Ingeniería ambiental (contaminacion atmosferica)

8/18/2019 Ingeniería ambiental (contaminacion atmosferica)

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Antecedentes

• El punto de partida de la toma de conciencia contaminación

atmosférica fue en Londres 1952, por contaminación por

humos, duro cinco días, muerte de varios miles de personas.

• En 1956 se publicó en el Reino Unido la Ley de Aire Limpio,disminuir la emisión de humos, fomentando el uso de

combustibles limpios.

• La primera ley aparece en Estados Unidos hasta 1963

• En Francia se aborda el problema de la contaminaciónatmosféricaen el año 1961

• En Colombia se aborda en 1.986.


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La Atmósfera

• hace posible que la Tierra sea habitable.

• Bloquea y evita que algunos de los peligrosos rayos del Sol lleguen aTierra.

• Atrapa el calor, haciendo que la Tierra tenga una temperatura agradable.

• gases de efecto invernadero y otros contaminantesproducen calentamiento del planeta, agujeros de ozono y lluviaácida.


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Los Contaminantes Atmosféricos

• Se entiende por contaminación atmosférica la presencia en el airede sustancias y formas de energía que alteran la calidad delmismo, de modo que implique riesgos, daño o molestia gravepara las personas, bienes y los recursos naturales.

• los contaminantes naturales ocurren en cantidades mayores que losproductos de las actividades humanas, los llamados contaminantesantropogénicos. Sin embargo, los contaminantes antropogénicospresentan la amenaza más significativa a largo plazo para la biosfera.


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Los Contaminantes Atmosféricos

• Contaminantes Naturales del Aire

Fuente Contaminantes

Volcanes Óxidos de azufre, partículas

Fuegos forestales Monóxido de carbono, dióxido decarbono, óxidos de nitrógeno, partículas

Vendavales PolvoMateria Orgánicaen descomposición

Metano, sulfuro de hidrógeno


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Contaminantes primarios

• Son aquellas sustanciascontaminantes que son vertidasdirectamente a la atmósfera. Loscontaminantes primarios provienen

de muy diversas fuentes dandolugar a la llamada contaminaciónconvencional.

• Entre los contaminantesatmosféricos más frecuentes que

causan alteraciones en la atmósferase encuentran:

Aerosoles (Material particulado).

Óxidos de azufre

Monóxido de carbono

Óxidos de nitrógeno

Hidrocarburos

Ozono, O3.

Anhídrido carbónico


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Contaminantes primarios

•

En la atmósfera se encuentran una serie de contaminantes que sepresentan más raramente, pero que pueden producir efectos negativos.

Halógenos y sus derivados.

Componentes orgánicos.

Partículas de metales pesados y ligeros, como el plomo, mercurio, cobre, zinc.

Partículas de sustancias minerales, como el amianto y los asbestos.

Sustancias radiactivas.


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Contaminantes secundarios

• Los contaminantes atmosféricos secundarios no se viertendirectamente a la atmósfera desde los focos emisores, sino que seproducen como consecuencia de las transformaciones y reaccionesquímicas y fotoquímicas que sufren los contaminantes primarios en elseno de la misma.

• reacciones químicas de otros contaminantes que proceden en sumayor parte de fuentes antropogénicas ozono (O3), sulfatos, nitratos,aldehídos, cetonas, ácidos, peróxido de hidrógeno (H2O2) y radicaleslibres.


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Emisiones

Fuentes Fija

IndustrialesProcesos industrialesInstalaciones fijas decombustión

DomésticosInstalaciones decalefacción

Fuentes Móviles

Vehículos automóviles

Aeronaves

Buques

Áreas Fuente

Aglomeraciones industriales

Canteras, Almacenamiento de materias primas,residuos, etc.

Minería a Cielo Abierto

Áreas urbanas


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Clasificación de Contaminantes del Aire

ContaminantesCriterio

CO Ozono

PST PM10 y PM2.5

Pb SO2

NO2

Tóxicos

Hidrocarburosaromáticos

Solventes

Amoniaco Cloro

Metales pesados Cromo

Dioxinas yFuranos

GEI

CO

HFC

CH4

SF6

Nox

Agotadores de lacapa de ozono

CFCs

HCFCs

PFCs


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Material Particulado

• Mezcla de partículas líquidas ysólidas, de sustancias orgánicase inorgánicas, que se encuentranen suspensión en el aire.

• Entre sus principalescomponentes se encuentransulfatos, nitratos, el amoníaco, elcloruro sódico, el carbón, elpolvo de minerales, cenizasmetálicas y agua.

