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Instituto Politécnico Nacional
E S C U E L A S U P E R I O R DE I N G E N I E R I A Q U I M IC A
E I N D U S T R I A S EXT RA CTI VA S
EMISIONES DE OXIDOS
DE NITROGENO
DE LA COMBUSTION
TESIS PROFESIONAL
Rubén Esparza Reyes
MEXICO. D. F.
1974
A M IS PADRES CON G RATITU D Y CARIÑO
POR SUS INMENSOS S A C R I F I C I O S
A M IS HERMANOS
A MIG
MAESTROS
A MI ESCUELA
A MIS AMIGOS
EMISIONES DE OXIDOS DE NITROGENO EN LA
COMBUSTION
%******************************************
I N S T I TU T O P O L I T E C N I C O N A C I O N A L
ESCUELA
SUPERIOR DE INGENIOSA QUIMICA
♦
E
T -2 0 1 .
INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
D E P A R T A M E N T O D E E X A M E N E S PROFESIONALES
T E M A D E TESIS
México, D.F.. 26 d e Jul i o de 1973.
C.RUBEN ESP A R Z A R E Y E S .
Pasante
de
Infleniero^UIl-ÍICO Irí¡X JSTR IA L •
1 9 6 8 —1 9 7 2 .
Iglesias y Cal d e r ó n , R e t o r n o 6 # 5
Col. J a r d í n B a lbuena.
Mé x i c o 9, D.F.
El C Ing
propone el Tema
SALVADOR PUENTE CAMACHO.
que deberá usted desarrollar como prueba escrita para
Examen Profesional,
de acuerdo con el siquiente orden
"EMISIONES DE OXIDOS DE NITROGENO EN LA COMBUSTION.”
RESUMEN.
I.- INT R O D U C C I O N .
I I .-
LOS OXIDOS DE NITROGENOiPRODUCTO COI.’T a a IN ü.IíI 'S .
III.- E F E C T O S D E EST OS E N E L HOMBRE, A N I M A L E S Y PLAtf
TAS.
17.- M E J O R A M I E N T O D E LA C O M B U S T I O N E N GENERADOR DE
VAPOR.
V .-
CONCLUSIONES.
BIBL I O G R A F I A .
Se concede plazo de un año a partir de la fecha, para presentarla desarrollado a revisión
por el Jurado de Examen
El Vocal de Carrera
ING. S a LVASOR' iG O i'iEZ VAZ,'TEZ.
.............. i
— .-rrr.
El Befó .rfp| Departam ento
nm
.
IMG. R J B E N LEMUS B A R R O N .
El Profesor Orientador
ING. S A L V A D O R F J ^ . T ü C ^ ^ O l O .
El Director-'lüeia Escuela
D R. BENJAMIN VARSLíi OR L IT E L A .
CONTENIDO
PAGINA
RESUMEN
1
I
INTRODUCCION
2
II
LOS OXIDOS DE NITROGENO:
PRODUCTOS CONTAMINANTES.
5
III
EFECTO S DE ESTOS EN E L HOMBRE,
ANIMALES Y PLANTAS.
34
IV
MEJORAMIENTO DE LA COMBUSTION
EN UN GENERADOR DE VAPOR,
49
V
CONCLUSIONES.
72
BIBLIOGRAFIA.
75
R E S U M E N
**************
RESUMEN
En e s t e t r a b a j o s e a n a l i z a la i m p o r t a n c i a q u e t i e n e n l o s Ó x id o s d e n i t r ó g e n o e n l a c o n t a m i n a c i ó n d e la a t m ó s f e r a y s u i n t e r v e n c i ó n e n l a f o r m a c i ó n
del "s m o g ”
f o t o q u f m i c o y s e d e t e r m i n a n , l o s e f e c t o s q u e t i e n e n e s t o s p r o d u c t o s en l o s s e r e s v iv o s .
I n i c i a l m e n t e s e m e n c io n a n l o s c o n t a m i n a n t e s q u e o r i g i n a n la c o m b u s t i ó n d e
d e r iv a d o s d e l p e t r ó le o ,
-
s e c it a n l o s f a c t o r e s q u e a f e c t a n l a f o r m a c i ó n d e l o s ó x i -
d o s d e n it r ó g e n o : te m p e r a t u r a , a ir e , c o m b u s t ib le y m o d o d e c o m b u s t ió n .
Se h a -
b la d e la p r o c e d e n c i a d e e s t o s ó x i d o s : a t m ó s f e r a o c o m b u s t i b l e y d e la f o r m a c i ó n
del "sm o g ” .
S e d e s c r i b e e l f u n c io n a m ie n t o d e l o s v e h í c u l o s d e c o m b u s t i ó n in t e r n a y s e d a n
lo s d a tos e s ta d ís t ic o s p a ra e l D . F . , a s f c o m o lo s d e c o n s u m o d e c o m b u s tib le .
E n s e g u i d a , s e c it a n l o s e f e c t o s m á s n o t o r i o s e n e l h o m b r e , a n i m a l e s y v e g e
t a le s a la s c o n c e n t r a c io n e s m á s p r o b a b le s .
D esp u és s e d e s c r ib e n lo s g e n e r a d o r e s d e v a p o r y su fo r m a d e o p e r a c ió n ,
p lic a n d o e l p r o c e s o d e c o m b u s tió n y la s m o d if ic a c io n e s d e o p e r a c ió n
ex­
que s e s u g ie
r e n e n e s t o s a p a r a t o s p a r a la r e d u c c i ó n d e l a s e m i s i o n e s d e ó x i d o s d e n i t r ó g e n o : c a m b io de c o m b u s tib le , r e c ir c u la c ió n d e g a s ,
e x c e s o de a ir e a d e cu a d o , in y e c c ió n
d e v a p o r y a g u a , e t c é t e r a , y p o r ú lt im o s e e s t a b l e c e n l a s c o n c l u s i o n e s p e r t i n e n t e s
a l e s tu d io .
CAPITULO
I
IN T R O D U C C IO N
***************
IN T R O D U C C IO N
L a s p r in c ip a le s fu e n te s d e e n e r g ía q u e e l h o m b r e a p r o v e c h a so n e l c a r b ó n y e l p e t r ó l e o . S e a p r o v e c h a n t a m b ié n o t r o s r e c u r s o s , p e r o s u i m p o r t a n c i a t o t a l e s p eq u eñ a , aun que lo c a im e n t e s e a a v e c e s c o n s id e r a b le .
L o s c e n t r o s in d u s t r ia le s s u r g ie r o n p r i m e r o en lo s lu g a r e s d on d e a p a r te d e —
o tr a s c ir c u n s ta n c ia s fa v o r a b le s , e l s u m in is tr o d e ca rb ó n e r a fá c il y e c o n ó m ic o . E l d e s a r r o l l o d e la i n d u s t r i a p e t r o l e r a d u r a n t e e l ú l t i m o m e d i o s i g l o h a s i d o ta n r á p i d o q u e e l p e t r ó l e o ha d e s p l a z a d o a l c a r b ó n s u a n t ig u a s u p r e m a c í a c o m o c o m —
b u s tib le .
\E l c o n s u m o c r e c i e n t e d e l p e t r ó l e o c o m o c o m b u s t i b l e t i e n e u na i n f l u e n c i a conrs i d e r a b l e e n la c o n t a m i n a c i ó n d e la a t m ó s f e r a ; p e r o n o e s la i n d u s t r i a ,
s in o e l —
t r a n s p o r t e e l q u e u t i l i z a la m a y o r p a r t e d e l o s p r o d u c t o s d e r i v a d o s d e l p e t r ó l e o .
L a c o m b u s t i ó n d e h u lla y p r o d u c t o s d e p e t r ó l e o t a l e s c o m o g a s n a t u r a l, g a s o
lin a y c o m b u s t ó l e o ; e s u na r e a c c i ó n d e ó x i d o - r e d u c c i ó n la c u a l e s r e s p o n s a b l e d e
la m a y o r p a r t e d e la c o n t a m i n a c i ó n a t m o s f é r i c a e n a r e a s u r b a n a s . L o s c o m b u s ­
tib le s a n t e r io r e s e stá n c o m p u e s to s p r in c ip a lm e n te d e h id r o c a r b u r o s ,
lo s c u a le s -
a c o m b u s tió n c o m p le t a , p r o d u c e n b ió x id o d e c a r b o n o y a g u a .
S in e m b a r g o , a l e f e c t u a r s e la c o m b u s t i ó n , p e q u e ñ a s c a n t i d a d e s d e n i t r ó g e n o ,
e l m a y o r c o n s t i t u y e n t e d e l a i r e s e o x id a n a l a s a l t a s t e m p e r a t u r a s c a r a c t e r í s t i - c a s d e lo s p r o c e s o s d e c o m b u s tió n , a ó x id o n ít r ic o y p o s t e r io r m e n t e a d ió x id o d e
n itr ó g e n o .
C u a n d o e s t o s c o n t a m i n a n t e s s e d e s c a r g a n a la a t m ó s f e r a p o r m e d i o d e l e s —
4 .-
ca p e d e lo s a u t o m ó v ile s ,
c h im e n e a s ,
in c in e r a d o r e s , fu g a s y o tr a s c a u s a s s i m i l a - -
r e s ; p u e d e n r e a c c i o n a r q u ím ic a m e n t e p a r a p r o d u c ir o t r o s c o n ta m in a n te s c o m p le t a ­
m e n te d ife r e n te s a a q u e llo s d e s c a r g a d o s o r ig in a lm e n te .
C o m o l o s ó x i d o s d e n i t r ó g e n o p r o v i e n e n d e la c o m b u s t i ó n d e f ó s i l e s , a c o n t i —
n u a c ió n s e m e n c i o n a n t o d o s l o s q u e s e e m i t e n ju n t o c o n e s t o s : m o n ó x i d o d e c a r b o ­
no, d ió x id o d e a z u fr e ,
h id r o c a r b u r o s ,
o x id a n te s y p a r t íc u la s d e m a te r ia en s u s p e n
s ió n .
E s t e t r a b a j o t i e n e p o r o b j e t o e s t a b l e c e r la i m p o r t a n c i a q u e t i e n e n l o s ó x i d o s d e n i t r ó g e n o e n la c o n t a m i n a c i ó n d e la a t m ó s f e r a y su i n t e r v e n c i ó n e n la f o r m a c i ó n
del "s m o g ",
e s t i m a r l o s n i v e l e s d e e s t o s e n la a t m ó s f e r a d e 1 D i s t r i t o F e d e r a l ; a s í
m i s m o , a n t e la i m p o s i b i l i d a d d e e s t u d i a r c a d a f u e n t e d e e m i s i ó n ,
s e s e l e c c i o n a la
c o m b u s t i ó n e n u n g e n e r a d o r d e v a p o r , p r o p o n i e n d o la f o r m a d e r e d u c i r la s e m i s i o
n es de ó x id o s d e n itr ó g e n o .
5. -
C A P IT U L O
II
L O S O X ID O S D E N I T R O G E N O : P R O D U C T O C O N T A M I N A N T E
6.-
OXIDOS DE NITROGENO
V a r i o s ó x i d o s d e n i t r ó g e n o ( N jO , NO, N 0 ? , N ^ O j, N ? 0 4 , ^ O g ) y d o s ó x i d o s h i d r a ­
t a d o s (H N 0 ? , H N O rj) p u e d e n t e ó r i c a m e n t e e x i s t i r e n la a t m ó s f e r a .
Sm em b a rg o,
lo s
ú n i c o s p r e s e n t e s e n c a n t id a d e s m t i f i c a b l e s s o n : ó x i d o n i t r o s o (N J 3 ), ó x i d o n í t r i c o (N O ), d i ó x i d o d e n i t r ó g e n o ( N 0 2 ) y p o s i b l e m e n t e p e n t ó x i d o d e n i t r ó g e n o ( ^ 0 ^ ) .
E l ó x i d o n i t r o s o e s un c o n s t i t u y e n t e n o r m a l d e la a t m ó s f e r a y s e e n c u e n t r a e n
c o n c e n t r a c i o n e s d e c e r c a d e 0 . 5 p p m . Se f o r m a p r o b a b l e m e n t e e n la a t m ó s f e r a
—
s u p e r i o r p o r r e a c c i ó n d e n i t r ó g e n o y o x í g e n o a t ó m i c o u o z o n o . N o s e le c o n s i d e r a co n ta m in a n te a t m o s f é r ic o d e b id o a q u e e s e x t r e m a d a m e n t e p a s iv o .
E l ó x i d o n í t r i c o e s un g a s
in c o l o r o qu e a r d e s o la m e n te cu a n d o s e c a lie n ta c o n
h id r ó g e n o ; d e c o l o r a z u l fu e r t e cu a n d o e s líq u id o ; b la n c o a z u lo s o cu a n d o e s s ó lid o .
E l g a s t i e n e u na d e n s id a d d e 1 . 0 4 g / l t a c o n d i c i o n e s n o r m a l e s , t i e n e una s o l u b i l i d a d
d e 4 .7 m l /1 0 0 m i d e a g u a . E l ó x id o n ít r ic o s e co m b in a c o n e l o x íg e n o d e l a ir e p a ­
r a f o r m a r e l d ió x id o d e n itr ó g e n o .
E l d i ó x i d o d e n i t r ó g e n o a 1 4 C fC t i e n e u n c o l o r p a r d o r o j i z o ,
t a n d o a l b a j a r la t e m p e r a t u r a ,
q u e s e va d e b i l i ­
lo m i s m o q u e a l e l e v a r l a a p a r t i r d e 1 5 6 ° C . L o s —
c a m b i o s d e c o l o r va n a c o m p a ñ a d o s d e v a r i a c i o n e s e n la d e n s id a d d e l g a s . A la —
t e m p e r a t u r a a m b i e n t e t i e n e un o l o r i r r i t a n t e , y u na d e n s id a d d e 1 . 5 8 g / l t .
D e s d e e l p u n t o d e v is t a d e la h i g i e n e ,
l o s ó x i d o s d e n i t r ó g e n o t i e n e u na t o x i c i ­
d a d e le v a d a .
E n lo s u c e s i v o s e m e n c io n a r á a l d i ó x i d o d e n i t r ó g e n o c o m o NO
2y
al ó x id o n í­
t r i c o c o m o NO; y a c a u s a d e q u e l o s m é t o d o s d e m e d i c i ó n n o d i f e r e n c i a n e n t r e a m
b o s ; s i n o q u e e x p r e s a n ju n ta la c a n t id a d d e e s t o s d o s ó x i d o s ha l l e g a d o a s e r c o s ­
t u m b r e r e f e r i r a l o s ó x i d o s t o t a l e s d e n i t r ó g e n o m e d i d o s c o m o N O x.
•
COMBUSTION DE FOSILES
L a c o m b u s tió n d e c o m b u s t ib le s f ó s i l e s c o n a ir e c o m o o x id a n te d a c o m o c o n s e —
c u e n c i a la f o r m a c i ó n d e ó x i d o s d e n i t r ó g e n o . E s t a s e s p e c i e s s e f o r m a n p o r la c o m ­
b i n a c i ó n d i r e c t a d e n i t r ó g e n o m o l e c u l a r y o x í g e n o e n la f l a m a .
N
2
+
0
2 ------------------------
2 NO.
E s t o s e s a b e p o r q u e e n la c o m b u s t i ó n d e g a s n a t u r a l, e t c u a l e s t á v i r t u a l m e n t e l ib r e d e n itr ó g e n o ,
la s c a n t id a d e s d e N 0 X p r o d u c i d a s in d ic a n q u e a a l t a s t e m p e r a t u
r a s o c u r r e la f i j a c i ó n d e l n i t r ó g e n o a t m o s f é r i c o . E n c o n t r a s t e ,
la f o r m a c i ó n d e c o n
ta m in a n te s d e a z u fr e d e p e n d e ú n ic a m e n t e d e l c o n te n id o d e a z u fr e e n e l c o m b u s t ib le .
•'E l n i t r ó g e n o e n e l c o m b u s t i b l e t a m b ié n p u e d e c o n t r i b u i r a la f o r m a c i ó n d e N 0 X , y a q u e r e a c c io n a m u ch o m á s r á p id a m e n te qu e e l n itr ó g e n o m o l e c u la r que lle v a e l —
a i r e d e c o m b u s t ió r r f - P a r a q u e r e a c c i o n e e l n i t r ó g e n o m o l e c u l a r e s n e c e s a r i o s u m i ­
n i s t r a r 2 2 5 , 0 0 0 c a l / g m o l . p a r a r o m p e r la lig a d u r a N - N ; e n c a m b i o p a r a r o m p e r e n e l la z o C - N d e l c o m b u s t i b l e y q u e r e a c c i o n e e l n i t r ó g e n o ,
h ay q u e s u m in is t r a r -
d e 6 0 , 0 0 0 a 1 5 0 ,0 0 0 c a l / g m o l . , u n v a l o r r e l a t i v a m e n t e b a j o .
L a e n e r g ía d e a c tiv a c ió n r e q u e r id a p a r a qu e e l o x íg e n o r e a c c io n e co n e l n i t r o — ■
g e n o lig a d o a l c o m b u s t ib le e s m u ch o m á s b a jo q u e a q u e l r e q u e r id o p a r a q u e r e a c —
c io n e co n n itr ó g e n o m o le c u la r . L a fo r m a c ió n d e N 0x d e n itr ó g e n o e n e l c o m b u s ti —
b l e s e v e p o c o a fe c ta d a p o r c a m b io s en la s c o n d ic io n e s d e c o m b u s t ió n , d e a c u e r d o a lo s lim it a d o s a n t e c e d e n te s d is p o n ib le s . E s te p r o b le m a r e q u ie r e d e m á s in v e s tig a ­
c ió n .
8.D a to s d e p r u e b a s r e c ie n t e m e n t e r e a liz a d a s p o r lo s L a b o r a t o r io s N a c io n a le s A r - g o n n e (E . U . A . ) e n la s c u a le s una m e z c la d e o x íg e n o a r g ó n r e e m p l a z ó a l a ir e ,
m os­
t r a r o n q u e l o s ó x i d o s d e n i t r ó g e n o p u e d e n f o r m a r s e a b a j a t e m p e r a t u r a ,ú n i c a m e n t e p o r la v ía d e o x i d a c i ó n d e l n i t r ó g e n o d e l c o m b u s t i b l e . A s í , a b a ja t e m p e r a t u r a s e - r e a l i z ó la c o m b u s t i ó n d e c a r b ó n e n l e c h o f l u i d i z a d o c o n 2 0
y co n 20
%
%
d e o x íg e n o en n itr ó g e n o
d e o x í g e n o e n a r g ó n . L a c a n t id a d d e N 0 2 p r o d u c i d a f u é e s e n c i a l m e n t e la -
m ism a e n a m b o s c a s o s .
E n p r o c e s o s d e c o m b u s t i ó n a a lt a t e m p e r a t u r a l a s r e a c c i o n e s e l e m e n t a l e s e n t r e e l n i t r ó g e n o a t m o s f é r i c o y o x í g e n o ju e g a n un p a p e l d o m in a n t e e n la f o r m a c i ó n d e N O .
D e e s tu d io s r e a liz a d o s en e s o s m is m o s la b o r a t o r io s s e s a b e qu e a a lta s te m p e r a ­
t u r a s , e l e q u i l i b r i o t e r m o d i n á m i c o f a v o r e c e la f o r m a c i ó n d e NO s o b r e a q u e lla d e —
n o 2.
U n a v e z f o r m a d o e l NO, p u e d e r e a c c i o n a r c o n e x c e s o d e o x í g e n o p a r a p r o d u c i r - ~
N 02 .
tiv o ,
Si b i e n , e s t a r e a c c i ó n d e o x i d a c i ó n t i e n e u n c o e f i c i e n t e d e t e m p e r a t u r a n e g a ­
su v e l o c i d a d d e c r e c e c o n un i n c r e m e n t o e n la t e m p e r a t u r a .
E l tie m p o d e r e s i ­
d e n c i a c o m ú n m e n t e d i s p o n i b l e e n e q u i p o s d e c o m b u s t i ó n e s s u m a m e n t e c o r t o p a r a —>
q u e una f r a c c i ó n a p r e c i a b l e (5 a 1 0 % ), d e NO s e o x i d e a N O ^ .
L a m a y o r c a n t id a d d e
N 02 fa v o r e c id a p o r e l e q u ilib r io t e r m o d in á m ic o b a jo c o n d ic io n e s a m b ie n te s s e p r o ­
d u c e m á s e n la a t m ó s f e r a q u e d e n t r o d e l o s l í m i t e s d e l a s f u e n t e s d e c o m b u s t i ó n .
L a v e l o c i d a d d e f o r m a c i ó n d e l NO e s a lt a m e n t e d e p e n d i e n t e d e la t e m p e r a t u r a ,
a s í, Z e ld o v ic h *
e s t i m ó una e n e r g í a d e a c t i v a c i ó n d e 1 29 k c a l / m o l .
—
E l d á la s i g u i e n ­
te e x p r e s i ó n p a r a la v e l o c i d a d d e f o r m a c i ó n d e l NO, d e r i v a d o d e l a s b a s e s d e m e c a ­
n is m o s d e r e a c c ió n e n ca d e n a :
9 .-
14
d(NO)
D o n d e : (N O ),
(
*
)
Air
= 3 . 0 x 10
(N 2 )
y
Quality
(0 2 )
National
Air
=
Criterio
Environmental
for
Pollution
1/2
(N 2 )
C o n c e n tr a c ió n
Protection
t = tie m p o ,
- 1 2 9 0 0 0 /R T
e
Nitrogen
g m o l.
1/2
(0 2 )
/c m ^
Oxides
Ag»ncy
Control
A t a o c i a t io n,
Washington
1971
segu ndos.
T = T e m p e r a t u r a , °K e lv in .
R = C on sta n te d e lo s g a s e s ,
D a to s d e e s tu d io s m á s r e c ie n t e s
c a l / g m o l.
°K
v e r i f i c a n la m a g n it u d d e la e n e r g í a d e a c —
tiv a c ió n .
F A C T O R E S Q U E A F E C T A N L A F O R M A C IO N D E O X ID O S D E N IT R O G E N O .
L a e le v a d a e n e r g í a d e a c t i v a c i ó n p a r a la f o r m a c i ó n d e NO e s
d e q u e la v e l o c i d a d d e r e a c c i ó n
dependa
ta n to d e la t e m p e r a t u r a .
L a d e s c o m p o s i c i ó n d e l NO e n f a s e g a s e o s a d á
y o x íg e n o . E sta r e a c c ió n
la r e s p o n s a b l e
com o
”
r e s u lta d o n itr ó g e n o -
t i e n e u na m e n o r p e r o a ú n a p r e c i a b l e e n e r g í a
de a c —
t i v a c i ó n . E s t o s i g n i f i c a q u e e l NO, una v e z f o r m a d o e s e x t r e m a d a m e n t e e s t a —
b l e y e s t a e s la r a z ó n p o r la c u a l e s
ch o.
ta n d i f í c i l r e m o v e r l o d e un g a s d e d e s e ­
10.-
L o s c a ta liz a d o r e s p u ed en a y u d a r a e le v a r
d e s c o m p o s ic ió n
A lg u n o s
d e l NO y
la
v e lo c id a d d e fo r m a c ió n y
—
d e l NO.
i n v e s t i g a d o r e s h a n e s t u d i a d o la
s e han h e c h o v a r ia s e s t im a c io n e s
r e a c c ió n
d e d e s c o m p o s ic ió n —
r e s p e c t o a lo s p a r á m e tr o s c in é ­
tic o s de é s te p r o c e s o .
