con criterios de diseño para precipitadores electrostáticos
Parámetro
Anchura de calles, D
Velocidad del gas, u
Relación de aspecto, R (Longitud/Altura)
Rango de valores
150-400 mm
1-2,5 m/s
0,5 - 2
c) Datos experimentales obtenidos en un precipitador ya construido en una
industria similar que trata un gas idéntico (sección de placas instalada: 1000 m2):
Eficacia
0.9997
0.9857
0.9411
0.8805
0.8173
Caudal tratado (Nm3/s)
10
20
30
40
50
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
CURSO 2008-09
10-6-2009
EXAMEN FINAL (cuestiones 1 a 6. tiempo: 2,5h)
EXAMEN 2º PARCIAL (cuestiones 2 a 6. tiempo: 1,5 h)
1. Las siguientes ecuaciones están referidas al funcionamiento de dos cámaras de
pulverización, a contraflujo (a) y flujo cruzado (b). Describa ambas cámaras. Indique
para cada una de las ecuaciones su utilidad, explicando el significado de cada uno de los
términos que aparecen.
(a)
 3 Vt z η b Q L 
η(Dp )  1  exp

 2 D d (Vt  Vg ) Q G 
(b)
η ( Dp ) = 1 - exp[ -
3 z ηb QL
]
2 Dd QG
2. Fundamentos del funcionamiento de los catalizadores para reducción de emisiones de
los escapes en los vehículos Diesel y de gasolina.
3. Eliminación de H2S en corrientes de salida de gasificación a alta temperatura.
Exponga los procedimientos existentes.
4. Eliminación de COV mediante cámaras de combustión térmica y combustión
catalítica:
- ¿En que casos son aplicables dichas cámaras?
- Describa el funcionamiento de las cámaras y como puede optimizarse
- ¿Que diferencias existen entre ambas técnicas?
5. Suponga que tiene que realizar el diseño básico de una chimenea para la evacuación
del aire depurado de una incineradora de residuos. Indique que aspectos habría de
calcular o considerar, y exponga brevemente como abordaría cada uno de ellos.
6. Caso práctico:
Una corriente de aire contaminado con partículas sólidas se trata con una cámara de
sedimentación por gravedad, con el objetivo de eliminar todas aquellas partículas de
tamaño superior a 80 micras. Realice los siguientes cálculos:
- Dimensionamiento básico de la cámara
- Diámetro de corte o Dp50.
- ¿Cómo realizaría la reconversión de la cámara simple en una cámara tipo
Howard a fin de aumentar al doble la recolección de las partículas de tamaño
Dp50?
Datos (al dorso):
Caudal de aire: 5 m3/s
Densidad del aire: 1.3 kg/m3
Densidad de las partículas: 1250 kg/m3
Viscosidad del aire: 1.8·10-5 kg/m s
Considérense partículas esféricas y adóptese, según los criterio de diseño
recomendados en clase, una velocidad de barrido de 3 m/s y una altura de la cámara de
1 m.
2
ηD =
g D p ( ρ P - ρg ) B L
18 μ Q
CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
CURSO 2008-09
1.
1-7-2009
Mecanismos básicos en la captación de partículas sólidas.
2.
Ciclones. Indique de forma esquemática y razonada el procedimiento
matemático para el diseño básico de un ciclón convencional.
3.
Eliminación de contaminantes del azufre: Fundamento de las técnicas vía
húmeda Lavado con Caliza o Cal y Lavado con Doble álcali para eliminación de SO2.
¿Cuáles son las diferencias fundamentales entre ellas y que ventajas pueden tener una
frente a otra?
4. Eliminación de COV mediante tratamiento biológico: describa el fundamento y el
funcionamiento de un biofiltro sencillo para eliminar el olor en el aire de una nave de
compostaje.
5. Tiro de una chimenea: concepto, balance energético y factores que influyen.
6. CASO PRÁCTICO (30% nota)
Se desean eliminar las partículas de un gas de salida de un horno de una cementera, con
un caudal volumétrico de 3000 m3/min y una concentración de partículas de 500 g/m3
mediante un sistema de filtros manga. El gas contiene vapores ácidos que no es
recomendable que condensen por lo que se trata de mantener siempre la temperatura por
encima de 130ºC. Suponiendo que la eficacia de la filtración sea prácticamente del
100%:
a) Justifique la elección de una tela filtrante y el método de limpieza.
b) Realice el dimensionamiento básico del filtro, es decir, el área de filtración total
y su distribución en mangas.
c) Indique como varía la pérdida de carga con el tiempo en la operación
semicontinua, así como el espesor de la torta filtrante.
Datos:
Tablas y ecuaciones adjuntas
KT=1.1·10-12 m2
=0.45 P=1600 kg/m3
Resistencia de las telas despreciable frente a la de la torta filtrante.