• Son generadas a partir dealguna actividad antropogénica onatural.


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Material Particulado

• Se catalogan en función de su tamaño.

• Las partículas PM10, son las de mayor tamaño, cuya diámetroaerodinámico teórico sería de 10 µm.

• Las partículas más finas son las PM2.5 cuyo diámetro sería de 2.5 µm.

•

Las partículas PM10 quedarían retenidas en las vías respiratorias,produciendo efectos a nivel de sistema respiratorio, las partículasmenores, como las PM2.5, tienen la capacidad de pasar al torrentesanguíneo por lo que pueden, potencialmente, dañar cualquier órgano osistema.


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Compuestos de azufre• Asociados con el contenido en azufre de los combustibles fósiles, están

por tanto relacionados con la combustión del gasóleo en los vehículos yproducción de energía y carbón en las centrales térmicas, determinadosprocesos industriales y con las calefacciones domésticas.

• Los más importantes son el dióxido de azufre gaseoso, el ácido sulfúrico

y los sulfatos.


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Compuestos de nitrógeno• Su principal fuente de emisión no natural proviene de los combustibles

fósiles utilizados para el transporte, calefacción y generación de energía.

• La mayoría de combustiones producen monóxido de nitrógeno (NO) que,por procesos de oxidación da lugar al dióxido de nitrógeno (NO2).

Algunas veces la información que se suministra se refiere en términos de

NOX, indicando una mezcla de óxidos de nitrógeno.


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Compuestos OrgánicosVolátiles (COV)

• Los COV son un grupo variado de compuestos presentes en laatmósfera que incluyen un amplio espectro de hidrocarburos comoalcanos, alquenos, hidrocarburos aromáticos, cetonas, alcoholes,ésteres y algunos compuestos clorados.

• El benceno (C6H6) es un COV aromático que ha recibido muchaatención debido a su carcinogenicidad.

• El tolueno (C6H5CH3) es un COV que actúa como importante precursor del ozono.


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• Lluvia con ácidos disueltos, principalmente ácido sulfúrico y nítrico,

procedentes de combustibles fósiles y de motores de explosión.

Lluvia ácida


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Gases que la causan

•Óxido s de azufre

•Óxido s de nitrógeno

Estos óxidos se liberan al quemar combustible, se combinan con la

humedad atmosférica para formar ácidos sulfúrico y nítrico, que puedenser arrastrados a grandes distancias de su lugar de origen antes dedepositarse en forma de lluvia.


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Óxidos de Carbono

• Fundamentalmente son elmonóxido de carbono (CO) y eldióxido de carbono (CO2).

• Se liberan a la atmósfera comoconsecuencia de lascombustiones incompletas (CO) ycompletas (CO2).

• La fuente principal del CO son loshumos procedentes del escapede los vehículos a motor.


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CO2 y Efecto Invernadero


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Gases Efecto Invernadero (GEI)

GAS FUENTE EMISORA TIEMPO

DE VIDACONTRIBUCION

(%)

Dióxido de carbono(CO2)

Combustibles fósiles,deforestación, destrucción desuelos

500 años 54

Metano (CH4)Ganado, biomasa, arrozales,escapes de gasolina, minería

7 - 10 años 12

Oxido Nitroso (N2O)Combustibles fósiles, cultivos,deforestación

140 - 190años

6

Clorofluorocarbonos(CFC 11,12)

Refrigeración, aireacondicionado, aerosoles,espumas plásticas

65 – 110años

21

Ozono y otros Fotoquímicos, automóviles, etc.horas –

días8


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Compuestos OrgánicosVolátiles (COV)

• Los COV son un grupo variado de compuestos presentes en laatmósfera que incluyen un amplio espectro de hidrocarburoscomo alcanos, alquenos, hidrocarburos aromáticos, cetonas,alcoholes, ésteres y algunos compuestos clorados.

• El benceno (C6H6) es un COV aromático que ha recibidomucha atención debido a su carcinogenicidad.

• El tolueno (C6H5CH3) es un COV que actúa como importanteprecursor del ozono.


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Smog Fotoquímico

•

Es una mezcla de contaminantes deorigen primario (NOx e hidrocarburosvolátiles) con otros secundarios (ozono,peroxiacilo, radicales hidroxilo, etc.) quese forman por reacciones catalizadaspor la luz solar.

• Esta mezcla oscurece la atmósferadejando un aire teñido de color marrónrojizo cargado de componentes dañinos

para los seres vivos y los materiales.