P arece
ser
c a ta liz a d a p o r
túa l a
que p o r
la s
a b a jo d e 1 , 1 0 0 ° K ,
la d e s c o m p o s i c i ó n
d e l NO e s —
s u p e r f i c i e s d e l a s p a r e d e s d e la f u e n t e e n q u e s e e f e c —
c o m b u s tió n ,
m ie n tr a s
que p o r a r r ib a
de
1, 4 0 0 °K e s e s t r i c t a m e n t e
—
una r e a c c ió n e n fa s e g a s e o s a .
D e s d e e l p u n t o d e v is t a
c io n e s en e l p r o c e s o
d e n itr ó g e n o ,
de
e l fa c to r
d e a p lic a c io n e s p r á c tic a s ,
c o m b u s tió n p a r a
m ás
im p o r t a n te
c o n tr o la r
u sa n d o la s
la s
m o d ific a --
e m is io n e s d e ó x id o s
e n la q u í m i c a d e f l a m a s d e NO q u e -
e s su v e lo c id a d d e fo r m a c ió n .
Y a q u e la
ra tu ra ,
por
la r e d u c c i ó n e n
de fo r m a c ió n
e s a lta m e n t e d e p e n d ie n te d e
d e te m p e ra tu ra
—
m á x im a d e f l a m a - -
m u y s ig n ific a tiv a .
E sto e s ,
por
s u p u e s t o u na
la q u e n o s o l a m e n t e
la
s i m p l i f i c a c i ó n g r a n d e d e la a c t u a l
te m p e ra tu ra
c o m p le t a d e tie m p o te m p e r a tu r a
tr o l.
la t e m p e - -
la s e m is io n e s d e ó x id o s d e n itr ó g e n o e fe c tu a d a s
r e d u c c io n e s r e la tiv a m e n te m o d e s ta s
puede se r
en
v e lo c id a d
m á x im a
del p r o c e s o
de
d e fla m a
s in o
c o m b u s tió n
s itu a c ió n , -
la h i s t o r i a —
r e q u ie r e
de co n ­
11.
El m o v im ie n to de
te t e m p e r a t u r a ,
lo s g a s e s d e co m b u s tió n
p r e s ió n y
a tr a v é s d e zon as d e d ife r e n ­
c o n c e n t r a c i ó n i n f l u y e n o t a b l e m e n t e e n la f o r m a c i ó n
d e NO.
^-/Los
no,
p r i n c i p a l e s f a c t o r e s q u e a f e c t a n la p r o d u c c i ó n
s o n la t e m p e r a t u r a d e
que lo s g a s e s
La
de ó x id o s d e n it r ó g e —
la f l a m a , e l e x c e s o d e l a i r e p r e s e n t e y e l t i e m p o -
r e s u l t a n t e s d e la
c o m b u s tió n
se
m a n t ie n e n a e s a
m a y o r p a r t e d e l NO s e f o r m a d o n d e p r e v a l e c e n
te m p e ra tu ra .
la s a lta s te m p e r a tu —
r a s d e fla m a .
Se in d ic ó
q u e e l n iv e l d e
e m i s i o n e s t a m b ié n
d e e x c e s o de a ir e p r e se n te ; e n tre
m en ores
s e r á n la s e m is io n e s
s o d e a ir e
m á s a llá
ra tu ra d e e s ta
fo r m a c ió n
m en ores
lo s
d e ó x id o s d e n itr ó g e n o y
d e c i e r t o n iv e l d i l u y e
decrezca,
sean
s e a f e c t a n p o r la
c a n tid a d -
ex cesos de
a ir e u s a d o s ,
v ic e v e r s a v p U n e x c e ­
la f l a m a h a c i e n d o q u e la t e m p e ­
tra y e n d o c o m o c o n s e c u e n c ia una r e d u c c ió n e n
la -
d e l o s ó x i d o s d e n i t r ó g e n o .,
— ‘ C u an do e l tie m p o d e r e s id e n c ia
m e n te c o r t o a la s a lta s
de lo s g a s e s
tem p era tu ra s
d e NO l l e g u e a a l c a n z a r e l e q u i l i b r i o .
d e fla m a ,
d e c o m b u s tió n
es
r e la tiv a ­
s e im p id e
la
r e a c c ió n -
que
1 2 .-
T A B L A 1 : C O N C E N T R A C I O N D E NO E N L O S G A S E S D E C O M B U S T IO N
U S A N D O C O M B U S T I B L E L I Q U ID O Y G A S E O S O .
TEM PERATURA
C O N C E N T R A C I O N D E NO
oF
L IQ U ID O
GAS
2 ,8 0 0
25
10
2 ,8 5 0
32
12
2 ,9 0 0
45
15
2 ,9 5 0
65
25
3 ,0 0 0
80
35
3 ,0 5 0
125
60
3 ,1 0 0
180
80
3 ,1 5 0
2 55
130
3, 200
360
200
3 ,2 5 0
480
320
3, 300
650
450
3, 350
840
625
Fuente:
ppm
U SANDO
Air
Quality
Criterio
Environmental
N ational
n ir
for
Protection
f-ollution
Nitragen
Oxides
Agency
Control
A s s o c ia tio n ,
Washington
1971
900
LIQUlbo
800 -
CONCENTRACION
DE
OKIDO
NITRICO
ppm
VOO-
2800
30 Ó0
3¿00
TEMPERATURA ° P
I.
F u e n te : A ir Q u a lit y C n t e n a
f o r N itr o g e n O x id e s
E n v iro ru n e n ta l P r o t e c t io n
Agency
N a t io n a l k ir P o l i u t i o n
C o n tr o l A s s o c ia tio n
W a s h in g to n ,1971
P.
N.
'
E.
3400
S.
I.
Q.
I.
E.
T E S IS PROFESIONAL
CONCENTRACION DE NO
LAM„ 1
USANDO COMBUSTIBLE
14- I I
74
LIQUIDO I
ESPARZA REYES RUBEN
GASEOSO.
R E V ISO :
L a f i g u r a 1 m u e s t r a c o n c e n t r a c i o n e s t e ó r i c a s d e NO c a l c u l a d a s en la b a s e d e
a n á l i s i s d e c o m b u s t i b l e s y c o n d i c i o n e s d e e x c e s o d e a i r e t í p i c o s a un t i e m p o d e r e
s i d e n c i a d e 0 . 5 s e g . L a f u e r t e d e p e n d e n c i a d e f o r m a c i ó n d e l NO c o n r e s p e c t o a la t e m p e r a t u r a s e n o ta c l a r a m e n t e e n la f i g . a n t e r i o r . A a l t a s t e m p e r a t u r a s t a l e s —
c o m o e n la f la m a s e f o r m a n c a n t i d a d e s a p r e c i a b l e s d e NO, p e r o p o r a b a jo d e — —
2 , 8 0 0 ° F la f o r m a c i ó n e s d e s p r e c i a b l e . A d e m á s ,
la r e a c c i ó n d e NO e s r e v e r s i b l e -
y a l g o d e NO s e d e s c o m p o n e a NT2 y 0 2 . Si s e d i s p u s i e r a d e c i e r t o t i e m p o ,
la r e a c
c ió n d e d e s c o m p o s i c i ó n p r o s e g u i r í a h a sta e l e q u il ib r io . E n una c a ld e r a , h o r n o —
i n d u s t r i a l ó m á q u in a ,
s in e m b a r g o ,
lo s g a s e s s e m u e v e n r á p id a m e n te d e s d e la s —
z o n a s d e fla m a c a lie n t e h a s ta la s r e g io n e s f r í a s , y e l d e c r e c i m i e n t o r á p id o d e te m
p e r a t u r a e s t a n c a la c o n c e n t r a c i ó n d e NO a u n n iv e l e x c e d e n t e q u e c o r r e s p o n d e a l v a l o r d e e q u i l i b r i o a la t e m p e r a t u r a d e d e s c a r g a o e s c a p e d e l o s g a s e s . L a c l a v e p a r a r e d u c ir la s e m i s io n e s d e N 0X p o r m o d ific a c ió n d e l p r o c e s o d e c o m b u s t ió n ,
—
c o n s e c u e n t e m e n t e d e p e n d e d e a lg u n a s c o m b i n a c i o n e s d e r e d u c c i ó n d e t e m p e r a t u r a d e f l a m a , a l t e r a n d o e l p e r f i l d e t i e m p o - t e m p e r a t u r a e n e l h o g a r d e la c a l d e r a y r e
d u c i e n d o e l a p r o v e c h a m i e n t o d e N ^ y 0 2 p a r a la r e a c c i ó n .
A c a u s a d e la r e l a t i v a s i m p l i c i d a d d e l c o n t r o l d e l N 0 X v í a m o d i f i c a c i ó n d e la
c o m b u s t ió n ,,
s e c o n sid e ra e s ta a r e a c o m o e l m étod o m á s p r o m e te d o r pa ra c o n tr o l
d e e m is io n e s d e N 0X .
Se ha t e n id o u n é x i t o p a r c i a l e n la r e d u c c i ó n d e l a s e m i s i o n e s d e N 0 X d e b i d o a l a s m o d i f i c a c i o n e s h e c h a s a la c o m b u s t i ó n ; la s c u a l e s s e d i s c u t i r á n e n e l s i g u i e n
te c a p ít u lo .
14.-
FO R M AC IO N D EL "S M O G " FO TO O U IM ICO . *
L o s e s m d io s r e a liz a d o s s o b r e e l o z o n o y l o s o x id a n te s ,
n o y la s im p u r e z a s o r g á n ic a s ,
lo s ó x id o s d e n itr ó g e ­
c o m o lo s h id r o c a r b u r o s y lo s a ld e h id o s ,
h an s e r v i d o
a H a a g e n S m i t * p a r a s e n t a r l o s p r i n c i p i o s f u n d a m e n t a le s q u e e x p l i c a n la f o r m a c i ó n
d e l " s m o g " p o r r e a c c i o n e s f o t o - q u í m i c a s . S egú n su t e o r ía ,
d o d e a z u fr e , d e d ió x id o d e n itr ó g e n o y d e a ld e h id o s ,
la s m o lé c u la s d e d ió x i­
e x c i t a d a s p o r la a b s o r c i ó n d e
la l u z u l t r a v i o l e t a d e lo n g it u d d e o n d a e x i s t e n t e a n i v e l d e l s u e l o , r e a c c i o n a n
con -
e l o x í g e n o m o l e c u l a r p r o d u c i e n d o o x í g e n o a t ó m i c o . A u n q u e la c a n t id a d d e o x í g e n o a t ó m ic o que p r o d u c e n fo to q u ím ic a m e n te lo s a ld e h id o s y e l d ió x id o d e a z u fr e e s t á —
l i m i t a d a p o r la c o n c e n t r a c i ó n d e e s a s i m p u r e z a s a c a u s a d e q u e la r e a c c i ó n e s i r r e
v e r s ib le ,
no s u c e d e lo m is m o co n e l d ió x id o d e n itr ó g e n o . E n e s t e ú ltim o c a s o ,
la
a b s o r c i ó n d e la lu z u l t r a v i o l e t a p r o d u c e la r u p t u r a d e un e n l a c e c o n f o r m a c i ó n d e o x íg e n o a tó m ic o y d e ó x id o n ít r ic o . P o r r e a c c ió n d e e s te c o n e l o x íg e n o m o le c u la r s e p r o d u c e o z o n o y s e r e g e n e r a e l d ió x id o d e n it r ó g e n o p u d ié n d o s e a s í r e p e t ir e l —
p r o c e s o a m e n o s qu e d ic h o c o m p u e s to s e c o n v ie r t a en á c id o n ít r ic o o s e co n s u m a e n r e a c c io n e s o r g á n ic a s d e s u s t itu c ió n .
A u n q u e la c o n c e n t r a c i ó n d e d i ó x i d o d e n i t r ó g e n o s e a p e q u e ñ a , p u e d e n p r o d u - c i r s e c a n tid a d e s r e la t iv a m e n t e g r a n d e s d e o x íg e n o a t ó m ic o ,
qu e s e tr a n s fo r m a e n -
o z o n o o qu e r e a c c io n a c o n la s im p u r e z a s o r g á n ic a s p r o d u c ie n d o c o m p u e s t o s q u e —
p u e d e n c a u s a r ir r it a c ió n en lo s o jo s ,
(
*
)
(
*
)
Smog:
Niebla
c o n el
Contaminación
Organización
d a ñ o s a l a s c o s e c h a s y m a la v i s i b i l i d a d . L a -
especi aImente densa
h u m o d e La c i u a a d .
de
La
Mundial
atmósfera,
de
La
y
oscura
aarker
¿alud,
y
O.M.6.
por
haberse
coíaboradores
Ginebra
1962
mezclado
15.-
e x i s t e n c i a d e o z o n o e n e l a i r e a s í c o n t a m i n a d o p e r m i t e e x p l i c a r e x p l i c a r la d e s i n t e ­
g r a c ió n r á p id a d e l c a u c h o ,
do,
m i e n t r a s q u e la o x i d a c i ó n d e l d i ó x i d o d e a z u f r e a t r i ó x i ­
c o n la c o n s i g u i e n t e f o r m a c i ó n d e a e r o s o l e s d e á c i d o s u l f ú r i c o , u n id o a l a p r e s e n
c ía d e h u m o, y d e p o lv o y d e o t r a s p a r t íc u la s s u b m ic r ó n ic a s ,
t o d a v ía m á s la v i s i b i l i d a d .
B la c e t *
c o n tr ib u y e a r e d u c i r -
'
ha e s t u d i a d o v a r i a s r e a c c i o n e s f o t o q u í m i c a s q u e p o d r í a n c o n t r i b u i r a
la f o r m a c i ó n d e l o z o n o e n e l " s m o g " . E s t a s r e a c c i o n e s c o n s i s t e n e n la a c t i v a c i ó n f o t o q u í m i c a y la f o t o l i s i s d e l d i ó x i d o d e a z u f r e , d e l o s a l d e h i d o s , y d e l d i ó x i d o d e n itr ó g e n o , to d o s lo s c u a le s e s tá n p r e s e n t e s en e l a ir e d e la s c iu d a d e s .
L a f r a c c i ó n d e la e n e r g í a s o l a r q u e p u e d e t e n e r u na a c c i ó n f o t o q u í m i c a c o n s i ­
d e r a b l e c e r c a d e la s u p e r f i c i e d e la t i e r r a e s t á c o m p r e n d i d a e n e l i n t e r v a l o d e l o n ­
g it u d d e o n d a d e 8 , 0 0 0 a 2 , 9 0 0 A ° . L a in t e n s i d a d d e e s a s r a d i a c c i o n e s e s r e l a t i v a ­
m e n te g ra n d e p o r e n c im a d e lo s 3 ,1 5 0 A ° , p e r o d is m in u y e r á p id a m e n te p o r d e b a jo d e l o s 3, 0 0 0 .
E s t o e x c l u y e a t o d a s l a s r e a c c i o n e s q u e o c u r r e n a g r a n d e s a l t i t u d e s e n la
a t m ó s fe r a s u p e r i o r . P o r lo ta n to ,
—
la s ú n i c a s r e a c c i o n e s f o t o q u í m i c a s q u e p u e d e n —
p r o d u c i r s e e n la s c a p a s b a j a s s e e f e c t ú a n a e x p e n s a s d e l a s i m p u r e z a s p r o c e d e n t e s
d e la s a c t i v i d a d e s h u m a n a s ,
s i s e p r e s c i n d e d e l a s q u e s e o r i g i n a n d e m o d o n a t u r a l,
en lo s v o lc a n e s y e n lo s in c e n d io s d e lo s b o s q u e s . L a s s u b s ta n c ia s e x is t e n t e s en el
a i r e e n p e q u e ñ a s c a n t id a d e s t i e n e n q u e t e n e r u n a g r a n a b s o r c i ó n e s p e c í f i c a e n e l —
in t e r v a lo d e lo n g itu d e s d e on d a a n te s c it a d o p a r a s e r v i r d e r e a c t i v o s p r i m a r i o s .
(
*
)
Contaminación
Organización
de
la
Mundial
atmósfera; Barker
de
La
Salud,
y
0 oA > .o.
c o laboraaores
Ginebra
1962
--
16.-
P o r o tr a p a r t e , un c o m p u e s t o m u y a b u n d a n te e n e l a i r e p u e d e a c t u a r c o m o r e a c t i v o
fo t o q u ím ic o p r i m a r i o a u n q u e su p o d e r d e a b s o r c ió n s e a p e q u e ñ o . D ic h a m o lé c u la s e r e p r e s e n ta p o r e l s ím b o lo M , qu e p u e d e s e r c u a lq u ie r m o lé c u la e n e l s i s t e m a .E n e l a ir é ,p r o b a b le m e n t e s e a N 2 u
’ y a q u e e x i s t e n e n a b u n d a n c ia e n la a t m ó s ­
fe ra .
— - P a ra e l d ió x id o d e n it r ó g e n o , B la c e t ha p r o p u e s t o una r e a c c i ó n f o t o - q u í m i c a , q u e c o n s i s t e e n la r u p t u r a d e un e n l a c e p a r a d a r o x í g e n o a t ó m i c o y ó x i d o n í t r i c o ,
-
e n la f o r m a c i ó n d e o z o n o p o r r e a c c i ó n d e l o x í g e n o a t ó m i c o c o n e l o x í g e n o d i a t ó m i ­
c o o r d in a r io ,
y e n la r e g e n e r a c i ó n d e l d i ó x i d o d e n i t r ó g e n o c o n l o c u a l e l p r o c e s o -
p u ed e v o lv e r a r e p e t ir s e .
E l r e s u l t a d o f in a l d e e s a c a d e n a d e r e a c c i o n e s e s la f o r ­
m a c i ó n c o n tin u a d e o z o n o . P a r a lo n g i t u d e s d e o n d a i n f e r i o r e s a 3 , 7 0 0 A ° , e l r e n —
d i m i e n t o c u á n t i c o d e la d i s o c i a c i ó n d e l d i ó x i d o d e n i t r ó g e n o e s p r ó x i m o a la u n id a d .
NO
M
Luz
UV
0
0 + 0 2 ______________ ^ 0 3 +
+
NO +
* 3
NO +
09
N 0o
¿
+ °2
M
3
------------------------
En r e s u m e n
3O2 ______ ^
N 02
+°3
20^
L a m o l é c u l a M e s t a b i l i z a la s e g u n d a r e a c c i ó n ,
r e c ib ie n d o e n e r g ía d el o z o n o .
En la s r e a c c i o n e s a n t e r io r e s e l d ió x id o d e n itr ó g e n o a ctú a a m o d o d e c a t a l i ­
z a d o r y, p o r c o n s ig u ie n te , e s m u ch o m á s e f ic a z p a ra f o r m a r o z o n o q u e e l d ió x id o -
F ig . 2 : C ic lo
F ie -.
3 : I ’n't PT’ ^ f ' c ' ó n
fo d o lítir o
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lo s
r i p l FO ^
Hp I
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e n 1 p p tr n ó s fe r fl.
h i d r o c ' ' r b n r o t'
°n
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r t 'i ó
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f o r n.
c i^ lo
‘ o ’ o i 't i r o
d e a z u f r e . C a d l e y J o h n s t o n e * h an s e ñ a l a d o q u e e l ó x i d o n í t r i c o r e a c c i o n a c o n e l o z o n o a una v e lo c id a d su m a m e n te g r a n d e ,
m u c h o m a y o r q u e la d e la r e a c c i ó n e n ­
tr e e l o z o n o y m u ch a s im p u r e z a s . En c o n s e c u e n c ia ,
cu a n d o e l a i r e c o n tie n e t a m ­
b i é n ó x i d o n í t r i c o p u e d e o c u r r i r la s i g u i e n t e r e a c c i ó n :
NO +
O b ie n é s t a s o t r a s ,
0 3 _________________ ^
N 02
+
02
si e l o z o n o s e en cu en tra en e x c e s o :
2N 02
+
03
N 20 5
+
N 2 °5
+
H 2 ° ____________ ►
2 HMO,
02
D e e s te m od o p u ed e fo r m a r s e e l á c id o n ítr ic o en p r e s e n c ia d e v a p or d e agua
C
*
)
Contaminación
Organización
de
La
Mundial
atmósfera;
de
la
Berker
Salud,
y
U.M.S.
coLaboradores
Ginebra
1962
I N T E R A C C I O N D E L O S H ID R O C A R B U R O S C O N L A F O T O L I S I S D E L
B IO X ID O D E N I T R O G E N O .
C ie r t o s tip o s d e h id r o c a r b u r o s ,
lo s c u a le s s e e m ite n en m a y o r ía p o r lo s e s ­
c a p e s d e to s a u t o m ó v i l e s , e n su m a y o r í a o l e f i n a s y a r o m á t i c o s s u b s t i t u i d o s e n t r a n
e n la c i r c u l a c i ó n d e l m o d e l o d e l NO
.
2
A lg u n o s e s t u d io s s u g ie r e n qu e lo s á t o m o s d e o x íg e n o a ta ca n a lo s h i d r o c a r ­
b u r o s y a lo s p r o d u c t o s o x id a d o s r e s u lt a n t e s y r a d ic a l e s l i b r e s y r e a c c io n a n c o n ó x id o n ít r ic o p a ra fo r m a r m á s b ió x id o d e n itr ó g e n o .
18.-
S in e m b a r g o , o t r o s e s t u d i o s d i c e n q u e la m a y o r í a d e l o s h i d r o c a r b u r o s r e a c ­
c io n a n c o n o x id a n t e s ( o z o n o ) p a r a f o r m a r a ld e h id o s , p e r ó x id o s , á c id o s , e t c .
L o s a u t o r e s d e e s t o s e s t u d i o s p r o p o n e n e l s ig u ie n t e e s q u e m a p a r a e x p l i c a r —
la s r e a c c io n e s q u e o c u r r e n en e l a ir e co n ta m in a d o , c u y o s p r o d u c to s s o n c a u s a n t e s d e lo s e fe c t o s típ ic o s d e l " s m o g " .
no
2
l u z -*
'
°2
N0 + 0
O x id a n t e
UV
D i ó x i d o d e a z u f r e — —» t r i ó x i d o d e a z u f r e
O x id a n t e
' D a ñ o s a la s c o s e c h a s
P e r ó x id o s
O x id a n t e +
H i d r o c a r b u r o s ------- *■
A ld e h id o s
I r r it a c ió n de lo s o jo s
A c id o s
D e s in te g r a c ió n d el ca u c h o
E C U A C IO N E S D E C O M B U S T IO N C O N E L A IR E
L a c o m b u s tió n d e l o s h id r o c a r b u r o s c o n e l a ir e p r o d u c e ,
C
+
02
+
3 .7 6 N 2
C02
+
9 H ,,0
+
te ó r ic a m e n te .
3 .7 6 N
D e b i d o a q u e e l a i r e lle v a c o n s i g o 3 . 7 6 m o l e s d e n i t r ó g e n o .
