TAREA 3

PROBLEMA 1 Durante el proceso de producción de una fábrica, se generan 3,2 kg de partículas por cada tonelada de producto fabricado, mientras que la administración le permite unas emisiones máximas 110 mg/m3. Determinar cuál debe ser el rendimiento mínimo del sistema de depuración de partículas que se debería instalar en la fábrica, si por cada tonelada de producto fabricado, se emiten 1350 m3 de gas. SOLUCIÓN

Emisión=

3.2 kg particulas 1tn producto

Emisión Max=110 mg/m3 Caudal de gases Emisión volumétrica=1350 m 3/1tn Concentración total de Partículas : 3.2 kg ∗1000 g 1350 m3 ∗100 mg 1 kg =2370.37 mg/m3 g Rendimiento por regla de tres simple: 2370.37 mg/m3 → 100 % 110 mg/ m 3→ x X =4.641 % Rendimiento de depuración es de: 95.36 %

PROBLEMA 2 En una central térmica que emplea carbón como combustible, se emite 6,8 Nm3 de gas por kg de combustible incinerado, Calcular: a) La concentración de partículas en mg/Nm3 en el gas emitido, si se generan 5,7 kg de partículas por tonelada de combustible incinerado. b) El contenido en SO2 de los gases emitidos debe ser inferior a 3000 mg/Nm3. Expresar esta concentración en ppm, e indicar cuanto SO2 se libera como máximo por cada kg de combustible incinerado con esta concentración. c) Para cumplir con el límite indicado de SO2. ¿Cuál es el porcentaje máximo de azufre que puede tener el combustible empleado? DATOS: Por cada kilogramo de combustible incinerado se emite 6.8 Nm3 de gas. En esta parte calcularemos la concentración de partículas emitidos en mg/Nm3 ya que se genera 5.7 kg de partículas /1 tonelada combustible incinerado. CÁLCULO Cpart =(5.7 kg/1ton)x (1 kg /6.8 Nm 3)x (1 ton/1000 kg) x (10E6 mg)/1 kg ¿=838.2mg/ Nm 3 SOLUCIÓN Se sabe que la masa molar del SO 2 es 64.066, lo cual es equivalente a 64.1; entonces calculamos la ppm: PPM =3000 mg/Nm 3 X (22.4/ 64.1)=1048.4 ppm Se sabe que se emite 6.8 Nm3 de gas por 1kg de combustible incinerado, entonces calculamos el máximo de SO2: SO2=(6.8 Nm 3/ Kg comb .incinerado) X 3000 mg/Nm 3 X 1 g/1000 mg SO2=20.4 g SO2 / K Se sabe que: S+O 2→ SO 2 Por tanto, por cada mol de azufre se forma un mol de SO2, entonces: 20.4 g SO2 x (1 mol SO 2 /64.1 g SO 2) x (1mol S /1 mol SO2) x (32.1 g

S S )=10.2 g S 1mol

PROBLEMA 3 Un muestreador de alto volumen capta partículas de una muestra de aire durante 24 horas a un caudal de 1,6 m3/min. El área del filtro expuesto

corresponde aun circunferencia de 10 cm de radio. Una tira de 5 cm x15 cm se corta y se determina que contiene 3,6 mg de sulfato. Determinar el contenido en sulfato en el aire expresado en mg/m3. DATOS: t=24 horas , Q=1.6 m3/min r =10 cm, so24 =3.6 mg CÁLCULOS A filtro=π × r 2=π x 102=314.16 cm2 Atira =5 cm x 15 cm=75 cm2 SOLUCIÓN 

Masa

314.16 cm2 → x mg 75 cm 2 → 3.6 mg Xmg=15.08 mg 

Volumen

Q=V /t 1,6 m3 /min=V /24 h V =1,6 m3 /min x 24 h x 60 min/1 h=2304 m3 

Sulfato en el aire.