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Emisión e Inmisión

• Emisión es la cantidad de contaminante vertido a la atmósfera enun período determinado desde un foco. [kg/h]

• Inmisión es la concentración de contaminantes a nivel del suelo.Hoy se emplea más el término «calidad de aire ambiente». [mg/m3]


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Factor de emisión

El nivel de actividad es una medida del nivel real del tamaño o nivel realdel establecimiento industrial, que se utiliza para afectar el factor deemisión para fuentes que no están controladas.

Para fuentes de emisión de procesos industriales, corresponde a la tasade producción (por ejemplo: masa de producto por unidad de tiempo).

Para otras categorías puede ser el área superficial que se puede alterar

por fuerzas mecánicas o el viento.

Si se tiene un sistema de control de emisión, el factor de emisión debeafectarse por el término adicional que refleja la fracción de control.


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Factores de Emisión

Basados en

procesosSe utilizan para estimar

emisiones de fuentes puntualesy a menudo se combinan con

los datos de actividadrecopilados en encuestas o en

balances de materiales.

Basados

en censos.

Se usan generalmente para

estimar emisiones de fuentesde área


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Factores de emisión basados enprocesos

• se usan los resultados de muestreos de «fuentes

representativas» para desarrollar factores de emisión,

los cuales se expresan como unidades de masa de

contaminante emitido por unidad de proceso.• Entre las unidades de proceso más comunes se

encuentran el consumo de energía, el consumo de

materia prima, las unidades de producción, el

calendario de operación, o el número de dispositivos ó

las características de éstos. Por ejemplo, lb/ MMBtu,

lb/gal, lb/lote, lb/hr ó lb/pie2 [área superficial].


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Factores de emisión con base enprocesos

• La fuente de consulta más extensa para factores deemisión con base en procesos es el documento AP-42Compilation of Air Pollutant Emission Factors (U.S. EPA,1995a) el cual contiene los factores de emisión

determinados en Estados Unidos para una gran cantidadde actividades.

• La referencia principal para factores de emisiónespecíficos para contaminantes tóxicos del aire es elsistema de datos FIRE (U.S. EPA, 1995b).

• Otro documento de referencia es la guía Rapid SourceInventory Technique publicado por la OrganizaciónMundial de la Salud (WHO, 1993) donde se encuentranfactores de emisión para diversos conjuntos de fuentes.


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Factores de emisión basados encensos

• El uso de factores de emisión basados en censos es unmétodo eficiente para estimar emisiones de fuentesde área que no se pueden caracterizar a través dedatos de actividad, consumo de combustibles y/o

consumo de materias primas, los cuales sonimprescindibles para aplicar factores de emisiónbasados en procesos.

• Además, comparada con otras técnicas de estimaciónde emisiones, la estimación de emisiones con factores

de emisión basados en censos puede ser una opciónmás costo-efectiva dado que los datos de censos yaestán disponibles en la mayor parte de las regionesdonde se realizan inventarios de emisiones.


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• La desventaja de usar factores de emisión existentes basados encensos es que la mayor parte de ellos fueron desarrollados en EUo en Europa y es posible que no representen las condicionessocioeconómicas y las prácticas de manejo de los procesos de

emisión en Colombia.• Por ejemplo, para la EPA ha establecido un factor de emisión de

COV per cápita para solventes comerciales de 2.86 kg deCOV/persona/año.

• Por su parte, el inventario de fuentes de Ciudad de México, ha

determinado un factor de emisión per cápita de 2.55 kg deCOV/persona/año.


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• Es importante recordar que los factores de emisión basados encensos son más exactos cuando se aplican a toda la región para laque el factor de emisión fue desarrollado que cuando se aplica enáreas más pequeñas.

•

La exactitud de este factor de emisión disminuye en la medida enque se aplica a regiones más pequeñas con característicasdiferentes a las del promedio nacional.

• Si el consumo de aerosoles per cápita en un municipio o delegacióncon elevada actividad industrial es más alto que el promedio

nacional, el uso de este factor de emisión «promedio» dará comoresultado una subestimación de las emisiones.


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Factores de emisión per cápita•

Las emisiones de procesos como la evaporación de solventes de losproductos comerciales y de consumo tales como ceras, productos enaerosol y limpiadores de muebles y ventanas puede ser determinada através de factores de emisión per cápita, si se supone que sus emisionespueden asociarse con la población de manera razonable.