L a e c u a c i ó n d e c o m b u s t i ó n c o m p l e t a d e C D H 1C c o n a i r e s e c o e s :
C g H 18
+
1 2 .5 0 2 +
47 N 2
8 CO
o
lo
2
+ 9
H 0
2
+
47 N
2
E n e s t e c a s o s e ha e m p l e a d o e l a i r e t e ó r i c o o e s t e q u i o m é t r i c o .
L o s c a s o s c o m u n e s d e la c o m b u s t i ó n i m p l i c a n e x c e s o o d é f i c i t d e a i r e
resp ec
t o a l a i r e t e ó r i c o ; s i f u e r a 2 5 % d e e x c e s o d e a i r e t e ó r i c o ( 1 2 5 % d e a i r e t e ó r i c o ) la -
reacción sería.
C H
o
5
lo +
(1 2 .5 ) 0 o + 5 8 .7 5 N „ —
2
¿
8 C 0 „ + 9 H O + 3 .1 2 0 _ + 5 8 .7 5 N 0
¿
i
¿
¿
E l e x c e s o d e a i r e a p a r e c e i n v a r i a b l e m e n t e e n l o s p r o d u c t o s d e la c o m b u s t i ó n .
E s t a s m is m a s r e a c c i o n e s o c u r r e n cu a n d o s e tra ta d e c u a lq u ie r c o m b u s t ió n d e
h id r o c a r b u r o s e n : c a ld e r a s ,
in c in e r a d o r e s ,
a u to m ó v ile s , e t c .
O P E R A C I O N D E L O S V E H I C U L O S D E C O M B U S T IO N I N T E R N A .
D e b id o a l a u m e n to d e c i r c u l a c i ó n y c o n s u m o d e c o m b u s t ib le s e n a r e a s u r b a ­
n as,
s e c o n s i d e r a a l a u t o m ó v i l c o m o u n o d e l o s p r i n c i p a l e s c o n t r i b u y e n t e s a la c o n
la m i n a c i ó n d e l a i r e . P a r a c o n o c e r m e j o r l o s a s p e c t o s d e la c o n t a m i n a c i ó n p r o d u c i ­
d a p o r v e h íc u lo s d e c o m b u s tió n in te r n a ,
s e h a r á u na m u y b r e v e d e s c r i p c i ó n d e la -
o p e r a c ió n d e e s t o s .
L a m a y o r í a d e l o s m o t o r e s d e c o m b u s t i ó n in t e r n a , u t i l i z a n e l p r i n c i p i o d e l —
é m b o lo r e c ip r o c a n t e ,
segú n e l cu a l e l é m b o lo s e d e s liz a d e n tr o d e un c ilin d r o ,
ha­
c i a a t r á s y h a c i a a d e la n t e y t r a n s m i t e f u e r z a a la f l e c h a m o t r i z ; p o r l o g e n e r a l m e ­
d ia n t e u n s i m p l e m e c a n i s m o v ie la m a n i v e l a .
L o s m o t o r e s d e c i c l o O tto so n lo s q u e u sa n g a s o lin a c o m o c o m b u s t ib le y su —
fu n c io n a m ie n t o e s :
A d m i s i ó n . - L a v á lv u la d e a d m i s i ó n s e a b r e , e l p i s t ó n s e m u e v e h a c ia a b a j o e n la c a r r e r a d e l c i l i n d r o y s e a s p i r a la m e z c l a a i r e - c o m b u s t i b l e .
C o m p r e s i ó n . - C u a n d o e l p i s t ó n lle g a a l e x t r e m o d e l c i l i n d r o ,
c i a a r r i b a , p a r a e n t o n c e s la v á lv u la d e a d m i s i ó n e s t á c e r r a d a ,
m e z c la a ir e -c o m b u s t ib le ,
se m u ev e h a ­
c o m p r i m i é n d o s e la
lo c u a l h a c e q u e a u m e n t e la p r e s i ó n y la t e m p e r a t u r a e n
e l in te r io r .
E x p l o s i ó n . - E n e s e m o m e n t o s e p r o d u c e una c h i s p a e n la b u jía d e e n c e n d i d o ,
e n c e n d i e n d o la m e z c l a ,
que s e q u em a m u y r á p id a m e n te , a u m e n ta n d o n o ta b le m e n te -
la p r e s i ó n e n e l c i l i n d r o ,
e s t o h a c e q u e e l p i s t ó n s e d e s p l a c e h a c ia a b a jo , t r a n s m i ­
t i e n d o la p o t e n c i a a l c ig ü e ñ a l p o r la v i e l a e n e l c o d o ; e l c i g ü e ñ a l e s o b l i g a d o a g i r a r
h a c ia a b a jo p o r la p r e s i ó n e j e r c i d a s o b r e e l .
E s c a p e . - A l l l e g a r e l p i s t ó n a la p a r t e i n f e r i o r s e a b r e la v á lv u la d e e s c a p e , a h o r a e l p i s t ó n s u b e e n la c a r r e r a y e x p u l s a d e l c i l i n d r o a l o s g a s e s q u e m a d o s .
—
D e s p u é s , la v á lv u la d e e s c a p e s e c i e r r a y la d e a d m i s i ó n s e a b r e , r e p i t i é n d o s e e l c ic lo .
L o s m o t o r e s c o n c i c l o D i e s e l s o n l o s q u e u s a n e l c o m b u s t i b l e d e l m i s m o -------n o m b r e y su fu n c io n a m ie n t o e s ;
A d m i s i ó n . - A l a b r i r s e la v á lv u la d e a d m i s i ó n ; e l p i s t ó n e n e l c i l i n d r o e m p i e ­
z a a d e s l i z a r s e h a c ia a b a jo a d m it ie n d o e l a i r e d e c o m b u s t i ó n .
C o m p r e s ió n . - Una v e z a d m itid o e l a i r e r e q u e r id o p a r a e l p r o c e s o d e c o m b u s
tió n .
la v á lv u la d e a d m i s i ó n s e c i e r r a , y e l p i s t ó n e m p i e z a a c o m p r i m i r l o , a u m e n ­
t a n d o la p r e s i ó n y la t e m p e r a t u r a .
E x p l o s i ó n . - C u a n d o e l p i s t ó n ha l l e g a d o a l f in a l d e la c a r r e r a d e c o m p r e s i ó n ,
v i e n e la i n y e c c i ó n d e c o m b u s t i b l e m e d i d o y f in a m e n t e p u l v e r i z a d o ,
i n i c i á n d o s e la -
21.-
c o m b u s t i ó n a l m i s m o t i e m p o e n t o d o s l o s p u n t o s d e l c i l i n d r o d e b i d o a la a lt a t e m p e ­
r a tu r a en e l i n t e r i o r ; e s t o o c a s io n a qu e e l p is t ó n s e d e s p la c e n u e v a m e n te h a c ia a b a ­
j o y t r a n s m i t a e s t e e f e c t o a la v i e l a ,
que p r o d u c ir á e l m o v im ie n to .
E s c a p e . - C u a n d o e l p i s t ó n l l e g a a l p u n t o f i n a l d e la c a r r e r a ,
c a p e s e a b r e y v u e lv e a s u b ir e l p is t ó n ,
la v á lv u la d e e s ­
s ie n d o e x p u ls a d o s d e e s t a m a n e r a l o s g a s e s
d e c o m b u s tió n .
En e l c a s o d e lo s m o t o r e s d e c i c l o O tto,
la i g n i c i ó n d e la m e z c l a s e l o g r a e n -
u n p u n t o d e t e r m i n a d o ( la b u j í a ) , la f l a m a v ia ja p o r e l c i l i n d r o y p u e d e n o l l e g a r a —
to d a la m e z c l a a t i e m p o , y p r o d u c i r s e una c o m b u s t i ó n i n c o m p l e t a y l o s g a s e s d e - e s c a p e c o n t e n d r á n a l g o d e l h i d r o c a r b u r o s in q u e m a r ,
a p r e c i a b l e c a n t id a d d e ó x i d o s d e n i t r ó g e n o , j u n t o s
c a r b o n o ; a d e m á s d e a lg o d e ó x id o s d e a z u fr e ,
m o n ó x id o d e c a r b o n o y una —
co n v a p o r d e a gu a y b ió x id o d e -
s e g ú n la p u r e z a d e l c o m b u s t i b l e .
E n e l c a s o d e lo s m o t o r e s c o n c i c l o D ie s e l, e l p r o c e s o d e c o m b u s tió n tie n d e a s e r m á s c o m p l e t o , p o r q u e s e i n i c i a ’ la i g n i c i ó n e n m u c h o s p u n t o s d e l c i l i n d r o p o r
la p r e s e n c i a d e un é x c e s o d e o x í g e n o y e n c o n s e c u e n c i a la c a n t id a d d e m o n ó x i d o d e ­
c a r b o n o e s m u y p eq u e ñ a b a jo c o n d ic io n e s n o r m a le s . D e s a fo r tu n a d a m e n te , e l c o m —
b u s t i b l e c o n t ie n e a l g o d e a z u f r e ,
que a l q u e m a r s e fo r m a r á d ió x id o d e a z u fr e a d e m á s
d e q u e a lg u n a s p o r c i o n e s p e s a d a s d e l c o m b u s t i b l e p u e d e n n o q u e m a r s e c o m p l e t a m e n
te , f o r m a n d o p a r t í c u l a s v i s i b l e s d e c a r b ó n , o s e a e l h u m o n e g r o c a r a c t e r í s t i c o d e l d ie s e l. La c o m p o s ic ió n d e l e s c a p e d ie s e l e s d ió x id o de c a r b o n o ,
v a p o r d e agua y - -
u n a s p e q u e ñ a s c a n t id a d e s d e h i d r o c a r b u r o s , ó x i d o s d e n i t r ó g e n o ,
m o n ó x id o d e c a r ­
b o n o y d ió x id o d e a z u fr e m á s la s p a r t íc u la s v is ib le s d e c a r b ó n .
2 2 .-
L a s m á q u in a s d i e s e l u s a n r e l a c i o n e s a i r e - c o m b u s t i b l e m a y o r e s q u e l a s m á ~ q u m a s d e g a s o lin a y e s ta d ife r e n c ia h a c e q u e a p a r e z c a n d ife r e n t e s c o n c e n t r a c io —
n e s d e co n ta m in a n te s en s u s r e s p e c t iv o s g a s e s d e e s c a p e .
D u ra n te la a c e le r a c ió n ,
l a s e m i s i o n e s e n un m o t o r d e g a s o l i n a s o n m a y o r e s q u e l a s d e un m o t o r d i e s e l ,
-
s i n e m b a r g o , c o m o e l f l u j o d e g a s d e e s c a p e e s m u c h o m a y o r en l o s d i e s e l , l a
-
c a n t id a d e m i t id a e s m a y o r .
B a jo c o n d i c i o n e s d e m a n e jo t í p i c a , l a s e m i s i o n e s p r o
m e d io en p e s o s e r á n ig u a le s o lig e r a m e n t e m a y o r e s q u e la s d e g a s o lin a .
P U N T O S D E E M IS IO N E N UN A U T O M O V I L
E n un a u t o m ó v i l , l o s c o n t a m i n a n t e s s e o r i g i n a n e n c u a t r o p u n t o s , q u e s o n :
ta n q u e d e c o m b u s t i b l e ,
ca rb u ra d or,
-
cá rter y esca p e.
E l t o t a l d e l a s e m i s i o n e s d e Ó x id o s d e n i t r ó g e n o s e o r i g i n a e n e l e s c a p e .
E n la t a b la s i g u i e n t e s e p r e s e n t a n l o s n i v e l e s t í p i c o s d e e m i s i ó n e n un a u t o m ó
v il.
TABLA
1 : N I V E L E S T IP IO O S D E E M IS IO N P R O V E N I E N T E S D E L E S C A P E D E
L O S A U T O M O V IL E S .
C O N T A M IN A N T E
N I V E L T I P IC O D E
E M IS IO N
C O N T A M IN A N T E E S T IM A
D O / A U T O -H O R A
ppm
NOx
850
0 .0 8 4
K g.
CO
6 572
0 .3 0 0
K g,
H id ro ca rb u ro s
1 365
0 .0 6 1
K g,
0 .4 4 5
K g.
2 3 .-
E1 c á l c u l o d e l a s e m i s i o n e s d e m a s a e s t á n b a s a d a s e n e l g a s t o d e 0 . 8 6 8 m 3 /
m i n . q u e d e s c a r g a un a u t o m ó v i l p o r e l e s c a p e .
( * ) A
by
tummary
/h.
H,
of
Vehicular
Rose
Jr.
Emission*
York,
and
»
thuir
Controt;
1966.
E L P R O B L E M A E N L A C IU D A D D E M E X IC O .
L a c o n t a m i n a c i ó n a t m o s f é r i c a u r b a n a , d i f i e r e e n la c o m p o s i c i ó n seg ú n e l —
c lim a ,
la t o p o g r a f í a d e l l u g a r ,
la c l a s e
d e c o m b u s tib le u sa d o y e l tip o de o p e ­
r a c i o n e s t e c n o l ó g i c a s ( a l g u n o s d e e s t o s p u n t o s s e tr a t a n a m p l i a m e n t e m á s a d e —
la n t e ).
L a c o n t a m i n a c i ó n p u e d e d e s c r i b i r s e c o m o la a l t e r a c i ó n d e s f a v o r a b l e d e l m e
d i o q u e n o s r o d e a , o c a s i o n a n d o p r o b l e m a s q u e t ie n d e n a t r a n s t o r n a r l a d i n á m i c a
d e la s a lu d , d e la e c o n o m í a y d e l o s c a r a c t e r e s s o c i a l e s .
L a p o b l a c i ó n e n la R e p ú b l i c a M e x i c a n a a l c a n z a
e n la a c t u a l i d a d c i n c u e n t a y
c u a t r o m i l l o n e s d e h a b it a n t e s y la t a z a d e c r e c i m i e n t o n a t u r a l d e 3 .5 % o s e a d é ­
l o s m a y o r e s en e l m u n d o, n o s fa c u lt a n a p r e d e c i r que p a r a 1 980 s e r e m o s c a s i se te n ta m illo n e s d e h a b ita n te s .
D e n t r o d e l P a í s , a d e m á s d e la C iu d a d d e M é x i c o , e l E s t a d o d e M é x i c o e n s u s p r o x i m i d a d e s a la C a p i t a l y l a s á r e a s m e t r o p o l i t a n a s d e M o n t e r r e y , N . L . y
G u a d a la ja r a , J a l.,
c o n s t it u y e n z o n a s d e r á p id o c r e c i m ie n t o in d u s t r ia l y d e s a —
HABITANTES
AftOS
I.
F u e n t p r P r i i r p r S im p o s iu m s o b r e
P r o b l e m a s d e C o n t a m in a
c on A n b i^ r 4- si
S ^ ^ r ^ ta r ía
<Í°.C.
J
de S a lu b r i-
A P X ^ ^ e p f-] a
$.». A. M éxic o 1973
P
N
E.
S.
I.
q.
I.
E.
T E S IS PROFESIONAL
ji-r. 5
14 I I
7/4
^S^AR'/A
CRECIMIENTO DEMOGRAFICO
BE LA
REPt'BT.104. MEXIC4N¿
REYES
RFVISO:
............
T'
F u e n t e : P r i m e r S im p o s iu m s o t i r e
P r o b l e m a s d e C o n t a m in a
o ió n A m b ie n ta l.
¡Sec r e t a r í a d e S a l u b r i ­
dad y A s i s t e n c i a ,
¡ i . S . A . M é x ic o 19 73
I„
P . N.
E. !s . I .
Q. I .
E.
T í S I S ifBOFBSIOHAL
LAFI. 4
14 I I
74
3REGir|lENTO DEMOGRAFICO
DE LA CD. DF M ÍTIC O .
D$ 1 9 6 0 A 2 0 0 0
ESPARZA REYEá RUBEN
RE V ISO :
2 4 .-
r r o l l o e c o n ó m i c o q u e p r o p i c i a n la c o n c e n t r a c i ó n d e m o g r á f i c a o r i g i n a n d o p r o b l e m a s
c o m o e l d e la c o n t a m i n a c i ó n a d m o s f é r i c a , q u e e m p i e z a a p r e o c u p a r a la m a y o r í a de la s p e r s o n a s .
E n la C iu d a d d e M é x i c o , q u e s e c l a s i f i c a
e n t r e l a s s i e t e c i u d a d e s m á s h a b it a d a s
d e l m u n d o , c o n un c r e c i m i e n t o d e m o g r á f i c o a n u a l d e 5 . 2 % v i v e a p r o x i m a d a m e n t e e l 20 % d e l t o t a l d e la p o b l a c i ó n .
E n la ta b la y g r á f i c a s s i g u i e n t e s
la R e p ú b l ic a M e x ic a n a y d e l D i s t r i t o
se re p re se n ta
el
c r e c im ie n t o d e m o g r á fic o d e -
F e d e r a l en lo s ú ltim o s a ñ o s .
T a b l a 2 : C R E C I M I E N T O D E M O G R A F I C O D E L A R E P U B L IC A M E X I C A N A Y
D E L D IS T R IT O F E D E R A L
Año
D E 1960 A 1990.
P o b la c ió n
R e p ú b l i c a M e x ic a n a
D is tr ito F e d e r a l
1960
4 ,8 0 0 ,0 0 0
3 5 ,0 0 0 ,0 0 0
1970
8 ,0 0 0 ,0 0 0
4 8 ,0 0 0 , 000
1980
9 ,7 0 0 ,0 0 0
6 7 ,0 0 0 ,0 0 0
1990
1 1 ,0 0 0 ,0 0 0
9 4 ,0 0 0 ,0 0 0
( * )
F u e n t e : 1e r. S i m p o s i u m
Ambiental, S e c r e ta r ía
sobre pr oblemas d e Contaminación
Salub rida d y Asistencia, S.S.A
de
H i x i c o , 1973.
L a m a y o r í a d e la p o b l a c i ó n e n e l D i s t r i t o F e d e r a l v ia ja
a t r a v é s d e la C i u d a d -
d ia r ia m e n t e , u tiliz a n d o p a r a e l l o v e h íc u lo s co n ta m in a n te s , p r in c ip a lm e n t e : c a m i o ­
n e s , a u to m ó v ile s , m o t o c ic le t a s , e t c .
2 5 .-
E n e l a ñ o d e 1972 e n e l D is tr ito F e d e r a l se g e n e r a r o n d ia r ia m e n te , u t iliz á n d o ­
l o s d is t in t o s m e d io s d e t r a n s p o r t e a lr e d e d o r d e 12 m illo n e s d e v ia je s p e r s o n a , d e l o s q u e 1 .7 5 m i llo n e s ,
r r i l m e tr o p o lita n o ,
s e h ic ie r o n en v e h íc u lo s n o co n ta m in a n te s c o m o e l f e r r o c a ­
t r o l e b u s e s y t r a n v í a s . E l m o t i v o d e la t r a n s p o r t a c i ó n d e l a s —
p e r s o n a s fu é 82% p o r r a z o n e s d e tr a b a jo o e d u c a c ió n y e l r e s t o p a r a h a c e r c o m p r a s ,
p a ra r e c r e a c ió n y p a ra o t r o s o b je t iv o s .
E n e s e a ñ o h a b ía r e g i s t r a d o s 2 . 5 m i l l o n e s d e v e h í c u l o s d e m o t o r ,
9 5 6 ,9 6 9 s e lo c a liz a b a n e n e l
de lo s que —
V a lle d e M é x ic o y d e e s t o s un 77% e r a n a u t o m ó v ile s
y
e l 8 8 % c i r c u l a b a n e n e l D i s t r i t o F e d e r a l . E n la t a b la s i g u i e n t e p u e d e n o t a r s e e l i n ­
c r e m e n t o q u e h a n t e n id o l o s v e h í c u l o s d e m o t o r e n e l D . F .
T a b la 3: V E H IC U L O S D E M O T O R E X IS T E N T E S E N E L D . F . D E 1 9 6 0 A 1 9 7 0 .
AÑO
A U T O M O V IL E S
1960
1 9 2 .5 6 7
2 1 1 ,5 8 7
2 1 9 ,9 8 4
2 4 6 ,0 9 4
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
2 8 6 ,4 2 2
3 1 3 ,0 5 5
3 4 7 ,5 6 2
3 9 6 ,1 4 3
4 5 5 ,4 2 1
5 1 4 ,2 5 8
5 3 5 ,4 2 1
1968
1969
1970
r * ;
ru n t e :
t'o* -~>r
r
C A M IO N E S D E
CARGA
PASAJERO S
13, 410
1 0 , 891
12, 434
13, 894
12, 499
1 3 , 4 45
1 4 ,5 6 9
1 8 ,0 0 7
3 5 ,1 6 1
4 2 ,7 4 4
4 4 ,0 0 5
4 6 ,5 9 3
4 8 ,0 2 1
4 5 ,7 1 1
4 8 ,5 9 8
6 0 , 601
6 5 ,0 3 2
6 ,9 9 3
6 ,9 9 3
7 ,3 0 3
7 ,3 9 8
2 3 ,6 5 4
6 9 ,7 4 2
7 4 , 263
7 ,3 9 8
7 ,3 9 8
3 3 ,4 0 6
3 7 ,0 7 6
? Jo,nbus • : Su r.° r'u
• r
l _ C o i'. í>
\tr»osf a r i c a
6 ,9 1 0
6 ,9 3 9
6 ,9 9 3
6 ,9 9 3
6 ,9 9 3
M O T O C IC L E T A S
' c § » f c i/ í o s _ la
rdo - c s , Tosi 3
Zont?.minici6r
"éxicv
-
-
1071
2 6 .-
D e b i d o a la f a l t a d e c o n t r o l , n o e x i s t e n d a t o s q u e e s p e c i f i q u e n l a s c a n t i d a d e s
d e c o m b u s t ib le q u e u t iliz a n l o s d is t in t o s t r a n s p o r t e s , p o r lo ta n to , e s t a s c i f r a s s e d a r á n e n c o n ju n t o c o n e l c o n s u m o h e c h o p o r la i n d u s t r i a . E s t o s d a t o s s e e n ­
c u e n t r a n a n o t a d o s e n l a t a b la s i g u i e n t e .
T a b la 4
C O N S U M O D E C O M B U S T IB L E S E N L A C D . D E M E X IC O
D E 1961
AÑO
G A S O L IN A
1961
1962
1963
1964
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
(
*
)
D IE S E L
283 450
300 060
347 760
1 544 800
502 750
500 280
513 980
515 440
1
2
2
2
2
2
3
3
3
510
511
496
479
670
300
460
400
449
432
412
409
406
650
092
016
439 *
863 *
Fuente:
300
800
200
089
188
012
385
889 *
501 *
Instituto
1973
K E R O S IN A
1 619 800
1 690 200
1 879 60 0
995
1 39
324
507
733
909
079
318
575
A
Mexicano
del
'
COM BUSTOLEO
GAS N A T U R A L
1 ,6 2 6 ,7 9 0
1 ,9 5 3 ,7 0 7
483 650
540 470
1 ,2 5 5 ,0 0 1
1 ,0 7 4 ,2 1 2
9 5 5 ,6 0 3
7 0 6 ,6 0 3
2 , 3 2 9 ,9 8 9
2 ,7 8 2 ,6 5 0
2 ,8 0 8 ,5 4 1
591
612
672
676
950
850
060
760
8 5 2 ,7 3 1
1 ,0 0 9 ,3 4 2
9 6 2 , 362
1 ,0 1 5 ,5 6 5
753
786
844
903
066
109
822 *
654 *
1 ,2 9 2 ,6 1 0
1 ,5 6 2 ,7 3 0
1 ,8 0 0 ,5 1 2 *
2 , 3 1 6 ,0 3 6 «
Pe tr ó l e o t
2, 886, 451
2 ,9 8 6 ,9 5 4
3 ,1 7 9 ,
3, 432,
4 ,0 8 2 ,
3 ,9 4 7 ,
666
200
732
467
4, 7 3 1 , 478
5 ,1 1 3 ,1 7 4 *
5 ,2 9 0 ,4 9 7 »
1973.
