TEMA 1 ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS (parte I)

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Clara Gutiérrez Padilla
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1 TEMA 1 ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS (parte I)

2 TEMA 1. ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS 1. Contaminación por Partículas 1.1. Generación de PS Fuentes naturales Fuentes antropogénicas: Domésticas, comerciales Industriales Procesos de producción de energía: COMBUSTIÓN (centrales térmicas, incineradoras, escapes de automóviles, etc)

3 1.1. Generación de PS 1. Contaminación por Partículas

4 1.1. Generación de PS 1. Contaminación por Partículas

5 1.1. Generación de PS 1. Contaminación por Partículas

6 1. Contaminación por Partículas 1.1. Generación de PS Génesis de PS: Partición Aglomeración Partículas generadas durante la combustión: - Condensación de metales del combustible - Residuo sólidos (cenizas) - Procesos mecánicos (molienda, aspersión) - Combustión incompleta: hollín.

Condensación de metales del combustible - Residuo sólidos (cenizas) -

7 1. Contaminación por Partículas 1.2. Clasificación de las PS. Efectos. Concentración: mg/nm 3 o µg/nm 3 Clasificación a) Por su naturaleza: orgánicos, inorgánicos y patógenos b) Por estado físico: S, L. c) Por el proceso de formación d) Por estado de agregación: Partículas sedimentables Polvo Niebla Aerosoles Humo Smoke

inorgánicos y patógenos b) Por estado físico: S, L.

8 1.2. Clasificación de las PS. Efectos. 1. Contaminación por Partículas Efectos: Personas y animales: Sistema respiratorio y piel Plantas: Alteración Fotosíntesis Materiales: Ensuciamiento, corrosión, etc. Efectos globales: Luminosidad, Visibilidad, Efecto invernadero, etc.

respiratorio y piel Plantas: Alteración Fotosíntesis Materiales:

9 1. Contaminación por Partículas 1.3. Caracterización de PS. a) Propiedades Individuales: TAMAÑO (d P ) Tamaño(µm , Humo Ceniza Niebla y Nubes Llovizna Lluvia Caliza molida Humo de tabaco Polvo de carbón Cemento Arena Tamaños de partículas Talco molido Harina Gotas de boquillas neumáticas Bacterias Partículas perjudiciales para los pulmones Equipos de captación de partículas Lavadores húmedos Ciclones Filtros de tejido Electrofiltros Figura1. Rangos de tamaños de algunos tipos de partículas

Lluvia Caliza molida Humo de tabaco Polvo de carbón Cemento Arena Tamaños de partículas Talco molido Harina Gotas de boquillas

10 1. Contaminación por Partículas 1.3. Caracterización de PS. TAMAÑO : métodos de medida Tamizado: D P >45 µm Sedimentación en campo gravitatorio: 2<D P <60 µm Sedimentación en campo centrífugo: 0.01<D P <3 µm Microscopía óptica o electrónica Diámetro aerodinámico: D = p 18 µ V t ( ρ ρ ) g W G Forma: Esfericidad Factor de Heywood, n

gravitatorio: 2<D P <60 µm Sedimentación en campo centrífugo: 0.

11 1.3. Caracterización de PS. Superficie específica: - BET - Blaine 1. Contaminación por Partículas b) Distribución granulométrica - Diferencial - Acumulada Ejemplo: Rango de tamaños (µm) Tamaño medio D Pi (µm) Masa (mg) Fracción másica diferencial, x i Fracción másica acumulada >

de tamaños (µm) Tamaño medio D Pi (µm) Masa (mg) Fracción másica diferencial, x i Fracción másica

12 b) Distribución granulométrica Análisis granulométrico: Impactador en cascada Entrada 1. Contaminación por Partículas Etapa 1 Etapa 2 Etapa 3 Etapa 4 Salida Figura 2. Impactador en cascada

13 b) Distribución granulométrica 1. Contaminación por Partículas Distribución de tamaños: Curva de distribución frecuencial: Frecuencia (x i / Rango) Frecuencia (x i / Rango) Tamaño Figura 3. Distribución frecuencial sesgada Log Tamaño Figura 4. Distribución frecuencial normal

distribución frecuencial: Frecuencia (x i / Rango) Frecuencia (x i /

14 b) Distribución granulométrica 1. Contaminación por Partículas Distribución de tamaños: Distribución acumulada en papel probabilístico D P D Escala probabilística: % acumulado de tamaño inferior a D P

15 1.3. Caracterización de PS. c) Propiedades Colectivas 1. Contaminación por Partículas Diámetro medio equivalente: D Superficie específica media: a e = 1 x D i Pi = x a p i pi Densidad aparente y porosidad: ε = 1 ρ B ρ