• Esta suposición es válida para ciertas actividades como tintorerías, pinturade superficies arquitectónicas, pequeñas operaciones de desengrasado yevaporación de solventes de productos domésticos y comerciales.

• En cambio, los factores de emisión per cápita no se deben utilizar demanera indiscriminada para aquellas fuentes cuyas emisiones no secorrelacionan bien con la población, por ejemplo, las industrias grandescomo plantas petroquímicas o cementeras.


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• La protección del medio ambiente se ha basadotradicionalmente en la adopción de medidascorrectoras cuando el daño ya se había producido.Hoy en día, se está generalizando el concepto de

prevención, a través de medidas que se anticipen enlo posible a la aparición del problema.

• Los sectores industriales con un potencialcontaminante mayor son: las industrias energéticas,

petroquímicas, del papel y alimentarias así como lasiderurgia, metalurgia no férrea y las industriasquímicas inorgánicas y orgánicas.


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• Preventivas: Las evaluaciones de impactoambiental, la utilización de tecnologías de bajaemisión de residuos y una planificación más

eficiente del uso de la energía.• Correctoras: Cuando las medidas preventivas

no se pueden llevar a cabo o su aplicación no es

posible desde el punto de vista económico serecurre, para limitar la descarga decontaminantes a la atmósfera, a accionescorrectivas que pueden ser de dos tipos.


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• Operación unitaria que consiste en laseparación de uno o más componentes deuna mezcla gaseosa con la ayuda de un

solvente líquido con el cual forma solución(un soluto A, o varios solutos, se absorben dela fase gaseosa y pasan a la líquida).


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• Basan su funcionamiento en el hecho de quelos gases residuales están compuestos demezclas de sustancias en fase gaseosa,

algunas de las cuales son solubles en faselíquida. En el proceso de absorción de un gas,el efluente gaseoso que contiene elcontaminante a eliminar se pone en contactocon un líquido en el que el contaminante se

disuelve. La transferencia de materia serealiza por el contacto del gas con el líquidoen lavadores húmedos o en sistemas deabsorción en seco


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• Rendimiento: A partir del conocimientodel control de la cantidad de contaminante

emitido, se puede definir la eficiencia derecolección el mismo.• Propiedades del contaminante: cantidad,

composición, solubilidad, explosividad,

reactividad, toxicidad, electricidad,higroscopia, aglomeración.• Propiedades del aire: temperatura,

presión, viscosidad, densidad, humedad.


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• En los lavadores el compuesto a degradarprimero es absorbido en la fase líquidalocalizada en una torre de absorción llena delíquido. La operación consiste en hacer fluir elgas a contracorriente a través del líquido, dondelos contaminantes y el O2 son absorbidos.Posteriormente el líquido es alimentado a unreactor empacado de un material inerte

cubierto de la película biológica encargada dedegradar al contaminante. Son los sistemas másadecuados para el tratamiento de compuestosmuy solubles en agua.

Desulfuración de gases de


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Desulfuración de gases decombustion

Consiste en un conjunto de tecnologías quese utilizan para eliminar el dióxido de

azufre ( SO2 ) a partir de los gases de

combustión de escape de las centrales

eléctricas de combustibles fósiles y de las

emisiones de otros procesos. Como

tratamiento poscombustión, un sistema de

desulfuración de gases de combustión

(FGD, por sus siglas en inglés) utiliza un

reactivo alcalino para absorber, neutralizar

y/o oxidar el SO2 en los gases de escape y

producir sulfato de sodio y de calcio. Loscompuestos sólidos de sulfato obtenidos se

retiran hacia otro equipo que los procesa.

Clasificación General


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Clasificación General

Los depuradores son clasificados de manera general como “de un sólo uso” o

“regenerables”, en base a como son manejados los sólidos generados por el sistema.

• Regenerables: cuando el producto de la reacción puede tratarse y reutilizarse

• De un solo uso: cuando los residuos se deshidratan y eliminan

Dependiendo del estado del reactivo al salir del recipiente de absorción. Ambos tipos de

sistemas, de un sólo uso y regenerables, pueden ser también clasificados en:

• Húmedos

• Secos

• Semi-secos


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La mayor parte de los sistemas dedesulfuración húmeda se basan en laabsorción selectiva del SO2 en un líquido.

Desulfuración húmeda con caliza :• Es el mas empleado• Inversión relativamente baja.• Costos de operación mayores que en

otros procesos.• Obtención de yeso como subproducto.