D u r a n te e l a ñ o d e 1 9 7 2 s e e f e c t u a r o n e n p r o m e d i o m e n s u a l 1 3 , 3 8 0 o p e r a c i o n e s d e lle g a d a o s a li d a d e a e r o n a v e s e n e l A e r o p u e r t o I n t e r n a c i o n a l d e la C iu d a d d e M é ­
x i c o . E n la s i g u i e n t e t a b la s e p r e s e n t a la d e m a n d a d e c o m b u s t i b l e s e n e s e l u g a r .
2 7 .-
T a b la 5
D E M A N D A -A V IA C IO N
A E R O P U E R T O D E L D IS T R IT O F E D E R A L
L ts.
AÑO
G A S A V IO N
T U R B O S IN A
1965
39 9 0 3 930
140 641 780
1966
31 3 11 0 5 0
178 469 832
1967
28 745 360
2 1 6 4 4 2 185
1968
21 6 1 8 6 0 0
2 5 1 7 5 9 235
1969
24 185 6 7 0
280 927 853
1970
21 2 4 8 495
327 018 093
1971
18 5 1 7 7 3 0
328 549 816
1972
17 9 7 1 0 8 0
399 0 0 9 664
(
*
)
Fuente!
Instituto
Mexicano
del
Petróleo,
1973.
A to d o e l c o n s u m o a n t e r io r h ay qu e a g r e g a r e l e fe c tu a d o p o r lo s
le s .
fe r r o c a r r i­
FAC T O R E S DE EM ISION DE NO
x
I d e a lm e n t e ,
la d e t e r m i n a c i ó n d e l o s í n d i c e s d e e m i s i ó n d e b e i n c l u i r un a n á li —
s i s d e l g a s d e d e s e c h o d e to d a s la s fu e n te s d e in t e r é s ; p e r o e s t o n o e s p r á c t ic o
—
c u a n d o e l e s t u d i o d e c o n t a m i n a c i ó n d e b e a b a r c a r una g r a n a r e a q u e p u e d e c o n t e n e r
m u ch o s m ile s d e fu e n te s .
L a s e m i s i o n e s d e b e n e s t i m a r s e p a r a f u e n t e s q u e n o t i e n e n un a n á l i s i s e x a c t o d e g a s d e d e s e c h o . L a s e s t im a c io n e s s e o b tie n e n p o r e l u s o d e f a c t o r e s de e m i s ió n ,
lo s c u a le s s e o b tie n e n d e lo s ín d ic e s d e e m i s ió n d e l o s c o n ta m in a n te s , b a s a d o s e n d a t o s d e m u e s t r e o a n t e r io r e s y b a la n c e s d e m a t e r ia d e o t r a s fu e n te s s im il a r e s a —
a q u e lla s en c u e s t ió n .
L o s v a l o r e s s i g u i e n t e s e s t á n t o m a d o s d e l R e p o r t e C o n ju n t o d e l C o n d a d o d e L o s
A n g e l e s , p a r a l a s e m i s i o n e s d e NO .
x
T a b la 6
F A C T O R E S D E E M I S I O N P A R A O X ID O S D E N I T R O G E N O D U R A N T E L A
C O M B U S T IO N D E D IF E R E N T E S C O M B U S T IB L E S .
FUENTE
F A C T O R P R O M E D IO D E E M IS IO N
CARBON
U so d o m é s tic o y c o m e r c ia l
I n d u s t r ia
S e r v ic io
3 . 6 3 K g /t o n .
9 .0 9
9 .0 9
"
PETROLEO
U so d o m é s tic o y c o m e r c ia l
I n d u s t r ia
S e r v ic io
1 .4 4 - 8 .6 4 K g /1 0 3 lts .
8 .6 4 K g /1 0 3 lts .
1 2 .4 8
GAS N ATU RAL
7.07 K g / 1 0 6 m 3
U so d o m é s tic o y c o m e r c ia l
I n d u s t r ia
S e r v ic io
(
*
)
Fuente:
Air
P o l l u t ion
Vi l e y
13.05
23.8
Control;
Interacience,
Naw
by
Werner
York
Stravss
1972.
L a s r a z o n e s d e e m i s i ó n d e u n id a d e s ta n c o m p l e j a s ; c o n la p o s i b l e f l u c t u a c i ó n
d e a lg u n a s v a r i a b l e s d e o p e r a c i ó n ; p u e d e c o n s i d e r a r s e t a m b i é n v a r i a b l e . E n e s ­
ta s c ir c u n s t a n c ia s ,
la r a z ó n d e e m i s i ó n d e N 0 x e n un m o m e n t o d a d o e n u n a p l a n ­
ta , p u e d e s e r d i f e r e n t e d e la r a z ó n d e e m i s i ó n e n e l m o m e n t o s i g u i e n t e . P o r l o —
t a n to , p a r a e l d e s a r r o l l o d e u n f a c t o r d e e m i s i ó n ,
lo s c á lc u lo s d eb en b a s a r s e en
p r o m e d io s d e m u c h o s d a t o s , to m a d o s b a jo m u ch a s c o n d ic io n e s d e o p e r a c ió n d i f e ­
r e n t e s . E s t o s f a c t o r e s s e d e t e r m i n a r o n m i d i e n d o la s e m i s i o n e s d e N 0 x d e u n a —
a m p lia v a r ie d a d d e e q u ip o d e c o m b u s t ió n d e g a s y p e t r ó le o q u e van d e s d e c a le n ­
t a d o r e s d o m é s t ic o s h a sta e n o r m e s c a ld e r a s d e v a p o r .
S e d e b e n e s p e r a r a l g u n a s v a r i a c i o n e s p a r a u n id a d e s i n d i v i d u a l e s d e p e n d i e n ­
d o d e lo s c o m b u s tib le s e s p e c íf ic o s ,
c o n d ic io n e s d e o p e r a c ió n y d is e ñ o d e e q u ip o .
S in e m b a r g o , p u e d e n h a c e r s e e s t i m a c i o n e s b u r d a s d e l a s e m i s i o n e s d e N 0 x .
A c o n t in u a c ió n
s e dá un e je m p lo d e
c o m o s e u sa n e s t o s f a c t o r e s d e e m is ió n .
1 . - C o m b u s t ió n d e p e t r ó l e o . - U n a p la n t a q u e m a 1 0 0 ,0 0 0 , 0 0 0 l t s .
le o /a ñ o .
F = 8 . 6 4 K g /1 0 3 lt s .
de p e tró ­
3 0 .-
E m is ió n = G x F = 1 .0 x 108 x
8 . 6 4 = 8 . 6 4 x 105 K g N O x /a ñ o
TÜOcT
G = G a s to anu al d e c o m b u s tib le .
F = F a c t o r de e m is ió n .
D e la s c i f r a s d e c o n s u m o a n t e r i o r e s p a r a v e h í c u l o s d e m o t o r e in d u s t r i a ,
se - -
p u e d e h a c e r una e s t i m a c i ó n d e la s e m i s i o n e s d e ó x i d o s d e n i t r ó g e n o d e la c o m b u s t i ó n
d e d ic h o s p r o d u c to s .
P ara lo s d e r iv a d o s líq u id o s d e l p e t r ó le o ,
d io d e e m is ió n 8 .6 4 /1 0
o
se p u ede a d op ta r c o m o fa c to r p r o m e —
l i t r o s y p a r a e l g a s n a t u r a l 1 3 .0 5 K g / 1 0
6
m
3
.
T a b la 7
E M I S I O N E S E S T I M A D A S D E O X ID O S D E N I T R O G E N O D E D E R I V A D O S D E L
P E T R O L E O E N L A C IU D A D D E M E X IC O D E 1961 A 1 9 7 3 .
AÑO
G A S O L IN A
K E R O S IN A
TONELADAS
D IE S E L
COM BUS-
GAS NATURAL
TOTAL
TOLEO
1961
1962
1963
1964
1 3 ,6 3 0
1 4 ,2 0 0
1 4 ,8 1 0
1 6 ,5 2 0
1 6 ,6 0 0
1 8 ,6 5 0
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
20, 310
2 1 ,9 2 0
23, 850
25, 470
2 6 ,9 0 0
1972
2 9 ,0 0 0
1973
31, 220
4 ,4 4 0
4, 360
4 ,5 0 0
4 ,5 1 0
4 ,9 2 0
4 ,9 8 0
4 ,3 5 0
4 ,2 1 0
3 ,9 5 0
3 ,7 9 0
3 ,6 9 0
3 ,5 8 0
3 ,5 6 0
0, 6 .7
0 ,8 .1
0 ,9 .6
0 ,9 .7
6 ,8 8 0
7 ,3 9 0
1 5 ,4 5 0
1 4 ,2 1 0
1 0 ,9 8 0
9 ,4 0 0
8 ,3 8 0
6 ,1 8 0
7 ,4 8 0
8 ,7 5 0
8 ,4 1 0
8 ,8 5 0
1 1 ,3 7 0
1 5 ,7 8 0
7 ,9 1 0
10, 300
1 ,8 .8
2, 470
2 ,4 6 0
3, 0 5 0
4 ,2 1 0
4 ,7 4 0
5 ,2 0 0
5 ,3 7 0
5 ,8 9 0
5 ,9 0 0
6 ,6 1 0
1 ,0 .0
1 ,0 .3
1 ,1 .0
1 ,1 .8
1 ,4 .1
1 ,3 .6
1 ,6 .4
1 ,7 .7
3 5 ,9 9 6 .7
3 5 ,4 1 8 .1
33, 3 4 9 .6
3 4 ,6 4 9 .7
3 4 ,6 5 1 .0
3 5 ,0 2 0 .6
3 7 ,5 2 1 .0
4 0 ,7 8 1 .8
4 2 ,1 2 4 .1
4 4 ,7 3 3 .6
44, 8 5 6 .4
5 5 ,7 6 9 .7
6 3 ,0 1 8 .7
E n la s i g u i e n t e t a b la s e p r e s e n t a n r e s u l t a d o s c o m p a r a t i v o s d e l a s c o n c e n t r a c i o ­
n e s d e NO,, e n c i u d a d e s q u e r e p o r t a n t e n e r p r o b l e m a s d e c o n t a m i n a c i ó n d e a i r e .
3 1 .-
quí
s e o b s e r v a q u e l o s d a t o s c o r r e s p o n d i e n t e s a la a t m ó s f e r a d e la C iu d a d d e M é -
ic o
son
c o m p a r a b le s aa q u e llo s p r o v e n ie n t e s d e la s c iu d a d e s d e C h ic a g o y L o s -
A n g e le s .
T a b la 8
E S T U D IO C O M P A R A T IV O D E C O N C E N T R A C IO N D E N 0 2
C IU D A D
ppm
N 02
M é x ic o D .F .
P r o m e d io
0 .0 9
M á x im o
0 .3 8
C h i c a g o , 111.
P r o m e d io
0 .0 4
M á x im o
0.21
L o s A n g e le s , C a l.
’
P ro m e d io
0 .1 5
M á x im o
3 .9 3
) F u e n t e : 1 e r . S im p o s iu m s o b r e l a c o n t a m i n a c i ó n d e l A i r e en l a
C iu d a d d e M é x ic o .
I n s t i t u t o M e x ic a n o d e I n g e n i e r o s Q u ím ic o s $ I M I Q M é x ic o 1 9 6 8 .
32. -
V A R IA B L E S D E L A C O N T A M IN A C IO N
L a C iu d a d d e M é x i c o t i e n e s u p r o p i o s i s t e m a d e v a r i a b l e s c a u s a n t e d e c o n t a m i ­
n a c ió n que e n tr e o t r a s c o s a s ,
h an r e d u c i d o la v i s i b i l i d a d d e 1 2 K m e n 1 9 4 0 a m e n o s
d e 2 K m en 1 970, e s t a s v a r ia b le s , a d e m á s d e la s ya m e n c io n a d a s , d e c o n c e n t r a c ió n
a u to m o tr iz y p o b la c ió n s o n :
1) I n v e r s io n e s d e te m p e r a t u r a .
P o r la n a t u r a l e z a d e l v a l l e , o s e a un a lt i p la n o r o d e a d o p o r m o n t a ñ a s , y e l c a m ­
b i o d r á s t i c o d e t e m p e r a t u r a e n t r e e l d ía y la n o c h e ( 1 5 ° C ) ,
la i n v e r s i ó n d e t e m p e r a ­
t u r a e x i s t e , f o r m a n d o d u r a n t e l a s p r i m e r a s h o r a s d e la m a ñ a n a u n a c a p a d e f r í o s o ­
b r e la a t m ó s f e r a c o n t a m i n a d a d e la c iu d a d .
2) B a ja v e l o c i d a d d e l v i e n t o .
D e b i d o a l a s m o n t a ñ a s q u e r o d e a n e l v a l l e , e l p r o m e d i o d e v e l o c i d a d d e l v ie n t o
e s m e n o r d e 2 m / s e g ( c o n s i d e r a d a c o m o in a d e c u a d a p a r a v e n t i l a c i ó n ) .
3) V i e n t o s p r e v a l e c i e n t e s .
E n la c iu d a d , la d i r e c c i ó n p r e v a l e c i e n t e d e l v ie n t o e s d e N o r t e a S u r ,
c o n la —
d e s v e n t a j a d e q u e la s a r e a s i n d u s t r i a l e s m a s i v a s e s t á n l o c a l i z a d a s e n e l a r e a n o r t e
d e la c i u d a d .
4) E m i s i o n e s d e p o l v o .
E l L a g o d e T e x c o c o co n b a s e s a lit r o s a , e s e l o r ig e n d e l fin o p o lv o que e s a ca —
r r e a d o p o r l o s v i e n t o s p r e v a l e c i e n t e s . T e x c o c o e s t á l o c a l i z a d o t a m b ié n e n e l a r e a n o r t e d e l V a lle d e M é x ic o .
3 3 .5 ) A lt it u d .
L a a lt it u d d e la m e s e t a d e la c iu d a d d e M é x i c o e s d e 2 2 7 0 m e t r o s , e s t o c r e a u n a c o n d i c i ó n e s p e c i a l p a r a c u a l q u i e r c o m b u s t i ó n , p a r t i c u l a r m e n t e a q u e lla r e f e r e n
te a a u t o m ó v ile s e in c in e r a d o r e s .
6 ) C o n c e n t r a c ió n in d u s tr ia l.
E l 3 1 % d e l d e s a r r o l l o i n d u s t r i a l d e la n a c i ó n e s t á l o c a l i z a d o e n e l V a l l e d e -----M é x i c o y , a u n q u e la c e n t r a l i z a c i ó n e s t á s i e n d o d e s a p r o b a d a , la t o t a l r e s t r i c c i ó n
a
n u e v a s in d u s t r i a s n o e s a ú n e f e c t i v a . E l c r e c i m i e n t o d e l d e s a r r o l l o i n d u s t r i a l e x c e
d e a l 7% GNP p r o m e d io . A p r o x im a d a m e n t e 5 0 ,0 0 0 in d u s t r ia s e s tá n s itu a d a s e n e l V a lle ,
y c e r c a de 6 ,0 0 0 c a ld e r a s y q u e m a d o r e s a b ie r t o s o p e r a n s o b r e b a s e s c o n t i­
nuas.
E n e l s i g u ie n t e c a p í t u l o
trógen o.
s e h a b la r á d e lo s e f e c t o s q u e tie n e n l o s ó x id o s d e n i —
CAPITULO III
E F E C T O S D E L O S O X ID O S D E N IT R Ó G E N O
EN E L H O M B R E , A N IM A L E S Y P L A N T A S .
3 5 .-
E FE C T O S DE LA C O N T A M IN A C IO N A T M O S F E R IC A POR NOx.
N o s e d e b e a c e p t a r q u e s e r e p i t a n in g ú n p r o b l e m a a g u d o s i m i l a r a l o s ta n c o n o ­
c id o s de L o n d re s ,
D o n o r a , e t c . ; qu e tu v ie r o n c o n s e c u e n c ia s t r á g ic a s . N o d e b e m o s -
e s p e r a r h a s ta v e r c a s o s c r í t i c o s p a r a a l a r m a r n o s . P o r q u e s i e l p r o b l e m a a g u d o e s ­
a l a r m a n t e , n o l o e s m e n o s e l c r ó n i c o . L a i n c ó g n i t a d e l d a ñ o a l a s a lu d e n f o r m a i n ­
a d v e r tid a , p o r c o n ta m in a n te s h a b itu a le s , a c o n c e n t r a c io n e s b a ja s , y p o r p e r ío d o s —
l a r g o s d e b e in q u ie t a r n o s m u c h o .
P a ra o b te n e r p r u e b a s d e ta le s d a ñ o s ,
g e n e r a lm e n t e m u y c o s t o s o s . En I n g la te r r a
s e r e q u ie r e d e e s tu d io s e x h a u s tiv o s , y —
y E U A ha q u e d a d o p l e n a m e n t e d e m o s t r a ­
d o q u e la c o n t a m i n a c i ó n a t m o s f é r i c a a g r a v a l a s e n f e r m e d a d e s d e l a p a r a t o r e s p i r a t o
r i o y p a r e c e q u e t a m b ié n la c a r d í a c a ,
l l e g a n d o a s e r f a t a l e n l o s d í a s d e in t e n s a —
c o n ta m in a c ió n . A d e m á s , en e s tu d io s r e c ie n t e s ,
p r o p ic ia y a n o e l a g r a v a m ie n to
s e ha v i s t o q u e e l m e d i o u r b a n o —
s i n o la p r o d u c c i ó n d e la b r o n q u i t i s c r ó n i c a , p e r o e s
d i f í c i l s a b e r e l p a p e l q u e d e s e m p e ñ a la c o n t a m i n a c i ó n e n v ir t u d d e o t r o s f a c t o r e s —
qu e a ctú a n e n e s e m e d io , c o m o s o n e l ta b a q u is m o y
la p o b r e z a g e n e r a l . S e h a v i s t o
q u e la m a y o r f r e c u e n c i a d e s í n t o m a s r e s p i r a t o r i o s e s t á e n l o s n i ñ o s , a n c i a n o s y e n ­
f e r m o s c r ó n i c o s d e l a s v í a s r e s p i r a t o r i a s ; e n e l D . F . , e n e l c e n t r o d e l a c iu d a d y e n la c o l o n i a I n d u s t r ia l V a l l e j o ; a m b a s c o n e l e v a d a c o n t a m i n a c i ó n , c o m p a r a t i v a m e n
te c o n l a s z o n a s
que in d ic a r o n m e n o r e s n iv e le s d e c o n ta m in a c ió n .
En a lg u n o s c a s o s
e l m e d io n o s o lo
n o c o n t r a r r e s t r a la a g r e s i v i d a d d e l o s c o n ­
t a m i n a n t e s s in o q u e p e r m i t e s u t r a n s f o r m a c i ó n e n o t r o c o m p u e s t o a ú n m á s n o c i v o .
36. -
N o h a y q u e o l v i d a r s e d e l o s d a ñ o s q u e la c o n t a m i n a c i ó n a t m o s f é r i c a c a u s a a —
l a s p l a n t a s , r e d u c i e n d o su t a m a ñ o ,
c o s e c h a y c a l i d a d d e la m i s m a .
L o s d a ñ o s e n l o s a n i m a l e s s o n l o s q u e m á s s e h a n e s t u d i a d o , y t ie n e n c i e r t a —
s im ilitu d co n lo s e fe c t o s e n e l h o m b r e c o m o e r a d e e s p e r a r s e .
S e s a b e q u e l o s n i v e l e s d e c o n t a m i n a c i ó n a t m o s f é r i c a e n la C iu d a d d e M é x i c o
s o n m u y a lt o s . En l o que r e s p e c t a a lo s ó x id o s d e n itr ó g e n o n o s e e m p e z a r o n a d e ­
t e r m i n a r s in o h a s t a e l a ñ o d e 1 9 7 2 e n u n a m a n e r a s u m a m e n t e i r r e g u l a r , h a c i é n d o ­
s e y a e n f o r m a c o n t in u a d u r a n t e 1 9 7 3 .
P o r ta l m o t iv o , y d e b id o a q u e la s t é c n ic a s d e a n á lis is d e e s t o s n o son lo s u f i ­
c ie n te m e n te c o n fia b le s c o m o s e r ía d e d e s e a r s e , lo s d a to s d e c o n c e n t r a c ió n d e ó x i ­
d o s d e n i t r ó g e n o e n d i f e r e n t e s l u g a r e s d e la c iu d a d n o s e h a n p u b l i c a d o h a s t a la f e ­
ch a.
T A B L A : C O N T A M IN A C IO N D E L A I R E , R E D D E M U E S T R E O D E L V A L L E D E
M E X IC O E N L O R E F E R E N T E A L O S O X ID O S D E N IT R O G E N O E N 1 973.
E S T A C IO N
IN S T A L A D A E N
C O N C E N T R A C IO N D E O X ID O S D E N I­
C e n tro
D o n c e l e s 39
T R O G E N O E X P R E SA D A EN m g /m 3 N 02
ENERO
FEBRERO
M ARZO
4 0 .1
3 7 .5
3 4 .0
V illa O lím p ic a
In su rg e n te s 3496
28. 2
2 9 .0
1 9 .0
V a lle jo
P o n ie n t e 1 4 0 N o . 7 2 0
4 1 .5
3 0 .6
2 9 .0
C e n tra l
C a r p ió 470
3 1 .0
2 9 .7
2 2 .0
C ha p u l t e p e c
A v . C h a p u lte p e c 284
4 3 .4
3 8 .9
2 4 .0
(
*
)
Fuente:
Ur.
E n r i q u e
I n v e s t i g a c i á n
a e
ó.S.A. f
1974.
enere
l e
Márquez
Subsría.
Mayaudón,
de
L
x - a i r e c t o
Mejoramiento
del
r
General
Ambiente
de
-
37. -
E F E C T O S EN E L H O M BRE
L a r e d u c i d a c a n t id a d d e i n f o r m a c i ó n d i s p o n i b l e , r e f e r e n t e a l o s e f e c t o s t ó x i ­
c o s d e N 0 x e n e l h o m b r e , p e r t e n e c e p o r d e s g r a c i a a n i v e l e s m á s a l t o s qu e l o s e n ­
c o n tr a d o s co m u n m e n te en e l a ir e .
A u n qu e l o s ó x id o s d e n itr ó g e n o p o r a h o r a , n o a lc a n c e n n iv e le s p e li g r o s o s , h ay
p r u e b a s a b u n d a n te s d e q u e ,
e l NO
2 pueden
lo s p r o d u c to s d e r e a c c i o n e s fo t o q u ím ic a s in ic ia d a s p o r
a l c a n z a r n i v e l e s p e r j u d i c i a l e s p a r a la v id a h u m a n a .