cc SO 2=M SO2 /Vaire cc SO 2=15.08 mg/2304 m3 cc SO 2=6.55 x 10−3 mg/m3

PROBLEMA 4 En un equipo captador de materia sedimentable se recogió un volumen de 12,7 litros de líquido durante un periodo de 30 días. El diámetro del embudo del

equipo fue de 31,84 cm y el colector contenia 0,0325 g de CuSO4.5H2O. Empleando un filtro de 0,5173 g se filtraron 2 litros del líquido, siendo el peso final del filtro una vez seco de 0,5405 g. Por otra parte, una alícuota de 100 ml de líquido filtrado se evaporo a sequedad en una capsula de porcelana de 130,8325 g de masa, siendo el peso de la capsula más el residuo de solido tras la evaporación de 130,8363 g. Determinar el contenido de materia sedimentable soluble. Insoluble y el total expresado como mg/m2xdia. CÁLCULOS MMI =ms−mfiltro=0.5405−0.5173=0.0232 g Entonces: (0.0232 g/2 L) x (12.7 L/30 días)=4.91 x 10E-3 g /días Área de la superficie del captador: R=d /2=0.3184 /2=0.1592 m S=π xR 2=π x (0.1592)2 =0.07962m 2 Materia sedimentable insoluble: MSI=(4.91 x 10E-3 g/días)/(0.07962 m2)=0.06168 g /díaxm2=¿ 61.68 mg/díaxm 2

Masa del CuSO4 en un volumen de 12.7 L: (159 g CuSO 4 /249,6 g CuSO 4.5 H 2 O) X 0,0325 g CuSO 4 . 5 H 2O=¿ 0.021 CuSO 4 Masa del CuSO4 en la alícuota de 100ml: (0.021 g CuSO 4 /12.7 L) x 0.1 L=1.629 x 10E-4 g CuSO 4 Masa del residuo solido: m rs =m (cap +rs)−m cap mrs =130 , 8363−130,8325 mrs =3.8 x 10−3 g

Masa de la materia sedimentable soluble: MMS=mrs−m(CuSO 4) MMS=3.8 x 10−3−1.629 x 10−4 =3.64 x 10−3 g Materia sedimentable total: MSS=(3.64 x 10−3 g/0.1 L) x (12.7 L/30 días) x (1/0.07962m 2)=¿ 0.19338 g/día x m2 ¿ MSS=193.38 mg/día x m2 Materia sedimentable soluble MST =MSS + MSI=61.68+ 193.38=255.06 mg/día x m2

PROBLEMA 5 En una zona forestal la concentración media de sulfato en la atmosfera en forma de aerosol es de 9,4 ug/m3, y la velocidad de deposición seca del aerosol es de 1,15 cm/s. Determinar la cantidad (g) de sulfato que se deposita por cada m2 de suelo contaminado. SOLUCIÓN 9.4 μg 0.0115 m 3600 s 24 horas 365 días 3.409 g x x x x = 2 s h día año m3 m x año

PROBLEMA 6

Una central térmica que emplea carbón como combustible produce unas emisiones que contienen 10,2 g/m 3 de partículas sólidas en suspensión. Empleando un ciclón se eliminan las partículas de mayor tamaño con una eficacia del 80%. Para determinar la concentración de partículas hasta 90 mg/m3 es necesario colocar en serie un precipitador electrostático. a) ¿Qué eficacia deberá tener este segundo método de control? b) ¿Cuál es la cantidad total de partículas emitidas diariamente por la central si se sabe que genera una emisión de 1800 Nm3/min? SOLUCIÓN: Segundo método de control Partículas que quedaron retenidas en el ciclón 10.2 g /m3 →100 % P r → 80 % P r → 8.16 g/m 3 Partículas que no quedaron retenidas en el ciclón P nr=10.2 g/m3−8.16 g/ m 3 P nr=2.04 g /m3 Convirtiendo a mg/m3 :2.04 g /m3∗1000 mg/1 g=2040 mg/m 3 Por tanto: 2040 mg/m3 → 100 % 90 mg/m 3→ Y Y → 4.4 % ⟹ 100 %−4.4 %=95.4 % Partículas emitidas diariamente por la central. (1800 Nm3 /min) x (90 x 10−6 kg /1 Nm3 ) x 60 min/1hora x 24 horas /1día=233.38 kg/día