Sistemas húmedos


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Sistemas semi secos


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Sistemas semi-secos

Es una tecnología mas reciente, y sin

embargo, esta bien desarrollada tanto

tecnológica como comercialmente, siendo el

segundo proceso para la desulfuración mas

utilizado, seguido de los lavadores húmedos,

se utiliza en centrales térmicas de pequeño y

medio tamaño que queman carbón con

contenido en azufre moderado (hasta 1,5 %).

La principal ventaja de este proceso es su bajo

coste de inversión y la producción de un

residuo seco y de fácil manejo. Los costos de

operación son mayores que en otros procesosdebido, principalmente, al alto costo del

absorbedor. La eficacia de eliminación del

SO2 puede estar entre el 75 y 95%.


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Sistemas Secos

Inyección en el hogar: Se suele usar comosorbente caliza, cal apagada o dolomita, que se

inyecta directamente en el hogar donde se

calcina. La eficacia de utilización del sorbente es

baja. Sin embargo, el rendimiento global puede

mejorarse (+10%) inyectando agua en losconductos, antes del precipitador. El residuo

producido se obtiene mezclado con la ceniza

volante que, por tanto, pierde las características

que la hacen útil para su adición a cementos y

hormigones. En contrapartida, el producto

obtenido presenta unas características de

alcalinidad que lo hacen de interés potencial

para estabilización/solidificación de otros

residuos.

Sistemas Secos


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Sistemas Secos

Inyección en conductos: El sorbente seinyecta directamente en el conducto decirculación de gases, recogiéndoseaguas abajo en un colector departículas. Los reactivos más frecuentesson hidróxido cálcico, óxido cálcico ybicarbonato sódico. La eficacia delsistema puede mejorarse utilizandoaditivos (NaOH, Cl2Ca)


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¿EN QUE CONSISTE?

En desarrollar la combustión en el seno de unamasa de suspensión de: partículas decombustible, cenizas y, a veces, un inerte, loscuales son fluidizados por una corriente de airede combustión ascensional.

Solamente entre un 2 y 3 % del lecho es carbonoso; el resto está compuestode material inerte (arena). Este material inerte proporciona un gran almacénde calor en el hogar, amortiguando el efecto de las posibles fluctuaciones enel poder calorífico del combustible, debidas a las variaciones de humedad ocomposición del combustible, en la generación de vapor


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• La combustión en lecho fluido presurizado (PFBC) reduce lasemisiones del proceso de combustión, que tiene lugar en undeterminado lecho a presión elevada, y se combina con unaturbina de gas y otra de vapor, configurando lo que se conocecomo ciclo combinado.

Ventajas

- Mayores reducciones en las emisiones de S

- Mejorar la eficiencia de la combustión

- Produce gases calientes de escape que se pueden aprovecharen una turbina de gas


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La combustión de lecho fluido atmosférico, el componente

principal de la planta es el generador de vapor; el airecomburente se proporciona mediante ventiladores y lacombustión proporciona el calor a un ciclo de vapor antes deexpulsar los humos a la chimenea.

Temperatura del lecho.

Exceso de aire

Reactividad del combustible

Tamaño de las partículas del material

Velocidad de fluidizaciónTiempo de residencia

Grado de reciclado del material


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COMPOSICIÓN Y PROFUNDIDAD DELLECHO

1. Combustible.

2. Sorbente.

3. Cenizas procedentes de la materia mineral delcombustible.

4. Aditivo inerte.

La profundidad del lecho puede variar desde 15-20 cm(delgado o superficial) hasta 0,8-1,0 m o más (profundo),dependiendo del grado de desulfuración requerido.


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Para el caso de un lecho fluido a presión atmosférica, puede hacerse la clasificación que se muestra en lafigura: El tipo de lecho fluido depende de la

diferencia de velocidades del gas y lossólidos. llegándose a una clasificaciónsimilar: cuando la velocidad de trabajose sitúa por debajo de la mínima defluidización, el lecho es fijo, cuando lavelocidad del flujo supera a la mínimade fluidización, de 1 a 3 m/s, se tiene lafluidización heterogénea clásica.Siempre hay un arrastre de partículas ypuede haber recirculación de cenizas,no muy elevada.Finalmente, si se continúaincrementando la velocidad, se llega algrado de transporte neumático,desapareciendo la fluidización.


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La combustión en lecho fluido puede tener lugar a presiónatmosférica o a una determinada sobrepresión; en este caso sedenomina combustión en lecho fluido a presión o presurizado.