E X P O S IC IO N E S E X P E R I M E N T A L E S
P e r c e p c i ó n d e l o l o r . - A l g u n o s h o m b r e s e n t r e 2 0 'y 35 a ñ o s d e e d a d f u e r o n e x ­
p u e s t o s a c o n c e n t r a c i o n e s v a r i a b l e s d e NO^. P o c a s p e r s o n a s p e r c i b i e r o n e l o l o r —
in m e d i a t a m e n t e a 0 . 1 2 p p m d e N 0 2 - E n c a m b i o , a 0 . 2 2 p p m la p e r c e p c i ó n f u é i n ­
m e d ia t a e n c a s i la m i t a d d e e l l o s .
F u n c ió n p u l m o n a r . - E n un e s t u d i o , r e p e t i d o v a r i a s v e c e s ,
s e e x p u s ie r o n 6 —
p e r s o n a s s a l u d a b l e s y 4 c o n e n f e r m e d a d p u l m o n a r a c o n c e n t r a c i o n e s d e 0 . 5 a ------3 p p m d e N 0^ d e 2 a 3 h o r a s , p e r o l o s p a r á m e t r o s m e d i d o s n o m o s t r a r o n c a m b i o s
c o n s i s t e n t e s e n la s v í a s r e s p i r a t o r i a s s u p e r i o r e s , r e s p i r a c i ó n u o t r o s s í n t o m a s q u e p u d ie r a n r e l a c i o n a r s e c o n e l NO^.
L a e x p o s i c i ó n d e u n a m e z c l a d e 0 . 5 p p m d e NO
2y
0 .5 pp m de S02 d e p e r s o n a s
s a n a s e n t r e 21 y 3 0 a ñ o s p r o d u j o u n a u m e n t o b i m o d a l e n la r e s i s t e n c i a a l f l u j o i n s p i r a t o r i o y e x p i r a t o r i o . E l p r i m e r a u m e n t o , e l c u a l c o r r e s p o n d i ó a l SO
2 s o lo ,
ocu ­
r r i ó in m e d i a t a m e n t e d e s p u é s d e la e x p o s i c i ó n . E l s e g u n d o a u m e n t o e n l a r e s i s t e n -
3 8 .-
c ia ,
c o r r e s p o n d i ó a l e f e c t o d e NO^ s o l o , o c u r r i ó i n m e d i a t a m e n t e d e s p u é s d e la e x ­
p o s i c i ó n . E l s e g u n d o a u m e n t o e n la r e s i s t e n c i a , c o r r e s p o n d i ó a l e f e c t o d e NC^ s o ­
l o , y fu é m á x i m o 3 0 m i n u t o s d e s p u é s d e la e x p o s i c i ó n .
C a d a e x p o s i c i ó n fu é d e 1 0 m i n u t o s c o n i n t e r v a l o s d e d o s s e m a n a s . L a s p e r s o ­
n a s i n h a l a r o n e l g a s p o r una b o q u i l l a .
E X P O S IC IO N E S O C U P A C I O N A L E S
H a y n u m e r o s a s p o s i b i l i d a d e s p a r a la e x p o s i c i ó n o c u p a c i o n a l a N 0 x> E s t a s i n ­
c lu y e n la m a n u f a c t u r a
d e H N O ,,, H ^SO ^, m i r a c i o n e s ,
s o ld a d u r a d e a r c o e l é c t r i c o y
fo to g r a b a d o , p r in c ip a lm e n te .
S e h an e n c o n t r a d o 4 t i p o s c l í n i c o s d e i n t o x i c a c i ó n d e b i d o a l a s e x p o s i c i o n e s —
o c u p a c i o n a l e s : ( 1 ) i r r i t a n t e ( 2 ) r e v e r s i b l e ( 3 ) s h o c k y (4 ) c o m b i n a c i ó n d e l o s t r e s .
L a e x p o s ic ió n ir r it a n t e s e in ic ia co n ir r it a c ió n d o lo r o s a ,
qu em ad u ras y s o fo - —
c a c i ó n e n p e c h o y g a r g a n t a , t o s v io le n t a y e x p e c t o r a c i ó n a m a r i l l a . E l t i p o r e v e r s i ­
b le ca u sa d is n e a ,
c ia n o s is ,
v ó m ito , v é r t ig o ,
s o m n o le n c ia ,
s e n s a c ió n de i n t o x i c a - -
c ió n , d e s m a y o , p é r d id a d e c o n o c im ie n t o y m e t a h e m o g lo b in e m ia . L a s p e r s o n a s que
s u fr e n e s ta in t o x ic a c ió n n o d e s a r r o lla n e d e m a p u lm o n a r y p u e d e n r e c u p e r a r s e s i s e l e s r e m u e v e a t i e m p o d e la e x p o s i c i ó n . L a s p e r s o n a s c o n i n t o x i c a c i ó n t i p o s h o c k
m u e s t r a n in m e d i a t a m e n t e s í n t o m a s d e a s f i x i a ,
c o n v u l s i o n e s y p a r o r e s p i r a t o r i o ; la
m u e r t e q u iz á s e d e b a a un e s t a n c a m i e n t o e n la c i r c u l a c i ó n p u l m o n a r .
En e l n p o c o m b in a d o ,
sa n d o v é r tig o ,
lo s s ín t o m a s s e d ir ig e n a l s is te m a n e r v io s o c e n t r a l,
ca u
s o m n o l e n c i a y p a s o i n s e g u r o . P u e d e h a b e r c i a n o s i s . D e s p u é s d e una
r e c u p e r a c i ó n a p a r e n t e , p u e d e s e g u i r una d is n e a p r o g r e s i v a ,
e d e m a p u lm o n a r .
c ia n o s is m a rca d a y - -
39.-
C o n r e s p e c t o a l a s e x p o s i c i o n e s o c u p a c i o n a l e s s e h a n r e p o r t a d o a lg u n o s d a ­
to s r e fe r e n t e s a e x p o s ic io n e s d e g a s d e a lm a c e n a m ie n to , en cu a l p u e d e ten er a l ­
t a s c o n c e n t r a c i o n e s d e N C ^. U n h o m b r e m u r i ó 2 0 h o r a s d e s p u é s d e h a b e r s i d o —
e x p u e s t o a e s t e t i p o d e g a s , p o r 5 a 8 m i n u t o s : e n c a m b i o , u na p e r s o n a e x p u e s t a a i m i s m o g a s p o r 2 a 3 m in u t o s p u d o s o b r e v i v i r , p e r o s u f r i ó n e u m o n i t i s a g u d a .
B e c k la k e * y c o l a b o r a d o r e s r e p o r t a r o n l o s p o s i b l e s e f e c t o s a l a r g o p l a z o d e —
u n a e x p o s i c i ó n o c u p a c i o n a l a h u m o s n i t r o s o s , e n un e s t u d i o d e 7 m i n e r o s e x p u e s ­
t o s a c c i d e n t a l m e n t e p o r u n o s m i n u t o s y q u e d e s a r r o l l a r o n e d e m a p u lm o n a r e n p o ­
c a s h o r a s . D u r a n t e a l g u n o s a ñ o s e s t u d i a r o n la f u n c ió n p u l m o n a r d e e s t o s 7 m i n e ­
r o s y la c o m p a r a r o n c o n la d e 16 p e r s o n a s s a n a s .
L o s e f e c t o s e n la m a y o r í a ,f u e r o n una r e d u c c i ó n e n la c a p a c i d a d m á x im a d e r e s p i r a c i ó n y a u m e n t o e n la r e s i s t e n c i a e x p i r a t o r i a . M á s t a r d e , la a l t e r a c i ó n —
f u n c i o n a l fu é c o m ú n a t o d o s l o s p a c i e n t e s ,
q u ie n e s m a n i f e s t a r o n d i s n e a a l h a c e r -
e je r c ic io .
P a r a e x p o s i c i o n e s m o m e n t á n e a s a N 0 2 n o h a y p r u e b a d e q u e o c u r r a a lg ú n d a ­
ño a c o n c e n tr a c io n e s m e n o r e s d e 3 .5 p p m y en c o n s e c u e n c ia ,
s e s u g ie r e c o m o —
C M P ( C o n c e n t r a c i ó n M á x im a P e r m i s i b l e ) 3 . 0 p p m p a r a p e r í o d o s i n f e r i o r e s a l
—
h o r a . P a r a e x p o s i c i o n e s m á s p r o l o n g a d a s , la c o n c e n t r a c i ó n p r o m e d i o n o d e b e —
e x c e d e r de 0 .5 a 1 p p m .
E n a lg u n a s c i u d a d e s d e E s t a d o s U n id o s s e ha o b s e r v a d o un a u m e n t o en la i n ­
c i d e n c i a d e e n f e r m e d a d e s r e s p i r a t o r i a s a g u d a s e n a lg u n a s f a m i l i a s ,
c u a n d o la —
c o n c e n t r a c i ó n e s t u v o e n t r e 0 . 0 6 2 y 0 . 0 9 p p m p o r un p e r í o d o m a y o r d e 6 m e s e s .
( • ) Control
U.S.
Techni que a
Department
of
for Nitrogen
Health,
Oxides
Education
Emissions
and
Welfare.
from
Stationary
Sources.
W a s h i n g t o n , 1 9 70
4 0 .-
A i m i s m o t i e m p o , la f r e c u e n c i a d e b r o n q u i t i s a g u d a e n t r e l o s i n f a n t i l e s y - l o s n iñ o s d e e d a d e s c o l a r a u m e n t ó c u a n d o la c o n c e n t r a c i ó n e s t u v o e n t r e 0 . 0 6 3
y
0 . 0 8 3 p p m p o r un p e r í o d o m a y o r d e 6 m e s e s .
E n la ta b la 1 s e r e s u m e n l o s e f e c t o s m á s s i g n i f i c a t i v o s d e l N 0 2 e n e l h o m —
bre.
O T R O S O X ID O S D E N IT R O G E N O
A u n q u e e n la a t m ó s f e r a e x i s t e n o t r o s ó x i d o s d e n i t r ó g e n o a p a r t e d e NO y d e l N 0 , a q u e l l o s e s t á n p r e s e n t e s e n m u y p e q u e ñ a s c a n t id a d e s y e x c e p t o e l N O, l o s 2
2
d e m á s n o s o n d e i n t e r é s t o x i c o l ó g i c o . A l NO h a s t a a h o r a n o s e l e ha p r e s t a d o m a ­
y o r a t e n c ió n c o m o g a s t ó x i c o ,
su C M P s u g e r i d o e s d e 2 5 p p m .
E l N ^ 0 a c o n c e n t r a c i o n e s d e 8 0 % ( 1 . 4 4 x 10^ m g / m 3) e s un a n a s t é s i c o g e n e r a l
e f e c t iv o . L a in h a la c ió n d e 10 a
20% d e ^ 0
( 1 . 8 x 10^
m g / m 3) p r o p o r c io n a una - -
a n a lg e s ia e f e c t iv a .
E F E C T O S E N L O S A N IM A L E S
E l N 0 2 e je r c e s u s p r i m e r o s e f e c t o s t ó x ic o s en lo s p u lm o n e s .
A c o n c e n t r a c i o n e s m a y o r e s d e 1 0 0 p p m e s l e t a l a la m a y o r í a d e l a s e s p e c i e s a n im a le s y e l 90% d e la s m u e r t e s e s p o r e d e m a p u lm o n a r . L a m o r ta lid a d p u ed e v a r i a r s e , v a r i a n d o la c o n c e n t r a c i ó n d e l NO^, t i e m p o d e e x p o s i c i ó n , la t e m p e r a t u ­
r a y la p r e s e n c i a d e o t r o s o x i d a n t e s . D e la l i t e r a t u r a e x i s t e n t e r e f e r e n t e a e x p e r i
m e n t o s r e a l i z a d o s s e e x t r a c t a la s i g u i e n t e i n f o r m a c i ó n :
41.-
F u n c i ó n p u l m o n a r . - L a s e x p o s i c i o n e s a c o r t o t i e m p o a c o n c e n t r a c i o n e s le t a —
l e s d e N 0 2 h a n p r o d u c i d o c a m b i o s m o m e n t á n e o s e n la f u n c i ó n p u l m o n a r d e l o s a n i ­
m a le s .
S e o b s e r v ó un a u m e n t o e n e l r i t m o r e s p i r a t o r i o y u na d i s m i n u c i ó n e n l o s v o l ú ­
m e n e s in s p ir a d o s y e x p ir a d o s .
2 a 9 ppm de N 02
E n m o n o s a r d i l l a q u e r e s p i r a r o n c o n t in u a m e n t e d e -
d e s a r r o l l a r o n t a q u ip n e a ,
la c u a l ha p e r s i s t i d o p o r c a s i d o s a ñ o s .
L o s r a t o n e s c o n t in u a m e n t e e x p u e s t o s a 0 . 8 p p m d e N 0 2 m a n t u v i e r o n u n a u m e n
t o d e l 20% e n la f r e c u e n c i a r e s p i r a t o r i a to d a s u v id a .
M e t a b o l i s m o . - S e a l t e r ó la e s t r u c t u r a d e la e la s t i n a y e l c o l á g e n o p u l m o n a r d e c o n e j o s e x p u e s t o s a 1 p p m d e NO^
d e 1 a 4 h o ra s, p e r o r e g r e s ó a esta d o n o r - ~
m a l e n 24 h o r a s . S e o b s e r v a r o n c a m b i o s s i m i l a r e s e n c o n e j o s e x p u e s t o s a 0 . 25 - p p m 4 h o r a s d i a r i a s , p o r 6 d í a s , p e r o la r e c u p e r a c i ó n s e r e t a r d ó y p e r s i s t i ó a l —
gún dañ o d e s p u é s de 8 d ía s .
S e ha s u g e r i d o q u e la a c t i v i d a d m e t a b ó l i c a d e l t e j i d o —
p u l m o n a r s e r e d u c e d e s p u é s d e la e x p o s i c i ó n .
P a t o l o g í a . - S e h an o b s e r v a d o l e s i o n e s p a t o l ó g i c a s en l o s p u l m o n e s d e l o s a n i —
m a le s e x p u e s to s a l N 02 -
A 1 pp m d e N 02 p o r 1 h ora ó 0 .5 pp m p o r 4 h o r a s ,
la s c é lu la s d e lo s p u lm o —
n e s d e r a t a s p e r d i e r o n s u g r a n u l a c i ó n , e s t o ta l v e z s e a e l p r i n c i p i o d e u na r e a c c i ó n
i n f l a m a t o r i a a g u d a . E s t a s c é l u l a s r e g r e s a r o n a la n o r m a l i d a d 2 4 h o r a s d e s p u é s .
Se e n c o n tr a r o n d a ñ o s m á s s e r i o s e n lo s p u lm o n e s d e m o n o s -a r d illa e x p u e s t o s p o r 2 h o r a s d e 10 a 5 0 p p m .
42. -
C a m b io s c r ó n i c o s . - C i e r t o s c a m b io s p a t o ló g ic o s o b s e r v a d o s en a n im a le s d e s ­
p u é s d e la e x p o s i c i ó n e x p e r i m e n t a l a NO^ s o n s i m i l a r e s a l o s c a m b i o s q u e o c u r r e n
e n la p a t o g é n e s i s d e e n f e r m e d a d c r ó n i c a o b s t r u c t i v a p u l m o n a r e n e l h o m b r e , l a s e x p o s i c i o n e s a b a jo n iv e l d e e s t e c o n t a m i n a n t e p u e d e n j u g a r u n p a p e l i m p o r t a n t e e n
e l d e s a r r o l l o d e a lg u n a e n f e r m e d a d c r ó n i c a p u l m o n a r .
L a s r a t a s e x p u e s t a s a NO
2 por
tod a su v id a ,
tu v ie r o n m e n o s c i l i o s ,
m enos —
a r r u g a s e n su e p i t e l i o b r o n q u i o l a r .
L o s r a to n e s e x p u e s to s a 0 .5 p p m d e N O j en p r o g r a m a s d e 6 ,1 8 , y 24 h o r a s —
d i a r i a s d e 3 a 12 m e s e s , h an d e m o s t r a d o q u e a u m e n t a e l t a m a ñ o d e l a l v e o l o . A d e ­
m á s d e la i n f l a m a c i ó n d e l e p i t e l i o b r o n q u i o l a r ,
l a s v ía s r e s p i r a t o r i a s d i s t a l e s ,
c o n tina r e d u c c i ó n d e l d i á m e t r o d e
s u g ir ie r o n e l d e s a r r o l l o d e l e n fis e m a lo c a l p r im a
r io .
S u s c e p t i b i l i d a d a la i n f e c c i ó n . - L a e x p o s i c i ó n d e r a t o n e s ,
al
sabu esos y m onos -
N 0^ l o s v u e lv e m á s s u s c e p t i b l e s a i n f e c c i o n e s b a c t e r i a n a s d e in flu e n z a y n e u —
'f n o n ía . E s t o s e ha d e m o s t r a d o p o r e l i n c r e m e n t o e n la m o r t a l i d a d , r e d u c c i ó n y —
t i e m p o d e v id a y u na r e d u c c i ó n e n la c a p a c i d a d d e d e f e n s a c o n t r a a g e n t e s i n f e c c i o
s o s d e lo s p u lm o n e s .
L o s m o n o s - a r d i l l a e x p u e s t o s a 10 p p m p o r 2 h o r a s , q u e f u e r o n i n f e c t a d o s c o n
K -p n e u m o n ia e , r e t u v ie r o n e l a g e n te i n f e c c i o s o e n lo s p u lm o n e s p o r m u ch o t ie m p o ;
a c o n c e n t r a c i o n e s m a y o r e s a u m e n t a su m o r t a l i d a d .
E n e s t u d i o s c o n r a t o n e s , o c u r r i ó un a u m e n t o s i g n i f i c a n t e e n la s u s c e p t i b i l i d a d
a la i n f e c c i ó n d e s p u é s d e e x p o s i c i o n e s c o n t in u a s d i a r i a s a 0 . 5 p p m d e NO
2 por
3 -
4 3 .-
m eses.
E fe c to s s is te m á tic o s . - La
in h a la c ió n d e N 0
2 puede
p r o d u c ir e fe c t o s s is te m á ti
e o s . g e n e r a lm e n te s e c u n d a r io s a a q u e llo s p r o d u c id o s e n lo s p u lm o n e s .
L a e x p o s i c i ó n d e r a t o n e s d e 1 . 3 p p m d e 15 a 1 7 m e s e s ha s i d o a s o c i a d o c o n —
p é r d id a d e p e s o .
L o s r a t o n e s y m o n o s e x p u e s t o s a 2 p p m d e NO
2 por
tr e s se m a n a s e x h ib ie r o n -
p o l i c i t e m i a m a r c a d a . S e d e t e c t ó un a u m e n t o e n la m e t a h e m o g l o b i n a d e la s a n g r e d e v a r i a s e s p e c i e s e x p u e s t a s a c o n c e n t r a c i o n e s m a y o r e s d e 7 0 p p m d e NO^ p o r - una h o r a .
E n la t a b la 2 s e r e s u m e n l o s e f e c t o s m á s s i g n i f i c a t i v o s d e l NO y N 0
2 en
lo s -
a n im a le s .
E F E C T O S EN LA S PL A N TA S
M u ch a s c l a s e s d e p la n ta s d e s a r r o lla n le s io n e s a g u d a s e n la s h o ja s cu a n d o —
s o n e x p u e s t a s a c o n c e n t r a c i o n e s d e NO^ m a y o r e s q u e 25 p p m p a r a un p e r í o d o d e 1 h o r a . A t r a v é s d e l a s c a r a c t e r í s t i c a s p a r a c a d a p la n t a ,
la s le s io n e s son d i f í c i ­
le s de d is t in g u ir d e d a ñ o s s im il a r e s c a u s a d o s p o r SO ^. E l h e c h o d e qu e la s h o ja s
0
m u y j ó v e n e s y la s m a d u r a s s e a n m á s r e s i s t e n t e s a l N ^ q u e a q u e l l a s q u e e s t á n c r e c i e n d o r á p i d a m e n t e p u e d e s u m i n i s t r a r u na a y u d a e n la i d e n t i f i c a c i ó n d e l o s d a
ñ o s d e l NO
2
.
B a jo c o n d i c i o n e s d e c r e c i m i e n t o c o n t r o l a d o , e l v a l o r m í n i m o d e d a ñ o d e l —
N
02 ( n i v e l
q u e d a ñ a e l 5 % d e l a r e a d e la h o ja ) p a r a c i e r t a s p la n t a s s e n s i t i v a s e s -
44. -
4 a
8 ppm
p o r 1 h o r a . A u m e n t a n d o la d u r a c i ó n d e la e x p o s i c i ó n d i s m i n u y e e s t a —
c o n c e n t r a c i ó n m ín im a c o n u n a r e l a c i ó n g e n e r a l t i e m p o - c o n c e n t r a c i ó n e n e l c u a l 2 . 3 a 3 . 5 p p m d e NO^ a d m i n i s t r a d o a p la n t a s s e n s i t i v a s p o r
d e NO^ p o r 48 h o r a s ,
c a u s a d a ñ o a la s
8a
21 h o r a s ó 1 p p m
h o ja s .
L a f u m i g a c i ó n c o n t in u a c o n 0 . 5 p p m d e N 0
2 por
35 d í a s d i ó c o m o r e s u l t a d o -
la c a íd a d e l a s h o j a s y c l o r o s i s e n c í t r i c o s p e r o n o s e d e s a r r o l l a r o n l e s i o n e s n e c r ó tic a s .
L o s e f e c t o s d e la e x p o s i c i ó n a b a j o s n i v e l e s d e N 0
2 para
p e r ío d o s la r g o s son
m e n o s e v i d e n t e s . E s t u d i o s r e c i e n t e m e n t e t e r m i n a d o s s u g i e r e n q u e 0 . 25 p p m d e N
02 o
m e n o s s u m i n i s t r a d o c o n t in u a m e n t e p o r 8 m e s e s , a u m e n t a r o n la c a íd a d e -
l a s h o j a s y r e d u j e r o n la c o s e c h a
d e n a r a n ja s in s e m i l l a .
E l g r a d o d e dañ o d e c o n c e n t r a c io n e s a t m o s fé r ic a s m á s b a ja s d e N 0
2 aú n
no -
son d e te rm in a d o s .
E f e c t o s c r ó n i c o s m u y l e v e s r e s u l t a r o n d e la f u m i g a c i ó n d e p la n t a s d e f r i j o l p i n t o c o n 0 . 3 p p m y d e p la n t a s d e t o m a t e c o n 0 . 1 5 a 0 . 26 p p m d e N 0 2 . E s t o s d a ­
t o s da n u na id e a d e l o s e f e c t o s p o s i b l e s d e a l t a s c o n c e n t r a c i o n e s a m b i e n t a l e s p e r
s i s te n te s .
L a lim it a d a i n f o r m a c i ó n d e la e f e c t i v i d a d d e l NO e n la r e d u c c i ó n a p a r e n t e d e
la f o t o s í n t e s i s i n d ic a q u e r e d u c i r í a e l c r e c i m i e n t o d e l a s p l a n t a s s i l a s c o n c e n t r a
c i o n e s c o m p r e n d i d a s e n t r e 2 a 4 p p m p e r s i s t i e r a n c o n t in u a m e n t e .