16 1. Contaminación por Partículas 1.4. Normativa. Límites de Emisión - Centrales térmicas (Anexo RD VII 430/2004) - Incineradoras RSU (Anexo I RD 1088/92): a) 200 mg/nm 3 si < 1T/h b) 100 mg/nm 3 si capacidad entre 1 y 3 T/h c) 30 mg/nm 3 si > 3 T/h - Incineradoras RP (Anexo I RD 1217/97): 10 mg/nm 3

Incineradoras RSU (Anexo I RD 1088/92): a) 200 mg/nm 3 si < 1T/h b) 100

17 1. Contaminación por Partículas 1.4. Normativa. Límites de Inmisión

18 1.5. Eficacia de captación. 1. Contaminación por Partículas Número de partículas captadas η N = 100 Número de partículas a la entrada η m = Masa de partículas captadas Masa de partículas a la entrada 100 Dos formas: Fraccional Global

19 1.5. Eficacia de captación. Eficacia fraccional: 1. Contaminación por Partículas Eficacia fraccional η i 100 % 50 D c Tamaño Figura 6. Curva de eficacia fraccional D C : Diámetro de corte (eficacia 50%)

$Curva de eficacia fraccional D C : Diámetro de$

20 1.5. Eficacia de captación. 1. Contaminación por Partículas Eficacia global: η G max = x (D ) η D 0 i Pi i (D Pi ) d D Pi [1.1] η G = x N i = 1 i η i [1.2]

21 1. Contaminación por Partículas 1.6. Fundamentos: mecanismos básicos de la captación de partículas. Acción de fuerzas externas Captura aerodinámica Acción de fuerzas externas: Sedimentación gravitatoria g V t = D P 2 ( ρp ρ 18 µ F ) g

22 1. Contaminación por Partículas 1.6. Fundamentos: mecanismos básicos de la captación de partículas. Acción de fuerzas externas: Sedimentación centrífuga r w R F c v V t = 4 3 D C P D ρ ρ P F v r 2 φ Acción de fuerzas externas: Separación electrostática - E + - w = C ε ε Dp E ε0 µ

23 1. Contaminación por Partículas 1.6. Fundamentos: mecanismos básicos de la captación de partículas. Captura aerodinámica: A B Gas Obstáculo C Impacto Inercial (A) Intercepción Directa (B) Difusión (C)

24 1. Contaminación por Partículas 1.6. Fundamentos: mecanismos básicos de la captación de partículas. Equipos de captación Separadores mecánicos: Cámaras de gravedad Separadores de Impacto Ciclones Electrofiltros o Precipitadores Electrostáticos Filtros de tela Captadores húmedos

25 1. Contaminación por Partículas 1.6. Fundamentos: mecanismos básicos de la captación de partículas. Equipos de captación. Criterios de selección - La eficacia que es preciso alcanzar. - Las características de las partículas: distribución de tamaños carga (o concentración) de partículas propiedades físicas y químicas abrasividad conductividad eléctrica corrosividad densidad - Las características del gas portador: caudal temperatura y humedad pérdida de carga admisible - Factores económicos: costes de operación: Pérdida de carga. costes de inversión: Materiales y construcción. - Factores técnicos: espacio disponible servicios auxiliares mantenimiento etc.

26 TEMA 1. ELIMINACIÓN DE PARTÍCULAS 2. Captación local de emisiones difusas Sistemas de extracción para la captación de PS y gases en puntos de emisión difusa.

27 2. Captación local de emisiones difusas Campanas de aspiración: - Cerramientos, totales o parciales - Campanas receptoras Fuente Fuente Fuente Principios de operación básicos: - Colocar la captación lo más cerca posible - Envolver la fuente - Caudal de aspiración: Bajo: ineficaz Excesivamente alto: Costes elevados y aire contaminado diluido

28 2. Captación local de emisiones difusas Velocidad de captura: Velocidad mínima necesaria de aspiración, en la zona de emisión, que permite superar la acción de las corrientes de aire. Punto Nulo: posición en la que el gas ha perdido su velocidad. La campana debe quedar lo más cerca posible de dicho punto.

29 2. Captación local de emisiones difusas Perfiles de velocidad en la aspiración con campanas: Pared de la tubería % Q x Relación Q de aspiración con la velocidad de captura: Q = ( 2 + A) V 10x

30 2. Captación local de emisiones difusas Pasos en el diseño de un sistema de extracción con campanas: -Elección del material -Elección del tipo de campana -Cálculo del Q de extracción a partir de la velocidad de captura y distancia Q = V 10x ( 2 + A) -Cálculo de la pérdida de carga en la aspiración -Cálculos restantes para la circulación del fluido por toda la conducción -Determinación de la potencia de la soplante necesaria (Ejemplo 1.1)

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