Las presiones suelen situarse en el rango de 5 a 20 bar, siendonormal 10- 12 bar. Las instalaciones de combustión en lechofluido a presión son más compactas, ocupando mucho menosvolumen para igual capacidad. La combustión en lecho fluido apresión puede ser, a su vez, burbujeante o circulante


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1. Flexibilidad en la utilización de combustibles diversos; todo tipo de carbones, coque depetróleo, madera, residuos industriales combustibles, etc.

2. Permite la eliminación de desechos combustibles, evitando los gastos y riesgos devertidos o almacenamiento de los mismos.

3. Permite la utilización de combustibles de baja calidad, de alto contenido en cenizas yazufre y combustibles pobres.

4. No necesita de un combustible muy selectivo, aceptando todo tipo de tamaños, hasta50mm.

5. Baja temperatura de combustión, reduciéndose sus efectos sobre los materiales y laoperación de la caldera (aproximadamente 850ºC, 900ºC).

6. Debido a la baja temperatura de combustión, no se funden las cenizas, facilitándose su

evacuación y manejo.

7. Reducción de los problemas de escoriación "fouling" y "slagging".


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8. Las cenizas pueden extraerse por la base del lecho (cenizas de fondo), en losciclones y en los filtros de limpieza de los gases (cenizas volantes).

9. Mejora de la transferencia de calor, al poder disponer de tubos vaporizadores en ellecho y/o en las paredes de la cámara de combustión.

10. Se logra una buena homogeneización de temperatura del lecho, por la rapidez dela mezcla. Es casi isotérmico, lo que optimiza la eficiencia térmica.

11. Alta eficiencia de combustión y alto rendimiento de la caldera.

12. Reducción de la incidencia sobre el medio ambiente. Reducción de lacontaminación, en general. Especialmente, eliminación del SO2 con la adición desorbentes: caliza, dolomía, etc. y reducción de la producción de NOX, debido a la bajaproducción del de origen térmico.

13. Elimina o reduce los problemas de corrosión en el sistema.14. Operación sencilla, flexible y estable, fácilmente controlable.

15. Rápida respuesta a la demanda de carga.


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16. Reducción de los choques térmicos, debido a la baja temperatura.

17. Reducción del mantenimiento, por haber menos partes en movimientoy menos temperatura en el hogar.

18. Fácil preparación del combustible, pues acepta tamaños heterogéneos ycombustibles heterogéneos.

19. Bajo coste de operación, debido a la utilización de combustibles pobresy a la facilidad de automatización.

20. Alta disponibilidad de utilización.

21. Posibilidad de reconversión a lecho fluido de las calderas existentes de

carbón pulverizado y de parrilla, optimizando su funcionamiento


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Precipitadores

Un precipitador electrostático (PES) es un dispositivo de control de partículas queutiliza fuerzas eléctricas para mover las partículas fuera de la corriente de gas ysobre las placas del colector.

CARGA ELECTRICACORONA (IONES GASEOSO)

Una vez que las partículas son recolectadas sobre las placas, deben ser removidasde las placas sin que se re-encaucen en la corriente de gas.

Lavados con agua intermitentes ocontinuos.


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Tipos de PESAlgunas de estas configuraciones han sido desarrolladas para una acción de controlespecial y otras han evolucionado por razones económicas.

Precipitadores de Placa-Alambre

• Calderas que queman carbón• incineradores de residuos no-peligrosos• calderas de recuperación en plantas de

papel• unidades de refinación de petróleo por

desintegración catalítica plantas desinterización


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Tipos de PES

el gas fluye entre placas paralelas de metal y electrodos a altovoltaje. En cada dirección de flujo, el flujo del gas debe pasar porcada alambre en secuencia a medida que fluye a través de la unidad

Precipitadores de Placa-Alambre

Las fuentes de energíaObtener mayores voltajes de operación y puedeemplearse un seccionamiento eléctrico adicional

para incrementar la seguridad de funcionamiento.

PES

voltaje industrial de ca(220 a 480 V)

voltaje pulsante de cd(20,000 a 100,000 V)

• Media onda• Onda completa


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Tipos de PESPrecipitadores de Placa-Alambre

coronaEl voltaje aplicado a los electrodos causa que el

aire entre los electrodos se rompaeléctricamente

Iones generados Alambres Placas recolectoras

A medida que las partículas pasan cada alambresucesivo, son llevadas cada vez más cerca de las

paredes de recolección

Competencia entre lasfuerzas eléctricas y lasdispersoras.

POLARIDADNEGATIVA


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Tipos de PES

• Incrementa el campo eléctrico promedio que puede ser usadopara recolectar las partículas y proporcionan un área superficialaumentada para la recolección de las partículas.