L o s d a to s d is p o n ib le s c o n r e s p e c t o a lo s d a ñ o s c a u s a d o s a c i e r t a s p la n ta s —
4 5 .-
s e n s it iv a s s o m e t id a s a e x p o s ic io n e s d e
NO
2
y NO e n l a b o r a t o r i o d e l o s E U A s e —
e n c u e n t r a e n l a t a b la 3 .
L a i m p o r t a n c i a d e l o s Ó x id o s d e n i t r ó g e n o p o s i b l e m e n t e f u é r e f e r i d a p o r p r i ­
m e r a v e z h a c e 2 0 a ñ o s en C a lif o r n i a c u a n d o s e d e m o s t r ó q u e te n fa n e f e c t o s a d v e r
s o s en la s p la n ta s .
L a e v id e n c ia d e d a ñ o a p la n ta s ; r e s u lt a n t e d e la e x p o s ic ió n d ir e c t a d e N 0 X en
la a t m ó s f e r a s e c o n f i r m a c o m u n m e n t e e n l a s a r e a s p r ó x i m a s a l a s f u e n t e s i n d u s ­
tr ia le s e s p e c ífic a s .
NO
2
P o r e je m p lo s e ha o b s e r v a d o e l dañ o d e lo s a lto s n iv e le s d e -
3
a m b i e n t a l e s c e r c a d e l a s p la n t a s d e HNO .
L o s e f e c t o s d ir e c t o s d e b id o s a l
NO y o t r o s ó x i d o s d e n i t r ó g e n o a ú n n o h a n s i d o d e t e r m i n a d o s e n e l c a m p o .
T a b la
EFECTO
1 : EFECTOS DEL N02 EN £ L HOMBRE.
CONCo
ppm
DURACION
A u m e n to fie l a f r e c u e n c i a
f ' -ru in d a d e s r i s p i r a t o
” i a s a o - u d ? s ,p n f a m i l i a s .
0 .0 6 2
a
0 .1 0 9
A u m e n to d e l a f r e c u e n c i a
de b r o n o u it is en in fa n te s
v n ñ o s de ed^ d e s c o la r .
O c0P>?
O .O ÍP
3 años.
C o n c e n t r a c i ó n m ín im a de
p e r c e p c ió n a l o l f a t o .
0 .1 2 0
--------
5 „0 0 n
10 m in .
A u m e n t- l a r e s i s t e n c i a de
l o s p a s a j e s a e r e o s de 5/5
p e r d o n a s . A u m e n t o ” i " d i o de
9?
&
2
a
3
años
?
a
%
1 0 .0 0 0
c e p r e s e n t a n s ín t o m a s c a r a c t e r í s t i c o r de f i b r o s i s
p u lm o n a r y e - p fis e m a .
4 0 o000
G ra d o s d iv e r s o s de b r o n o u i o l i t i s v b ^ o n c o n e u m o n ía
c o n r e c u p e r a c i ó n c o m t ) le t 3 0
pe, 000
°a
7 5 cOOO
a
COMENTARIO
ri2 F r,R ü \ C I A
E s tu d io
e n C h a tta n o o g * ’ ,6
m eses.
C o n c e n t r a c ió n m e d ia
E s tu d io
en C h ^ tta n o o ^ - ,fi
T'S S&S •
C o n c e n t r a c ió n
P e r c e n c ió n
m ^ d io
in m e d ia ta .
M o m e r t á r e o , e l a u m e n to m £
x im o s e r e g i s t r ó 30 m m u
t o s d e s n u é s de l a e x p o s T
c ió n .
V
r,
(1°3 1)
F n r p h y , S n P~
( iq w j .)
P a u l, V i.
F re n n
D.
&
(10 ^ 1)
H p n r y , E h r ic h
B l^ ir
( '1Q|^0 )
&
V o r O o t - t - ir p e n , ’ .
V
V
F lu r y
(^
E l t ie m p o d e r e c u p e r a
c ió n ae la s ^ p e rs o n a s e ' p u e s ta s
fu é
m uy v a r ia b le .
V a r ia b le .
G r-'.ys o n , R .
\
p.
( 1 Q56)
47. T a b l^
2 : EFECTOS R EPRESEN TATIVO S D E I NO? EN LOS A N IM A L E S .
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COMENTARIO
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D is m i n u c i ó n e n p o s o s e c o , a u m e n t o e n e l c o n t e
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D is m in u y e e l p e s o s e c o y e l a r e a d e l a s h o ja s ,a u m e n to de c l o r o f i l a , r e d u c c ió n de l a c u r
v a t u r a d e l a s h o ja s »
~
49.-
C A P IT U L O
IV
M E J O R A M I E N T O D E L A C O M B U S T IO N E N U N G E N E R A D O R
DF. V A P O R P A R A R E D U C I R L A S E M I S I O N E S D E O X I D O S
D E N IT R O G E N O
*******************************************************
5 0 .-
M E J O R A M I E N T O D E L A C O M B U S T I O N E N UN G E N E R A D O R D E V A P O R
P A R A R E D U C I R L A S E M IS IO N E S D E L O S O X ID O S D E N I T R O G E N O .
A n te la i m p o s i b i l i d a d d e d a r s o l u c i o n e s a p l i c a b l e s a c u a l q u i e r fu e n t e d e e m i ­
s i ó n p a r a q u e r e d u z c a n s u s e m i s i o n e s d e ó x i d o s d e n i t r ó g e n o , y a q u e d i c h a s fu e n ­
t e s s o n m u ch a s y m u y d if e r e n t e s e n tr e s i ; e n e s t e c a p ít u lo s e s u g e r ir á n a lg u n a s f o r m a s q u e p u e d e n h a c e r p o s i b l e q u e s e r e d u z c a la p r o d u c c i ó n d e e s t o s ó x i d o s e n
un g e n e r a d o r d e v a p o r .
C o m o y a s e m e n c i o n ó a n t e r i o r m e n t e , e s p o s i b l e q u e a lg u n a s d e la s s o l u c i o - n e s qu e a q u í s e a n ota n p u ed a n in c r e m e n t a r e n c ie r t o g r a d o la s e m i s io n e s d e o t r o s
c o n t a m i n a n t e s ; e n e s t o s c a s o s , d e s d e l u e g o , h a b r á q u e h a c e r s e un e s t u d i o p a r a —
d a r p r io r id a d e s a la s f o r m a s d e c o n t r o l.
P ara e n te n d e r m e jo r e s t a s f o r m a s d e c o n t r o l, e s c o n v e n ie n te h a b la r un p o c o r e s p e c t o a l o s tip o s d e g e n e r a d o r e s d e v a p o r q u e e x is t e n , a s í c o m o d e su f o r m a d e o p e r a c ió n .
G E N E R A D O R E S DE VAPOR
G e n e r a d o r d e v a p o r e s u n c o n ju n t o d e a p a r a t o s d e s t i n a d o s a la p r o d u c c i ó n d e
v a p o r p a r a u s o s in d u s t r ia le s , p a r a c a le f a c c ió n , e t c . E l líq u id o g e n e r a lm e n t e e m ­
p l e a d o en la p r o d u c c i ó n d e v a p o r e s a g u a .
S e p u e d e n u s a r o t r a s s u b s t a n c i a s p a r a la p r o d u c c i ó n d e v a p o r ,
la q u e m á s -
s e u s a e s e l a g u a , p o r e n c o n t r a r s e a l a d i s p o s i c i ó n en la m a y o r f a d e l o s l u g a r e s
a un p r e c i o a c c e s i b l e .
51. -
L a s p a r t e s e s c e n c ia le s d e un g e n e r a d o r de v a p o r s o n : h o r n o y c a ld e r a ; p e r o
lo s g e n e r a d o r e s m o d e rn o s con sta n d e m u ch o s o tr o s a p a ra to s.
E n e l h o r n o s e p r o d u c e la c o m b u s t i ó n d e l c o m b u s t i b l e ,
e le v á n d o s e c o n s id e r a
b l e m e n t e la t e m p e r a t u r a d e l o s g a s e s d e c o m b u s t i ó n .
E l c a l o r d e l c o m b u s t i b l e p a s a a la c a l d e r a , p o r r a d i a c i ó n y c o n v e c c i ó n , p r o
d u c i é n d o s e la e b u l l i c i ó n d e l a g u a .
E n la f i g . s i g u i e n t e s e m u e s t r a u n g e n e r a d o r d e v a p o r d e l o s m á s s e n c i l l o s .
( 1 ) H o r n o e n d o n d e s e p r o d u c e la c o m b u s t i ó n d e l c o m b u s t i b l e ,
s e r p e tr ó le o , g a s ,
que p u ed e -
c a r b ó n , e t c . ( 2 ) e s la c a l d e r a p r o p i a m e n t e d i c h a , e n d o n d e -
e s tá e l agua p o r v a p o r iz a r .
L o s g a s e s d e l h o rn o p a sa n p o r e l in t e r io r de lo s tu b o s ( 3 ),
y s a l e n p o r la -
c h im e n e a ( 4 ) .
U n tu b o d e v i d r i o l l a m a d o n i v e l ( 5 ) n o s p e r m i t e v i g i l a r
a g u a e n la c a l d e r a . P a r a v i g i l a r q u e la p r e s i ó n e n la c a l d e r a
que hayas u fic ie n te
perm an ezca c o n s --
ta n te s e c u e n ta c o n m a n ó m e t r o ( 6 ) .
( 7 ) V á lv u la d e s e g u r i d a d q u e s e a b r e a u t o m á t i c a m e n t e d e j a n d o e s c a p a r v a ­
p o r c u a n d o la p r e s i ó n p a s a d e c i e r t o v a l o r c o n s i d e r a d o c o m o e l m á x i m o s e g u r o .
( 8 ) s a lid a d e l v a p o r h a c ia la s m á q u in a s ,
la p la n t a , e t c .
( 9 ) a l i m e n t a c i ó n d e a g u a a la c a l d e r a .
(1 0 )
p u erta p o r d o n d e s e in tr o d u c e e l c o m b u s tib le a l h o r n o .
52
-
53. -
(1 1 ) p a r r illa d o n d e s e c o lo c a e l c o m b u s tib le s ó lid o .
( 1 2 ) c á m a r a d e c e n i z a s c o n su p u e r t a d e l i m p i e z a , ( 1 3 )
( 1 4 ) v á lv u la p a r a p u r g a r la c a l d e r a ; e s d e c i r , p a r a s a c a r p e r i ó d i c a m e n t e l o s
s e d im e n to s fo r m a d o s .
( 1 5 ) p u e r t a s d e a c c e s o a l i n t e r i o r d e la c a l d e r a , p a r a su l i m p i e z a .
E s im p o r ta n te h a c e r c o n s t a r que e s m u y co m ú n d a r e l n o m b r e d e c a ld e r a a to d o e l g e n e r a d o r de v a p o r.
L o s g e n e r a d o r e s d e v a p o r p u e d e n c l a s i f i c a r s e d e a c u e r d o a la c a l d e r a . L a s c a l d e r a s s e d i v id e n e n d o s g r a n d e s g r u p o s q u e s o n :
C a ld e r a s d e tu b o s d e h u m o y
C a ld e r a s d e tu b os d e a g u a .
E n la s p r i m e r a s ,
l o s g a s e s d e c o m b u s t i ó n p a s a n p o r e l i n t e r i o r d e u n o s tu —
b o s , y e l agua p o r e l e x t e r io r d e lo s m is m o s .
En la s c a ld e r a s d e tu b os d e a g u a , e l agua p a sa p o r e l in t e r io r d e lo s tu b o s , y
lo s g a s e s d e c o m b u s tió n p o r e l e x t e r i o r .
L a s c a ld e r a s d e tu b os d e h u m o s e u sa n p a ra c a p a c id a d e s y p r e s io n e s p e q u e —
ñ a s, m ie n t r a s que la s c a ld e r a s d e tu b o s d e agua s e e m p le a n p a r a c a p a c id a d e s y —
p r e s io n e s m a y o re s.
E l m é to d o p a ra q u e m a r e l c o m b u s tib le en e l h o r n o , e s o t r o m é to d o de c l a s i ­
f i c a r lo s g e n e r a d o r e s d e v a p o r . E l m é to d o m á s co m ú n c o n s is t e en u s a r q u e m a d o ­
5 4 .-
r e s h o r i z o n t a l e s e s una o d o s p a r e d e s o p u e s t a s d e l h o r n o ; e s t e m é t o d o e s g e n e r a l
m e n t e u s a d o p a r a u n id a d e s d e t a m a ñ o m e d i o . L o s q u e m a d o r e s d e t i p o t u r b u l e n t o d a n una lla m a c o r t a y d e a lta t e m p e r a t u r a . L o s q u e m a d o r e s v e r t i c a l e s i n s t a l a d o s
e n , o c e r c a d e la p a r t e s u p e r i o r d e l h o r n o ,
s e u s a n c u a n d o s e d e s e a un g r a n r e c o
r r i d o d e la f la m a o c u a n d o s e n e c e s i t a u n a a lt a t e m p e r a t u r a e n e l p i s o d e l h o r n o a f i n d e f u n d i r la e s c o r i a . P a r a h o r n o s d e g r a n t a m a ñ o s e h a p o p u l a r i z a d o e l u s o d e q u e m a d o r e s ta n g e n c ia le s lo c a liz a d o s e n la s c u a tr o e s q u in a s d e l h o r n o d e m o d o
ta l q u e f o r m e n un r e m o l i n o d e f u e g o .
P R IN C IP IO S G E N E R A L E S D E U N A B U E N A C O M B U S T IO N
P a r a t e n e r una b u e n a c o m b u s t i ó n e n e l h o r n o d e b e a t e n d e r s e p r i n c i p a l m e n t e a lo s p u n to s s ig u ie n t e s :
1 A i r e . - E l a i r e d e la c o m b u s t i ó n d e b e s e r p r o p o r c i o n a d o a l h o r n o e n c a n t i ­
d a d e s s u fic ie n te s , d e a c u e r d o a p r u e b a s qu e s e hayan r e a liz a d o .
n o s a i r e q u e e l n e c e s a r i o la c o m b u s t i ó n s e r á i n c o m p l e t a .
gran d e,
Si s e e m p l e a m e
Si s e e m p l e a un e x c e s o
s e te n d r á n m a y o r e s p é r d i d a s p o r q u e l o s g a s e s d e la c o m b u s t i ó n s a l e n —
p o r la c h im e n e a a u na t e m p e r a t u r a m a y o r q u e la a m b i e n t e .
2 M e z c la . - E l a ir e d e b e m e z c la r s e p e r fe c ta m e n te co n e l c o m b u s tib le ; d e —
o t r o m o d o h a b r ía p a r t í c u l a s d e e s t e ú l t i m o q u e n o s e q u e m e n p o r n o t e n e r o p o r t u ­
n id a d d e e n t r a r e n c o n t a c t o c o n e l a i r e .
3 T e m p e r a t u r a . - P a ra q u e la c o m b u s t i ó n te n g a lu g a r e s n e c e s a r i o q u e e l c o m
b u s t i b l e e s t é a una t e m p e r a t u r a m á s a lt a q u e la l l a m a d a t e m p e r a t u r a d e c o m b u s -
5 5 .-
tión del m ism o.
Si e l h o r n o o a lg u n a s d e s u s p a r t e s e s t á n a m e n o r t e m p e r a t u r a q u e la d e l - c o m b u s tib le ,
la c o m b u s t i ó n s e r á i n c o m p l e t a .
M ie n t r a s q u e l o s g a s e s d e c o m b u s t i ó n s e a n l u m i n o s o s q u i e r e d e c i r q u e la - c o m b u s t i ó n n o ha t e r m i n a d o ; p o r e s t a r a z ó n l a s l l a m a s d e l h o r n o n o d e b e n t o c a r ­
l a s p a r e d e s f r í a s d e la c a l d e r a p o r q u e
d i c h a s p a r e d e s b a ja r á n la t e m p e r a t u r a d e
l o s g a s e s a n t e s d e q u e la c o m b u s t i ó n t e r m i n e .
4 T i e m p o . - L a c o m b u s t i ó n e n e l h o r n o n o e s in s t a n t á n e a ; t o m a c i e r t o t i e m p o
p a r a e fe c t u a r s e y a n te s d e d ic h o tie m p o n o d e b e n p a s a r lo s g a s e s e n tr e lo s tu b o s
d e la c a l d e r a p o r q u e s e e n f r í a p o r a b a j o d e su t e m p e r a t u r a d e c o m b u s t i ó n y e s t a ­
s e in te r r u m p ir á a n te s d e t ie m p o .
E x is t e n p r o c e d im ie n t o s d e d is e ñ o d e l h o r n o p a ra lo g r a r q u e lo s g a s e s r e c o ­
r r a n una t r a y e c t o r i a
s u fic ie n te m e n t e la r g a a n te s d e e n t r a r e n c o n t a c t o co n l o s —
t u b o s d e la c a l d e r a .
M A N E R A C O M O S E E F E C T U A L A C O M B U S T IO N E N U N H O R N O
L a c o m b u s tió n , c u a lq u ie r a q u e se a e l s is t e m a e m p le a d o tie n e lu g a r d e l m o ­
d o s ig u ie n t e ;
I.
- L a h um edad y lo s h id r o c a r b u r o s lig e r o s s e d e sp re n d e n d el c o m b u s tib le -
a l m i s m o t i e m p o q u e e m p i e z a a a u m e n t a r su t e m p e r a t u r a d e b i d o a l a s r a d i a c i o ­
n e s d e l r e s t o d e l c o m b u s t ib le ya c a lie n t e .
56.2. -
E l c a r b ó n f i j o s e q u e m a a C O e m p l e a n d o p a r t e d e l a i r e d e la c o m b u s t i ó n .
E s t a p o r c i ó n d e a i r e s e lla m a a i r e p r i m a r i o .
3 . - E l C O , e l h i d r ó g e n o l i b r e y l o s h i d r o c a r b u r o s l i g e r o s s e o x id a n a C O
2
H O, S 0 2 , NO, e t c . , e m p l e a n d o p a r a e l l o e l r e s t o d e l a i r e ,
2y
lla m a d o a ir e s e cu n d a
r io .
4 . - L o q u e n o e s c o m b u s t i b l e c o n s t i t u y e la c e n i z a y h a y q u e s a c a r l a d e l h o r ­
no.
E l a i r e d e la c o m b u s t i ó n s e d i v i d e e n d o s p a r t e s p a r a f o r m a r e l a i r e p r i m a ­
r io y e l a ir e s e c u n d a r io .
F O R M A C I O N D E L O S O X I D O S D E N IT R O G E N O E N L A C O M B U S T IO N
En c o n tr a s te c o n lo s ó x id o s d e a z u fr e en lo s g a s e s d e c o m b u s tió n , que e s tá n r e l a c i o n a d o s d i r e c t a m e n t e a l c o n t e n i d o d e a z u f r e e n e l c o m b u s t i b l e ; la m a y o r p a r
t e d e l a s e m i s i o n e s d e ó x i d o s d e n i t r ó g e n o e s e l r e s u l t a d o d i r e c t o d e la r e a c c i ó n
d e l n itr ó g e n o y o x íg e n o p r e s e n t e s e n e l a r r e d e c o m b u s tió n a a lta s te m p e r a t u r a s d e fla m a . E n lo s c á lc u lo s o r d i n a r i o s d e c o m b u s tió n e s c o s t u m b r e s u p o n e r q u e e l
n itr ó g e n o en e l a ir e d e c o m b u s t ió n e s in n e r te y no r e a c c i o n a .
D e s d e e l p u n to d e -
v is t a d e la a c t i v id a d q u í m i c a , e l n i t r ó g e n o e s un e l e m e n t o r e l a t i v a m e n t e i n n e r t e ;
s in e m b a r g o , una m e z c l a d e n i t r ó g e n o y o x í g e n o s u j e t o s a l a s a l t a s t e m p e r a t u r a s
d e un h o r n o ( 2 , 8 0 0 a 4 , 0 0 0 ° F ) r e a c c i o n a r á n p a r a p r o d u c i r u n a c a n t id a d s i g n i f i —
c a n t e d e NO, d e a c u e r d o a la r e a c c i ó n :
N2
+
°2
2 NO
5 7 .-
P a r a e s t a r e a c c i ó n , l a s c o n d i c i o n e s t e r m o d i n á m i c a s i n d ic a n q u e u n a u m e n t o
d e la t e m p e r a t u r a f a v o r e c e la f o r m a c i ó n d e NO f a c i l i t a d o q u e s e a l c a n c e e l e q u i ­
l i b r i o q u í m i c o . S in e m b a r g o , e n u na s i t u a c i ó n p r á c t i c a n o s e a l c a n z a n l a s condi^
c io n e s d e e q u ilib r io y d e b e n d e t o m a r s e en cu en ta la s v e lo c id a d e s d e f o r m a c i ó n y d e d e s c o m p o s i c i ó n . E n la p r á c t i c a s e f o r m a
m en os de
1% d e
E s tu d io s —
e s p e c t r o g r á f i c o s h an i n d i c a d o q u e c a s i t o d o s l o s ó x i d o s d e n i t r ó g e n o e n e l f l u j o d e g a s d e una c a l d e r a e s t á n p r e s e n t e s c o m o NO, c o n u na p r o p o r c i ó n p e q u e ñ a d e -
2
NO . E s la s u b s e c u e n t e o x i d a c i ó n d e l NO a N 0 2 e n la a t m ó s f e r a la q u e c a u s a ta n
to s p r o b le m a s .
A ca u sa d e que e l p r o c e s o d e fo r m a c ió n e s v e rd a d e ra m e n te c o m p lic a d o ,
es
d i f í c i l p r e d e c i r q u e c a n t id a d d e N 0 x s e f o r m a r á e n una c a l d e r a .
F A C T O R E S Q U E A F E C T A N L A F O R M A C I O N D E N O x.
C o m o y a s e d i j o , la c o n c e n t r a c i ó n d e NOx e n e l f l u j o d e g a s d e u n a c a l d e r a d e p e n d e d e u na m u lt itu d d e f a c t o r e s i n v o l u c r a d o s e n e l d i s e ñ o a d e m á s d e l a s c o n
d ic io n e s d e o p e r a c ió n . Pueden h a c e r s e g e n e r a liz a c io n e s o b s e r v a n d o lo s e f e c t o s d e e s t a s v a r i a b l e s , p e r o a lg u n o s e s t u d i o s h an d e m o s t r a d o q u e n o s e p u e d e p r e ­
d e c i r e l n iv e l e x a c t o d e l a s e m i s i o n e s d e una u n id a d d e t e r m i n a d a .
L a s t é c n i c a s d e m o d i f i c a c i ó n d e la c o m b u s t i ó n p r o p u e s t a s p a r a b a j a r e l n i ­
v e l d e l a s e m i s i o n e s d e NO x p u e d e n d i v i d i r s e e n d o s a m p l i a s c a t e g o r í a s .
p r im e r a c a te g o r ía d e e s ta s t é c n ic a s ,
E n la -
s e m o d ific a n la s c o n d ic io n e s d e o p e r a c ió n
e n e l p r o c e s o d e c o m b u s t i ó n d e c o m b u s t i b l e s f ó s i l e s . E n la s e g u n d a c a t e g o r í a , p u e d e n e m p l e a r s e l a s m o d i f i c a c i o n e s e n e l d i s e ñ o d e e q u i p o p a r a r e d u c i r la s —
e m i s i o n e s d e N O x. A l g u n o s d e l o s d i s e ñ o s y c o n d i c i o n e s d e o p e r a c i ó n q u e d i s m i
58. -
n u yen la s e m is io n e s d e NOx p o d r ía n te n d e r a in c r e m e n ta r la s e m i s io n e s d e o t r o s
co n ta m in a n te s y d is m in u ir
la e f i c i e n c i a d e l c o m b u s t i b l e .
M O D IF IC A C IO N E S D E O P E R A C IO N
C O M B U S T IB L E Y M E T O D O D E C O M B U S T IO N
D o s d e l o s f a c t o r e s m á s i m p o r t a n t e s q u e a f e c t a n la p r o d u c c i ó n d e N O x s o n e l c o m b u s tib le u sa d o y e l m é to d o d e c o m b u s tió n .
L a m a y o r p a r te d e lo s tr a b a jo s r e fe r e n t e s a ó x id o s d e n itr ó g e n o s e h an h e —
ch o con p e t r ó le o y g a s . L o s r a n g o s g e n e r a le s p a ra e s t o s c o m b u s tib le s ,
con com
b u s t i ó n h o r i z o n t a l y t a n g e n c i a l s e e n c u e n t r a n a n o t a d o s e n la T a b l a 1 .
T A B L A 1 : N I V E L E S T I P I C O S D E E M IS IO N D E N O x.
(
*
)
C o m b u s tib le
C o m b u s tió n
C arbón
T a n g e n c ia l
250 a 600
P e tr ó le o
H o r iz o n ta l
500 a 700
P e tr ó le o
T a n g e n c ia l
150 a 350
G as
H o r iz o n ta l
250 a 550
G as
T a n g e n c ia l
5 0 a 350
Fuente:
Combustion
subsidiary
of
Magazine;
Combustión
E m is ió n p p m NOx
Combustión
Engineerung,
Publishing
Inc.
New
York
Co.
Inc.
Octubre
A
-
1970
L o s d a t o s s o n m a y o r e s p a r a e l c a r b ó n y d is m in u y e n p a r a e l p e t r ó l e o y g a s e n e s e o r d e n . N ó t e s e q u e l o s v a l o r e s m á s b a j o s c o r r e s p o n d e n a la c o m b u s t i ó n
ta n g e n c ia l,
s ie n d o m a r c a d a m e n te m á s b a jo s p a r a e l g a s .
-
5 9 .-
P a r a d e m o s t r a r l a s d i f e r e n c i a s e n l a s e m i s i o n e s e n u n id a d e s d e c o m b u s t i ó n
h o r i z o n t a l y t a n g e n c i a l d e p e t r ó l e o y g a s , e n la T a b la 2 y e n la f ig u r a 1 s e m u é s
t r a n l o s d a t o s d e l a s e m i s i o n e s d e a lg u n a s p l a n t a s . E l p r o m e d i o d e c o n c e n t r a —
c i ó n d e NO x e n c o n t r a d o e n e s a s p r u e b a s d u r a n t e la c o m b u s t i ó n h o r i z o n t a l e n u ni
d a d e s d e p e t r ó l e o e s d e 5 6 0 p p m , c o m p a r a d o c o n un p r o m e d io
la c o m b u s t i ó n t a n g e n c ia l d e p e t r ó l e o .
de 293 ppm p a r a ­
En o t r a s p a la b r a s e l p r o m e d io d e c o n c e n ­
t r a c i ó n e n c o n t r a d o d u r a n t e la c o m b u s t i ó n t a n g e n c ia l e s d e 5 2 % d e l q u e s e e n c o n ­
t r ó d u r a n t e la c o m b u s t i ó n h o r i z o n t a l . C o n g a s , e l p r o m e d i o d e c o n c e n t r a c i ó n e n
c o n t r a d o d u r a n t e la c o m b u s t i ó n h o r i z o n t a l e s 3 3 9 p p m ,
m i e n t r a s q u e p a r a la —
c o m b u s t i ó n t a n g e n c ia l e s d e 1 6 0 p p m . E n e s t e c a s o , e l p r o m e d i o d e c o n c e n t r a ­
c i ó n p a r a la c o m b u s t i ó n t a n g e n c ia l e s 4 7 % d e la c o m b u s t i ó n h o r i z o n t a l .
N o h a y d u d a d e q u e la s u s t i t u c i ó n d e g a s p o r p e t r ó l e o d a r í a m e n o r e s e m i s i o ­
n e s d e NOx c o m o s e in d ic a en la f i g u r a 1; s m e m b a r g o , n o s i e m p r e e x i s t e la f a c
tib ilid a d d e r e a l i z a r e s t e c a m b io .
E n m u ch a s á r e a s ; la s c o n s i d e r a c io n e s e c o n ó m ic a s y d e a b a s t o d e c o m b u s t i­
b l e c o n s t it u y e n o t r o f a c t o r m á s i m p o r t a n t e , p o r lo t a n to , h a b r á q u e h a c e r a l g u ­
n o s e s t u d i o s p a r a e v a l u a r la c o n v e n i e n c i a d e l c a m b i o .
T A B L A 2 ; E M I S I O N E S D E NOx D E P E N D IE N T E S D E L C O M B U S T I B L E Y D E L
M E T O D O D E C O M B U S T IO N .
P la n ta
C o m b u s tib le
C o m b u s tió n
E m is io n e s p r o m e d io
d e NOx p p m .
685
1
P e tr ó le o
H o r iz o n ta l
A
P e tr ó le o
H o r iz o n ta l
567
B
P e t r ó le o
H o r iz o n ta l
505
C
P e t r ó le o
H o r iz o n ta l
482
"
- t
700
3pHSIQlffiE DE OXIDOS DE NITROGENO
ppm
-
6©0
-------
5Ó0
i
400
300
200
-roo- 8 C
orizontal
E F
G 1
k B D £
Teqgen
©angei. PoriícmtRl
ai al
— « ia l
C o m b u s tib le l i q u i d o
C om b u stib le g a s e o s o
I.
P.
N.
E. S.
I.
Q. I .
E.
T E 6 IS PROFESIONAX
1AH .
14 I I
2
74
CONPJffiACION DE ENCENDIDO
HORI?BNTAL Y TANGEHCIAi
COMBUSTIBLE LIQUIDO Y GAS
ESPAftZA REYES EUBEN
B E V ISO :
6 0 .-
(
*
E
P e tr ó le o
T a n g e n c ia l
362
F
P e tr ó le o
T a n g e n c ia l
309
C
P e t r ó le o
T a n g e n c ia l
209
1
G as
H o r iz o n ta l
520
A
G as
H o r iz o n ta l
2 90
B
G as
H o r iz o n ta l
319
D
G as
H o r iz o n ta l
226
E
G as
T a n g e n c ia l
1 64
F
G as
T a n g e n c ia l
157
)
Fuente:
dores
Boiler
Prescnted
emi ssions
at
and
Confprence
their
of
Control
\ir
J.H.
Pollution
Fernándes
Control,
y
colabora­
México
1966.
C o m o s e m e n c i o n ó e n un c a p í t u l o a n t e r i o r , e l n i t r ó g e n o q u í m i c a m e n t e e n l a ­
z a d o e n e l c o m b u s t i b l e ( c a r b ó n y p e t r ó l e o ) p u e d e t a m b i é n d a r lu g a r a e m i s i o n e s d e N O x. O t r a s p r o p i e d a d e s d e l o s c o m b u s t i b l e s , t a l e s c o m o la r e l a c i ó n c a r b o n o h i d r ó g e n o , c e n i z a y c o n t e n i d o d e m e t a l e s , d e n s id a d y v i s c o s i d a d d e l c o m b u s t i b l e
t a m b i é n p u e d e n s e r i m p o r t a n t e s . L o s e f e c t o s d e la m a y o r í a d e e s t o s f a c t o r e s —
p e r m a n e c e in d e fin id o aú n .
E X C E S O D E A I R E D E C O M B U S T IO N .
E l b a jo e x c e s o d e a ir e d e c o m b u s tió n e s u n o d e l o s m é t o d o s m á s p r o m e t e d o ­
r e s y que s e a p lic a n co n m á s f r e c u e n c ia p a r a r e d u c ir la s e m i s io n e s d e NOx p o r m o d i f i c a c i o n e s d e la c o m b u s t i ó n . S e r e q u i e r e un c o n t r o l e s p e c i a l d e l e q u ip o y - una s u p e r v i s i ó n c u i d a d o s a p a r a i m p e d i r e x p l o s i o n e s ,
y e m is io n e s d e c o m b u s tib le no q u e m a d o .
m o n ó x id o d e c a r b o n o , h u m o
61. -
E s ta s d ific u lt a d e s p u e d e n m in im iz a r s e u tiliz a n d o un p r o c e d im ie n t o q u e c o n s is t e
e n s u m i n i s t r a r u na c a n t id a d d e a i r e tan c e r c a n a a la e s t e q u i o m é t r i c a m e n t e n e c e s a ­
r i o p a r a a g o t a r c o m p l e t a m e n t e e l c o m b u s t i b l e , h a s ta d o n d e s e a p o s i b l e ,
e n cu e n ta la n a t u r a le z a d e l o s p r o c e s o s
to m a n d o —
d e c o m b u s tió n .
E s t a t é c n i c a d e c o m b u s t i ó n s e d e s a r r o l l ó o r i g i n a l m e n t e e n e l R e in o U n id o , p a ­
r a c o n t r o l a r a lg u n a s c o n d i c i o n e s d e o p e r a c i ó n i n d e s e a b l e s , t a l e s c o m o c o r r o s i ó n a b a ja t e m p e r a t u r a y t a p o n a m ie n t o d e l c a l e n t a d o r d e a i r e e n c a l d e r a s d e p e t r ó l e o .
P o s te r io r m e n te ,
—
s e h ic ie r o n r e fin a m ie n to s a d ic io n a le s , p a r t ic u la r m e n te s e m e jo r ó
e l p r o c e s o d e l i m p i e z a d e l a s c a l d e r a s y la e l i m i n a c i ó n d e la s u c i e d a d d e la s u p e r ­
f i c i e d e c a l e n t a m i e n t o . E n la d é c a d a d e l o s 6 0 s ,
e s t a t é c n i c a d e o p e r a c i ó n fu é i n ­
t r o d u c i d a e n l o s E s t a d o s U n id o s y s u b s e c u e n t e m e n t e a d o p t a d o c o m o p r á c t i c a r e g u ­
l a r e n a lg u n a s e s t a c i o n e s d e f u e r z a m o t r i z , d e p e t r ó l e o .
L a s i n v e s t i g a c i o n e s d e S e n s e n b a u g h y J o ñ a k in « ( 1 9 6 0 ) e n c a l d e r a s d e p e t r ó l e o , d e m o s t r a r o n t a m b ié n q u e l a s e m i s i o n e s d e NOx d i s m i n u y e r o n a l m i s m o t i e m p o q u e
s e r e d u j o e l c o n t e n i d o d e o x í g e n o e n e l f l u j o d e g a s , ig u a l a l o s m á s a l t o s n i v e l e s d e e x c e s o s d e a i r e . C o m o s e m u e s t r a e n la f i g u r a 2 , s e o b t u v i e r o n r e d u c c i o n e s d e
N O x d e un 36% e n u n a c a l d e r a d e p e t r ó l e o d e c o m b u s t i ó n h o r i z o n t a l y u n 28% e n u n a
u n id a d d e c o m b u s t i ó n t a n g e n c i a l a m e d id a q u e e l c o n t e n i d o d e l o x í g e n o d i s m i n u y ó e n e l f l u j o d e g a s d e 3 . 5 a 4% h a s ta c e r c a d e l 2% . I n v e s t i g a c i o n e s s u b s e c u e n t e s a e x c e s o s d e a ir e m u ch o m e n o r e s , p o r e je m p lo d e
o x íg e n o ) en in s t a la c io n e s d e p e t r ó le o
2 a 3% ( 0 . 4 a 0 . 6 % d e e x c e s o d e -
in d ic a n q u e p u e d e n l o g r a r s e r e d u c c i o n e s d e -
N O x d e h a s ta 6 3 % b a ja n d o e l e x c e s o d e a i r e d e 15% h a s t a 2 a 3 % .
(
* ) Control
Techniqu•*
for
Nitrogun
from
Statlonary
Sources.
U.S.
Department
of
National
Air
Washington,
Health,
Pollution
1970.
Oxides
Education
Control
Emi ssions
and
Welfare
A s s o c i a t ion
T A B L A 3: E F E C T O D E L E X C E S O
D E A I R E E N L A S E M IS IO N E S D E
NO x E N C A L D E R A S D E G A S .
C O M B U S T IO N
E X C E S O D E O X IG E N O
EN E L FLU JO
E M IS IO N E S D E NOx
ppm
%
T A N G E N C IA L
0 .5
H O R IZ O N T A L
( * )
Fuente:
166
1 .0
179
1 .5
185
2.0
200
2 .5
Revista
222
3 .0
257
3 .5
290
4 .0
310
Combustión,
octubre
1971.
New
York
T A B L A 4 : E F E C T O D E L E X C E S O D E A I R E E N L A S E M IS IO N E S D E
-
NOx E N C A L D E R A S Q U E U S A N D E R I V A D O S L IQ U I D O S D E L
PETROLEO.
E X C E S O D E O X IG E N O
EN E L FLU JO
%
(
* ) Fuente:
nary
Control
sources;by
E M IS IO N E S D E NOx
ppm
T A N G E N C IA L H O R IZ O N T A L
2 .2 5
198
451
2 .5
200
550
3 .0
220
650
3 .5
235
680
4 .0
251
—
4 .6 8
275
—
techniques
for
U.S.Departament
nitrogen
of
oxides
e/Bm i s s i o n s
h e I t h ,e d u c a t i o n
and
fromstati
weIfare.
63 . -
T A B L A 5 : E F E C T O C O M B IN A D O D E R E C IR C U L A C IO N D E G A S Y
E X C E S O D E A I R E S O B R E NOx
E X C E S O DE A IR E Ib D E
0/
N 0 x /1 0 0 0 G A L O N E S D E C O M B U S T IB L E
L IQ U ID O
QUEMADO
R E C IR C U L A C IO N
o%
* i
50%
1 2 .5
6 .5
1 5 .0
7 .5
5
3
2 0 .0
9 .3
6
3 .3
2 5 .0
1 0 .5
7
3 .7
3 0 .0
1 1 .6
8
4 .1
3 5 .0
1 2 .4
8 .8
4 .6
4 0 .0
1 3 .2
9 .5
5 .2
4 5 .0
1 4 .0
1 0 .2
5 .9
1 0 .5
6 .2
4 7 .5
(
10%
Fuente:
Control
Techniques
Statlonary
cation
and
ciattion,
so urces;
Welfare
for
by
Nitrogen
U.S.
National
Washington,
Oxides
Departament
Air
Emmissions
of
Pollution
from
Health
Edu-
Control
Asso
1970.
E n la h o ja s ig u ie n t e s e e n c u e n t r a n g r a f i c a d o s l o s v a l o r e s a n t e r i o r e s , o b t e —
n i é n d o s e c u r v a s s e m e j a n t e s p a r a 1 0 % d e r e c i r c u l a c i ó n y s in r e c i r c u l a c i ó n la —
c u r v a d e 50% d e r e c i r c u l a c i ó n r e s u lt a lig e r a m e n t e d ife r e n t e .
L a s c o n c lu s io n e s que p u e d e n s a c a r s e al o b s e r v a r e s ta s cu rv a s son e v id e n —
te s.
I f
I . F . íí.
Fuente :Revista Combustión
October 197^,New York
E. S . I . Q. I . E.
TESIS 'PROFESIONAL
LAK.
14 11
3
EFEdTO DEL EXCESO DE
AXRE HN JjAS EFUSIONES DE
HOx
CALDERAS DE GAS
ESPARZA REYÍS RUBEN
REVISO:
BMISUONES DE OXIDOS DB NITROGBNd ppii
64. -
Y a q u e e l NO s e f o r m a p o r la r e a c c i ó n a a lt a t e m p e r a t u r a d e n i t r ó g e n o y o x í ­
geno,
u n o p o d r í a e s p e r a r s e q u e la c a n t id a d d e e x c e s o d e a i r e s u m i n i s t r a d o a f e c ­
t a r a la p r o d u c c i ó n d e N O x. E n la f i g u r a 3 s e m u e s t r a n d a t o s d e v a r i a s p l a n t a s q u e
op era n con g a s .
S e v e r á q u e a l o s n i v e l e s d e 0 2 p r e s e n t e s e n la o p e r a c i ó n c o n v e n ­
c i o n a l u na d i s m i n u c i ó n d e a i r e , p r o d u j o u na d i s m i n u c i ó n e n l a s e m i s i o n e s d e N 0 x>
E l e fe c t o e s p a r t ic u la r m e n t e p r o n u n c ia d o p o r e n c e n d id o h o r iz o n t a l.
E n a ñ o s r e c i e n t e s ha h a b id o u na t e n d e n c ia h a c ia la o p e r a c i ó n d e u n id a d e s d e ­
p e t r ó l e o c o n n i v e l e s b a j o s d e e x c e s o s d e a i r e , d e 2 a 5% ( 0 . 4 a 1% d e o x í g e n o ) e n
lu g a r d e l c o n v e n c i o n a l d e 10 a 20 % ( 2 a 4% d e o x í g e n o ) .
R E C IR C U L A C IO N D E G A S
E l u s o d e r e c i r c u l a c i ó n d e g a s e n p r o c e s o s d e c o m b u s tió n n o e s n u e v o . E s t e e s un p r o c e s o e n e l c u a l u n a p a r t e d e l g a s d e c o m b u s t i ó n ( e s d e c i r d e 10 a 2 0 % d e
a l i m e n t a c i ó n a l h o r n o d e la c a l d e r a ) s e r e c i r c u l a a la z o n a d e c o m b u s t i ó n .
L a r e c i r c u l a c i ó n q u e s e h a c e e n l a s p la n t a s d e s e r v i c i o p a r a c o n t r o l d e la —
t e m p e r a t u r a d e la c a l d e r a n o lle n a l o s
r e q u i s i t o s p a r a s e r lla m a d a " r e c i r c u l a c i ó n
d e g a s p a r a c o n t r o l d e N O x", p o r q u e lo s g a s e s r e c ir c u la d o s son in y e c ta d o s c o r r i e n
te a b a jo d e l o s q u e m a d o r e s . E l g a s d e b e e n t r a r d i r e c t a m e n t e e n la z o n a d e c o m -----b u s t ió n p a r a q u e s e a e f e c t i v o e n la r e d u c c i ó n d e la t e m p e r a t u r a d e la f la m a y r e d u
c i r a s í la f o r m a c i ó n d e N O x.
E l e f e c t o d e r e c i r c u l a c i ó n d e g a s s o b r e la s c o n d ic io n e s d e c o m b u s tió n d e p e n ­
den de (
1 ) e l p u n t o e n e l c u a l s e in y e c t e n l o s g a s e s a l s i s t e m a d e c o m b u s t i ó n y -
( 2 ) la c a n t id a d d e e s t o s g a s e s q u e s e r e c i r c u l e .
(
I . I>. 3 .
Suente $Conttiil Tectiniqu.es for
Nitrogen Oxides Emissioné
íron BtHtloTiary Scrarces.
U,S. bepartament of Health.
Educatioa and. Helfara,
Natiojial Air Pollution
Control Association
Washi Bgton 1970
----------- .....................
E . (5. I. Q .
........... ... .
£,
I.
TESIS Í?R0FESI0NA1
LAH.
5
EPECTb COMBINADO DE fiE
CIRCULACION DE GA6 Tf
14 II 74 EXCESb DE AIRE EN NOx
SOPAD ZA
REYEB RUBEN
REVISO:
65.-
E1 e f e c t o m á s g r a n d e s o b r e la f l a m a s e c o n s i g u e m e z c l a n d o l o s g a s e s d i r e c t a
m e n te co n e l a ir e d e c o m b u s tió n .
fla m a p r im a r ia tie n e e l e f e c t o d e
E l i n y e c t a r e l g a s d i r e c t a m e n t e a la z o n a d e
-
( 1 ) d i s m i n u i r l a t e m p e r a t u r a d e f la m a , ( 2 ) -
d ilu ir e l o x fg e n o d e c o m b u s tió n y l o s g a s e s r e s u lta n t e s d e é s ta .
A lg u n a s c a l d e r a s d e v a p o r s e d is e ñ a n p a r a la r e c i r c u l a c i ó n d e l o s g a s e s p a r a
c o n t r o l a r la t e m p e r a t u r a d e s o b r e c a l e n t a m i e n t o .
N o r m a lm e n te , a l d is m in u ir la -
c a r g a d e u na c a l d e r a , la t e m p e r a t u r a d e l v a p o r c a e a m e n o s q u e s e e m p l e e a lg ú n
m é to d o de c o n tr o l.
R e c i r c u l a n d o u na p o r c i ó n c r e c i e n t e d e l o s g a s e s a m e d id a q u e
la c a r g a d e la c a l d e r a d i s m i n u y e , e s p o s i b l e m a n t e n e r la t e m p e r a t u r a d e l v a p o r a
un n i v e l c o n s t a n t e s o b r e un r a n g o d e c a r g a m á s a m p l i o .
D on d e s e u sa e s te tip o de
c o n t r o l l o s g a s e s s e in y e c t a n p a r a r e d u c i r la e f i c i e n c i a d e a b s o r c i ó n c a l ó r i c a s i n in t e r f e r ir c o n e l p r o c e s o d e c o m b u s tió n .
D a t o s r e c i e n t e s a ú n n o p u b l i c a d o s , in d i c a n q u e la r e c i r c u l a c i ó n d e 2 0 %
d e lo s
g a s e s d e u na c a l d e r a e q u ip a d a c o n c o n t r o l d e t e m p e r a t u r a d e l v a p o r d e r e c i r c u l a ­
c ió n r e d u je r o n la s e m is io n e s en 20% .
D e b e r e c o n o c e r s e q u e lo s o b je t iv o s d e r e c ir c u la c ió n p a r a c o n t r o l d e N 0X
no -
p u e d e n s e r c o m p a tib le s p a r a c o n t r o l d e te m p e r a tu r a de v a p o r .
P r u e b a s d e l a b o r a t o r i o en un h o m o d e c a l e f a c c i ó n d o m é s t i c a h a n d e m o s t r a d o r e d u c c io n e s d e 7 0% cu a n d o s e r e c i r c u l a e l 50% d e lo s g a s e s ,
la f i g u r a 5 .
s u p e r io r e s
c o m o s e m u estra e n -
L o s d a t o s p r e s e n t a d o s e n e s t a in d i c a n q u e p u e d e l o g r a r s e r e d u c c i o n e s
a 80%
e n la s
e m is io n e s p o r c o m b in a c ió n d e
r e d u c c ió n
de e x ceso s
-
6 6 .-
d e a i r e d e 5 0 a 20 % y r e c i r c u l a c i ó n d e 5 0 % e n v o l u m e n d e l g a s . L a c o m b i n a c i ó n
d e e x c e s o s m o d e r a d o s d e a ir e d e c o m b u s tió n c o n lo s g a s e s d e r e c i r c u l a c i ó n —
t i e n e m a y o r e s v e n t a ja s q u e h a c e n p o s i b l e
te d e la r e d u c c i ó n d e N O x.
lo g r a r una c o m b u s tió n s m h u m o a p a r ­
L a r e c i r c u l a c i ó n d e g a s t a m b ié n ha s i d o e m p le a d a en
h o r n o s que o p e r a n a b a ja s t e m p e r a t u r a s e n a p lic a c io n e s
in d u s tr ia le s p a ra l o —
g r a r t r a n s f e r e n c i a s d e c a l o r m á s g r a n d e s y m á s u n i f o r m e s h a c ia e l p r o d u c t o .