Las coronasElectrodos

Agujas puntiagudas adheridas a losbordes de las placas

alambres de corona independientes

POLARIDADPOSITIVAPRECIPITADORES DE PLACA PLANA

Partículas de alta resistividad con diámetrosmásicos medio (DMMs) pequeños (de 1 a 2 µm).

Aplicaciones


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Tipos de PESPRECIPITADORES TUBULARES

Aplicaciones

en plantas de adición de ácido sulfúrico, limpieza del gassubproducto de los hornos de coque (remoción dealquitrán), y, recientemente, plantas de sinterización de

hierro y acero.

Un PES tubular es esencialmente una unidad de una etapa y es única, en que tiene a todo el gas pasando através de la región del electrodo. El electrodo a alto voltaje opera a un voltaje en toda la longitud del tubo y lacorriente varía a lo largo de su longitud a medida que las partículas son removidas del sistema


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Tipos de PES

PRECIPITADORESHÚMEDOS

Cualquiera de las configuraciones del precipitador puede operar con paredes húmedas en vez desecas. El flujo del agua puede aplicarse intermitente o continuamente, para lavar las partículasrecolectadas para su disposición.

APLICACIONES

Producción de ácido sulfúricoRegeneración del ácido usadoProcesamiento de metales noferrososHornos de calcinación, hornos defundición y altos hornos

Sistemas de procesos industrialesPurificación final de gasesInstalaciones para incineración.


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Dispositivos de captura

Conductos

Cámaras de aspersión

Colectores mecánicos

Ventiladores

Chimenea

Transportadores de

gusano o neumáticos

Fuente de aguapara lavado

Acondicionamiento de gas

LAVADORes


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* DE AGUACERO• El gas sucio se hace pasar por un lavador

estableciéndose un contacto gas- líquido. A lasalida vamos a obtener una corriente

gas+líquido que va a pasar por un ciclón quese va a separar el gas limpio del líquido sucio,que pasa a un separador líquido-sólido,

obteniéndose un líquido limpio que serecircula de nuevo al lavador.


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Lavadores de flujo cruzado

• El flujo de un líquido entra perpendicular enel lavador a la dirección de flujo del gas. Hayque múltiples boquillas aspersores que

dispersan el líquido entrante, QL, y undrenaje que lo recoge en el fondo.


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Lavadores a contraflujo

• Para en el caso anterior la distancia que recorre una gota conrelación a las coordenadas fijas es la misma que respecto al gas(∆z) , y aquí el gas se mueve hacia arriba con una velocidad:

• El tiempo promedio que cada una de esas gotas pasa en el lavador

es la distancia vertical dividida entre la velocidad vertical conrelación a las coordenadas fijas.


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Lavadores de flujo coordinado

• El flujo de gas y líquido se mueven en la misma dirección ysentido a lo largo del lavador. Es evidente que una mayordisposición geométrica debe producir gotas muy pequeñas que

se mueven a altas velocidades con respecto al gas que se estálavando.


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Lavador ciclónico

• La solución cargada de polvo fluye por lasparedes hasta el fondo donde es retirada.


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Lavadores Venturi


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¿QUÉ SON LOS CICLONES?

Los ciclones son separadores gas-sólido en los que se emplea laaceleración centrífuga como fuerza impulsora de la separación.

Estos son básicamente construcciones simples que no cuentan con partes

móviles, lo cual facilita las operaciones de mantenimiento.La separación depende del tamaño y densidad de las partículas, por loque los ciclones pueden utilizarse para efectuar la separación sobre labase del tamaño, la densidad o de ambas.


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PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOSCICLONES

• En un ciclón, la trayectoria del gas comprende un doble vórtice, en donde elgas dibuja una espiral descendente en el lado externo, y ascendente, en ellado interno.

En un ciclón, el gas entra en la cámara superiortangencialmente y desciende en espirales hasta el

ápice de la sección cónica; luego, asciende en unsegundo espiral, con diámetro más pequeño, y salepor la parte superior a través de un ducto verticalcentrado. Los sólidos se mueven radialmente hacialas paredes, se deslizan por las paredes, y sonrecogidos en la parte inferior.


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FAMILIAS DE CICLONESLas principales familias de ciclones de entrada tangencial son:Ciclones De Alta EficienciaCiclones ConvencionalesCiclones De Alta Capacidad.