E l m e c a n i s m o p a r a la
r e d u c c i ó n d e l a s e m i s i o n e s d e N O x v ía r e c i r c u l a c i ó n
d e g a s ha s i d o a t r i b u i d a a e f e c t o s d e d i s m i n u c i ó n d e t e m p e r a t u r a d e f l a m a y a la
d i l u c i ó n d e o x í g e n o s u m i n i s t r a d o e n la z o n a d e f l a m a . L o s i n v e s t i g a d o r e s d e l a O f ic in a d e M in a s e n l o s E s t a d o s U n id o s h a n c o n c l u i d o q u e e n l o s e q u i p o s q u e t r a
b a ja n c o n g a s , e s t a r e d u c c i ó n d e N O x s e d e b e ú n i c a m e n t e a u n a r e d u c c i ó n e n l a t e m p e r a t u r a y n o a u n a d i l u c i ó n r e a c t i v a . Si e s t o e s v e r d a d , la c a p a c i d a d p a r a l o g r a r e l m i s m o f in p o r o t r o s m e d i o s t é r m i c o s
s u g i e r e la p o s i b i l i d a d d e o t r a s -
s o l u c i o n e s a l p r o b l e m a d e N O x. la r e c i r c u l a c i ó n d e g a s ,
s i n h a c e r c a s o d e la —
a c c i ó n q u e t i e n e e n la r e d u c c i ó n d e NOx o f r e c e c o n s i d e r a b l e p o t e n c i a l d e a p l i c a ­
c i ó n a m u c h a s i n s t a l a c i o n e s e x i s t e n t e s c o n la p o s i b l e e x c e p c i ó n d e a q u e l l a s d e —
p e n d ie n te s d e la s a lta s t e m p e r a t u r a s d e fla m a ,
p o r e je m p lo lo s h o r n o s d e fu n d i­
c ió n .
L a c a n t id a d d e g a s r e c i r c u l a d o , n e c e s a r i o p a r a l o g r a r
lo s e f e c t o s en d i f e —
r e n t e s i n s t a l a c i o n e s e s i m p o r t a n t e y p u e d e i n f l u e n c i a r la f a c t i b i l i d a d d e l a s a p l i ­
c a c io n e s . P o r e je m p lo , d e r e c ir c u la c ió n d e g r a n d e s c a n tid a d e s d e g a s en c a l d e ­
r a s d e s e r v i c i o s p la n t e a p r o b l e m a s e n
su m a n e jo , e n a d i c i ó n a l p r o b l e m a d e a u ­
m e n to d e lo s c o s t o s d e in v e r s ió n y o p e r a c ió n .
6 7 .-
INYECCION DE AGUA Y VAPOR
L a te m p e r a tu r a d e fla m a , e s u n o d e lo s p a r á m e t r o s m á s im p o r t a n te s qu e a f e c t a n la p r o d u c c i ó n d e N O x. H a y a lg u n a s f o r m a s p o s i b l e s p a r a d i s m i n u i r l a - p o r m e d io s t é r m ic o s .
P o r e je m p lo ,
la i n y e c c i ó n d e v a p o r d e a g u a e n c a n t id a d e s
s u f i c i e n t e s p a r a d i s m i n u i r la t e m p e r a t u r a d e f la m a a l g r a d o r e q u e r i d o , p u e d e o f r e c e r u na s o l u c i ó n d e c o n t r o l . L a i n y e c c i ó n d e a g u a p u e d e p r e f e r i r s e en m u ­
c h o s c a s o s a l v a p o r , d e b i d o n o ú n ic a m e n t e a q u e e s m á s f á c i l c o n s e g u i r l o a m á s
b a j o c o s t o s i n o t a m b ié n p o r q u e s u e f e c t o t é r m i c o e s p o t e n c i a l m e n t e m a y o r . E n
c a ld e r a s de g a s o
c a r b ó n e q u ip a d a s c o n un d i s p o s i t i v o a u x i l i a r d e e n c e n d i d o p o r
a t o m i z a c i ó n d e v a p o r , e l a t o m i z a d o r o f r e c e un m e d i o s i m p l e d e i n y e c c i ó n .
—
O tr a s in s t a la c io n e s r e q u e r ir á n a d ita m e n to s e s p e c í a l e s , a s í q u e s e r á n e c e s a r i o
d e s a r r o l l a r un p r o g r a m a d e i n v e s t i g a c i ó n p a r a d e t e r m i n a r e l g r a d o r e q u e r i d o d e a t o m i z a c i ó n y m e z c l a c o n la f l a m a , e l p u n to ó p t i m o d e i n y e c c i ó n y l a s c a n t i­
d a d e s de v a p o r o agu a n e c e s a r io s p a r a lo g r a r e l e fe c t o d e s e a d o . E l u s o de e s —
t a s t é c n i c a s p a r a c o n t r o l d e NO x p u e d e a c a r r e a r a lg u n a s c o n d i c i o n e s d e o p e r a ­
c i ó n i n d e s e a b l e s , t a l e s c o m o una r e d u c c i ó n e n la e f i c i e n c i a y m a y o r c o r r o s i ó n ;
y e s t a s t a m b ié n d e b e n e v a l u a r s e .
M O D I F I C A C I O N E S D E D IS E Ñ O
S e r ía ú til p o d e r p r e d e c i r
la e m i s i ó n
d e NOx d e u n a u n id a d d a d a e n b a s e a
d a t o s o b t e n i d o s d e o t r a s u n id a d e s , u s a n d o e l m i s m o t i p o d e c o m b u s t i b l e y m é ­
t o d o d e c o m b u s t i ó n . S in e m b a r g o , a u n q u e s e h an h e c h o i n t e n t o s p a r a c o r r e l a ­
c i o n a r l o s d a t o s d e N O x d e u na c a l d e r a d e p e t r ó l e o d e l a b o r a t o r i o ,
co n d a tos —
o b t e n i d o s e n e l c a m p o e n u n id a d e s d e p e t r ó l e o d e c o m b u s t i ó n h o r i z o n t a l y n o —
68. o b s t a n t e q u e s e e n c o n t r a r o n a lg u n a s s i m i l i t u d e s e n l a s t e n d e n c i a s d e la s c u r v a s ,
n o p u d o d e s a r r o l l a r s e n in g u n a c o r r e l a c i ó n ú t i l .
C O M B U S T IO N E N T O S E T A P A S
E n e l c u r s o d e l a s i n v e s t i g a c i o n e s d e C a l i f o r n i a e n l o s ú l t i m o s a ñ o s d e la d é c a d a d e l o s 5 0 s e d e s a r r o l l ó un t i p o d e q u e m a d o r d e d o s e t a p a s , e l c u a l e s t á s ie n d o u tiliz a d o en a lg u n o s lu g a r e s d e l c o n d a d o d e L o s A n g e le s ,
m u y h a la g a d o r e s ,
co n r e s u lta d o s
su f u n c i o n a m i e n t o e s c o m o s i g u e :
E n la c o m b u s t i ó n e n d o s e t a p a s s o l o d e 9 0 a 9 5 % d e l t o t a l d e l a i r e e s t e q u i o m é t r i c o s e i n t r o d u c e a l q u e m a d o r ju n t o c o n e l c o m b u s t i b l e p o r e l a t o m i z a d o r y e l r e s ta n te e n tra c o m o a ir e s e c u n d a r io a tr a v é s de u n a s p u e r ta s a u x ilia r e s ,
c o n s tr u id a s a p r o p ó s it o ,
que se e n cu e n tra n en
la s p a r e d e s d e la
—
c a ja de c o m ­
b u s tió n , d e p r e fe r e n c ia a r r ib a d e l a t o m iz a d o r .
S e o b s e r v ó q u e c o n e s t e t i p o d e o p e r a c i ó n e n l a s u n id a d e s d e c o m b u s t i ó n —
h o r i z o n t a l s e p u e d e r e d u c i r la p r o d u c c i ó n d e l o s ó x i d o s d e n i t r ó g e n o h a s t a u n —
50% , co m p a ra d o con
la o p e r a c i ó n e n u na
s o l a e t a p a . E n u n id a d e s d e c o m b u s —
t i ó n t a n g e n c i a l , la r e d u c c i ó n c o r r e s p o n d i e n t e f u é d e 2 2 % . V e r f i g u r a 6 .
E n un e x p e r i m e n t o e n un h o r n o d e
c a r b ó n s e l o g r ó u na r e d u c c i ó n d e 5 0 % —
e m p l e a n d o la c o m b u s t i ó n e n d o s e t a p a s .
U n a v e n t a ja a d i c i o n a l d e e s t e s i s t e m a e s q u e la r a d i a c i ó n
p a r c ia lm e n te q u em a d o a u m en ta ,
c e s o s q u e o c u r r e n d u r a n t e la
d el c o m b u s tib le -
a u m e n t a n d o la t r a n s f e r e n c i a d e c a l o r . L o s p r o
c o m b u s tió n en d o s e ta p a s
co m p a ra d o co n lo s d e -
la c o m b u s t i ó n e n una s o l a e t a p a , r e q u i e r e n d e una i n v e s t i g a c i ó n m á s a m p l i a ,
—
6 9 .s i n e m b a r g o la r e d u c c i ó n d e l a s e m i s i o n e s d e NOx p u e d e e x p l i c a r s e p o r u na
c o m b in a c ió n de v a r io s fa c t o r e s .
P r im e r o ,
h a y u na c a r e n c i a d e o x í g e n o d i s p o n i ­
b l e p a r a la f o r m a c i ó n d e NOx c u a n d o s e o p e r a la p r i m e r a e ta p a b a j o c o n d i c i o n e s
d e a i r e e s t e q u i o m é t r i c o . S e g u n d o , la t e m p e r a t u r a d e f l a m a e s m á s b a ja e n e s ­
ta s c o n d ic io n e s que en c o n d ic io n e s n o r m a le s . T e r c e r o , al g r a d o que e l c a lo r s e
r e m u e v e e n t r e l a s d o s e t a p a s , la t e m p e r a t u r a m á x im a d e f l a m a e n l a s e g u n d a e s m á s b a ja q u e a q u e lla d e la p r i m e r a e t a p a d e c o m b u s t i ó n . C u a r t o , e l t i e m p o e f e c t i v o d e r e s i d e n c i a d i s p o n i b l e p a r a la f o r m a c i ó n d e NOx a l a s t e m p e r a t u r a s m á x i m a s a l c a n z a d a s p u e d e r e d u c i r s e e n la s e g u n d a e t a p a .
T A B L A 6 : C O M B U S T IO N E N D O S E T A P A S . S E U S O C O M B U S T I B L E
L I Q U ID O .
PLANTA
A
C O M B U S T IO N
O P E R A C IO N
H O R IZ O N T A L
NORMAL
E M I S I O N D E NOx
^60
2 ETAPAS
B
H O R IZ O N T A L
460
NORMAL
475
2 ETAPAS
NORMAL
2 ETAPAS
T A N G E N C IA L
(
* ) Fuente:
Boiter
e m t s s io ns
and
their
colaboradores.
Presented
Control
1966
México
280
at
control;
210
1 65
by
Conference
J.H.
on
Fernándes
Air
y
Pollution
A ca u sa d e lo s e fe c t o s o b s e r v a d o s co n e l u s o de la s d o s eta p a s d e c o m b u s —
t i ó n , v a l e la p e n a c o n s i d e r a r la e x t e n s i ó n d e e s t a t é c n i c a d e c o m b u s t i ó n a m u l t i e ta p a s , p a r a m e jo r a r e l c o n t r o l d e la s e m i s io n e s d e N O x. C o m o u na p o s ib ilid a d m á s r e m o t a , la i n y e c c i ó n d e c o m b u s t i b l e e n e t a p a s , e n lu g a r d e l a i r e p u e d e s e r
q u e d e p e r f i l e s t ie m p o -t e m p e r a t u r a c o n c e n t r a c ió n q u e fa v o r e z c a n la s b a ja s e m i-
800
OPKRAOIQN
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¡DE NITROGENO
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PE OXIPOS
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H o r iz o n t a l
H< r i z o n t a l
f a n g e n c ip l
CC MBUSTIOH
I . P . N.
E.
3.
1 . q.
I.
E.
TESIS PROFESIONAL
F u e n te : B o il e r E m is s io n s ajad,
t h e i r C o n tr o l
LAB. 6
COMBUSTION EN 2 ETAPAS
J .H . p p m á n d e s y Q o l.
SE USO
P re s e n te d a t C o n fe re n
COMpUSTIBLE LIQUIDO
ce on A i r P o llu fic x n
14 I I 74
C o n tr o l
M é x ic o 1966
REVISO!
ESPARZA REYES RUBEN
r
7 0 .-
sio n e s de NOx.
E S P A C IA M I E N T O Y L O C A L I Z A C I O N D E L Q U E M A D O R
E s te , p u n to tie n e c ie r t a s im ilitu d c o n e l p u n to d e m é t o d o d e e n c e n d id o , y —
b ie n p o d r ía n e s t a r ju n t o s .
A unqu e lo s d a to s so n r e la tiv a m e n te e s c a s o s , e l e f e c t o d e l e s p a c ia m ie n t o y l o c a l i z a c i ó n d e l q u e m a d o r s o b r e e l N O x, s o n v a r i a b l e s p o t e n c i a l m e n t e i m p o r t a a
t e s . L a in t e r a c ió n e n tr e lo s q u e m a d o r e s e s t r e c h a m e n t e e s p a c ia d o s , e s p e c ia l —
m e n te en e l c e n t r o d e una in s t a la c ió n d e q u e m a d o r m ú lt ip le , p o d r ía e s p e r a r s e —
q u e i n c r e m e n t a r a la t e m p e r a t u r a d e f la m a e n e s a s r e g i o n e s . H a y u n a t e n d e n c i a h a c ia e m i s io n e s d e NOx m a y o r e s c o n e s p a c ia m ie n t o m á s e s t r e c h o y s e d is m in u ­
y e la c a p a c i d a d p a r a i r r a d i a r a s u p e r f i c i e s f r í a s .
E s te e fe c t o s e ilu s tr a p o r la s m a y o r e s e m i s io n e s d e NOx d e c a ld e r a s m á s g r a n d e s co n m a y o r e s m ú ltip lo s d e q u e m a d o r e s a e s p a c ia m ie n t o s m á s r e d u c id o s .
L o s q u e m a d o r e s e n un g e n e r a d o r d e v a p o r d e c o m b u s t i ó n t a n g e n c i a l s e l o c a
l í z a n e n la s e s q u i n a s ,
quem ando
h o r n o . C o m o un r e s u l t a d o ,
s o b r e una ta n g e n te a un c í r c u l o a l c e n t r o d e l -
l a s f l a m a s d e l q u e m a d o r i n d iv id u a l t i e n e n p o c a o p o r
tu n id a d p a r a i n t e r a c t u a r c o n c u a l q u i e r a o t r a y l a s f l a m a s i r r a d i a n a m p l i a m e n t e
a lr e d e d o r d e la s s u p e r f i c i e s d e e n fr ia m ie n t o . E l e n c e n d id o ta n g e n c ia l p u e d e —
p r o d u c i r r e d u c c i o n e s d e NOx h a s t a d e 5 0 % c o m p a r a d a c o n h o r n o s e n c e n d i d o s d e
fu e n t e u o p u e s t o . E s t e e f e c t o
s ig n ific a n te p u ed e s e r e x p lo ta d o m á s a m p lia m e n ­
te p a r a c o n t r o l d e NOx e n o t r o s t ip o s d e p r o c e s o s d e c o m b u s t ió n .
7 1 .-
F u e r o n r e p o r t a d o s a lg u n o s r e s u l t a d o s d e p r u e b a s e n u n id a d e s g r a n d e s d o n ­
d e s e v a r ió e l e s p a c ia m ie n t o y n ú m e r o d e q u e m a d o r e s en u s o . Se p r o d u jo m á s —
NO x c u a n d o f u é q u e m a d a la m i s m a c a n t id a d d e c o m b u s t i b l e u s a n d o q u e m a d o r e s co n e s p a c ia m ie n to m á s e s t r e c h o .
D e n u e v o l o s r e s u l t a d o s s e a t r i b u y e r o n a la - -
c a n t id a d r e l a t i v a d e c o r t i n a d e a g u a f r í a q u e v e c a d a q u e m a d o r . C u a n d o s e d i s —
p o n e d e m á s s u p e r f i c ie d e e n fr ia m ie n t o p a ra a b s o r b e r e l c a lo r r a d ia n te d e c a d a f la m a i n d iv i d u a l,
En su m a,
s e f o r m a m e n o s N O x.
la s r e c o m e n d a c io n e s s o n :
C a m b io d e c o m b u s tib le d e c a r b ó n a p e t r ó le o a g a s , e n e s e o r d e n , p a ra r e ­
d u c ir la s e m is io n e s de ó x id o s d e n itr ó g e n o .
R e d u c c ió n d e e x c e s o d e a ir e , p o r q u e
t a m b ié n f a v o r e c e e s t e a s p e c t o .
R e c i r c u l a c i ó n d e g a s e s a la z o n a d e c o m b u s t i ó n p o r q u e d is m i n u y e n c o n s i —
d e r a b le m e n te la s e m is io n e s .
O t r a b u e n a s o l u c i ó n e s la c o m b u s t i ó n e n d o s e t a p a s .
72. -
C A P IT U L O
V
C O N C L U S IO N E S
7 3 .-
C O N C L U S IO N E S
L a m e z c l a d e ó x i d o s d e n i t r ó g e n o p r o v e n i e n t e d e la
c o m b u s tió n d e d e r iv a —
d o s d e l p e t r ó l e o c o n tie n e p r in c ip a lm e n t e ó x id o n ít r ic o , e l cu a l s e o x id a p o s t e —
r io r m e n t e a b ió x id o d e n it r ó g e n o .
A l s a l i r d e la fu e n t e d e e m i s i ó n e s i n e v i t a b l e q u e l o s ó x i d o s d e n i t r ó g e n o - r e a c c i o n e n p o r e f e c t o d e la lu z s o l a r , p r o d u c i e n d o o x i d a n t e s , q u e a s u v e z r e a c
c io n a n c o n o t r o s c o n ta m in a n te s p a r a p r o d u c ir p e r ó x id o s , a ld e h id o s , á c id o s ,
- -
e t c . que fo r m a n p a r te d e l " s m o g " fo to q u ím ic o .
D e a c u e r d o c o n l o s r e s u l t a d o s o b t e n i d o s e n l o s .E s t a d o s U n i d o s ; l o s e s t u d i o s
r e a l i z a d o s e s t a b l e c e n q u e l a c o n c e n t r a c i ó n a c t u a l d e NO^ e n la a t m ó s f e r a d e la c iu d a d d e M é x i c o t i e n e un m á x i m o d e 0 . 3 8 p p m
y un p r o m e d io d e 0 .0 9 p p m , v a ­
l o r e s tan a l t o s c o m o l o s e x i s t e n t e s e n c i u d a d e s c o m o l o s A n g e l e s y C h i c a g o , r e
c o n o c id a s c o m o m u y co n ta m in a d a s .
N o d e b e m o s o l v i d a r q u e la e x p o s i c i ó n c o n t in u a a e s t o s ó x i d o s p u e d e s e r i n ­
s o s p e c h a d a y s o b r e t o d o , h a y q u e p r o t e g e r a l o s n iñ o s ,
l o s a n c ia n o s y l o s e n —
f e r m o s c r ó n i c o s d e la s v ía s r e s p ir a t o r ia s y d e l c o r a z ó n p o r q u e son e l l o s q u ie ­
n e s re s u lta n m á s a fe c ta d o s , v o lv ié n d o lo s
m á s s u s c e p t ib le s a l a ta q u e d e e n f e r ­
m edades.
A d e m á s , e n u n a é p o c a c r í t i c a c o m o la a c t u a l , e n la q u e s e r e q u i e r e m e j o ­
r a r la c a l i d a d y c a n t id a d d e l o s p r o d u c t o s d e la a g r i c u l t u r a ,
la c o n t a m i n a c i ó n -
p o r N 0 X e s un e n e m i g o d e e s t e p r o p ó s i t o , p o r q u e r e d u c e la c a l i d a d y c a n t id a d d e la s c o s e c h a s .
P o r lo qu e s e r e f ie r e a l c a s o qu e s e to m ó c o m o e je m p lo e s p e c ífic o , o se a un g en era d or de va p or,
s e p r o p o n e n la s s ig u ie n t e s m e d id a s , te n d ie n te s a r e d u ­
0
c ir la s e m is io n e s d e N x »
S u b s titu ir , d e s e r p o s ib le , e l c o m b u s t ib le líq u id o p o r e l g a s .
T r a t a r d e q u e la c o m b u s t i ó n s e a t a n g e n c i a l , p o r q u e e s la f o r m a e n q u e s e
0
p r o d u c e n m e n o r e s c a n tid a d e s d e N x ; y a s e a q u e s e u t ilic e g a s o c o m b u s t ib le líq u id o .
E m p le a r e x c e s o s d e a i r e
s i o n e s d e NO
x
h asta
m ín im o s ,
c o n lo cu a l s e p u e d e n r e d u c ir la s e m i ­
60%.
I n y e c t a r p a r t e d e l o s g a s e s p r o d u c i d o s , d i r e c t a m e n t e e n la z o n a d e c o m —
b u s t ió n , c o n l o q u e s e l o g r a u n a r e d u c c i ó n d e t e m p e r a t u r a d e f l a m a y p o r c o n ­
0
s i g u ie n t e u n a r e d u c c i ó n e n l a s e m i s i o n e s d e N x .
P a ra qu e h aya una r e d u c c ió n e fe c t iv a
d e la s e m i s io n e s d e N 0x , s e d e b e n -
a p l i c a r la s m e d i d a s c o n d u c e n t e s a e l l o e n t o d a s l a s f u e n t e s , c o m o s o n : a u t o m ó
v ile s , f á b r i c a s d e H 2S 04 , d e HNO
de lo s g e n e r a d o r e s d e v a p o r .
3,
in c in e r a d o r e s y o t r o s s im ila r e s ; a d e m á s -
B IB L I O G R A F I A .
***************
7 6 .-
B IB L I O G R A F IA
A IR P O L L U T IO N C O N T R O L
S e c o n d E d itio n
W . L . F a i t h & A . A . A t ín k s s o n J r .
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A IR P O L L U T IO N C O N T R O L I
W e r n e r S tra u ss
W ile y I n te r s c ie n c e S e r ie s
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>
A IR Q U A L IT Y C R IT E R IA F O R N IT R O G E N O X ID E S
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'J. S .
D e p a r t m e n t o f H e a lt h , E d u c a t i o n a n d W e l f a r e
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M c G r a w H il'l B o o k C o m p a n y I n c .
-Jew Y o r k ,
1962.
0E N E R A D O R E S DE VAPOR
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A
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