FAMILIA DE CICLONES

EFICIENCIA DE REMOCIÓN

PST PM10 PM2.5

Convencionales 70-90 30-90 0-40

Alta eficiencia 80-99 60-95 20-70

Alta capacidad 80-99 10-40 0-10


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EFICIENCIA DE COLECCIÓNLa teoría de Leith y Licht es la que mejor se adapta alcomportamiento experimental

•La máxima eficiencia de colección ocurre cuando la velocidad de entrada es 1.25veces la velocidad de saltación.•Cuando la velocidad de entrada es mayor a1.35 veces la velocidad de saltación, seproduce resuspensión del material ya capturado


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VELOCIDAD DE SALTACIÓNvelocidades muy bajas permiten la sedimentación de partículas yneutralizan el efecto de la fuerza centrífuga generando disminuciónen la eficiencia de colección; velocidades muy altas puedenresuspender partículas previamente colectadas, disminuyendotambién la eficiencia.

La ecuación de Kalen y Zenz


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CAÍDA DE PRESIÓNLas eficiencias de remoción en un ciclón se pueden aumentar alincrementar las velocidades de entrada, pero esto también incrementa lascaídas de presión.

la ecuación desarrollada por Shepherd y Lapple.

K = Constante, toma el valor de 16 paraentrada tangencial.


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VENTAJAS DE LOS CICLONES1. Bajos costos de capital.2. Falta de partes móviles, por lo tanto, pocos requerimientos de

mantenimiento y bajos costos de operación.

3. Caída de presión relativamente baja, comparada con la cantidad de

partículas removidas.4. Las limitaciones de temperatura y presión dependen únicamente de los

materiales de construcción.

5. Colección y disposición en seco.

6. Requisitos espaciales relativamente pequeños.


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DESVENTAJAS DE LOS CICLONES1. Eficiencias de recolección de partículas suspendidas

totales relativamente bajas, particularmente parapartículas menores de 10 μm.

2. No pueden manejar materiales pegajosos oaglomerantes.

3. Las unidades de alta eficiencia pueden teneraltas caídas de presión.


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DESCONTAMINACIÓN DEL AIRE CON CICLONES

Generalmente, los ciclones por si solos no son adecuados para cumplir con lasreglamentaciones más estrictas en materia de contaminación del aire, pero tienen unpropósito importante como pre-limpiadores antes del equipo de control final más caro, talcomo los precipitadores electrostáticos o los filtros de tela.

Industria de metales ferrosos y no ferrosos.

Las unidades industriales y comerciales de combustión que utilizan madera y/ocombustibles fósiles.

Industria cementera.

Control de emisión de PS.


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INTRODUCCIÓN

• La captación y depuración de partículas presenta una problemática muy diversa en losdistintos procesos industriales quegeneran emisiones a la atmósfera.

• La recuperación de productos en polvo del gas de descarga es vital para cualquier industria para evitar los problemas de polución oaumentar el rendimiento de la

planta.


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FILTROS

Un filtro es un dispositivodestinado a remover lasimpurezas por distintos medios

y para diferentes propósitos.Estos son encargados de lacaptación y depuración de partículas, ya que estas presentan una problemática muydiversa en los distintos procesos

industriales que generanemisiones a la atmósfera.


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Filtros de tejido: FILTROS DEMANGA

Los filtros de mangas son uno de losequipos más representativos de laseparación sólido-gas mediante un

medio poroso: aparecen en todosaquellos procesos en los que seanecesaria la eliminación de partículassólidas de una corriente gaseosa.Eliminan las partículas sólidas quearrastra una corriente gaseosahaciéndola pasar a través de un tejido.

Mecanismos de filtración


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Mecanismos de filtración

Inercia

TamizadoDifusión

Intercepción

Tipos de filtros de tela en función del


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Tipos de filtros de tela en función delmétodo de limpieza empleado

La característica principal que diferencia unos tipos de filtros de mangas de otros es laforma en que se lleve a cabo su limpieza.

1) L impieza por agitación.

La bolsa se instala sujetada por una estructura que oscila provocando una onda

sinusoidal en la tela que dotará a la torta de la suficiente energía para desprendersedel filtro.


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2) Limpieza con aire a la inversa.

Con este método el flujo de aire sucio es interrumpido, y mediante un ventilador adicional, se proporciona un flujo limpio en sentido inverso, con la misma o mayor relación gas a tela que el aire sucio.

3) L i i i i id


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3) L impieza con aire comprimido .

Se usa un golpe de aire que desciende a través de la bolsa expandiéndola violentamente.

3.1) F il tros enjaulados. 3.2) F il tros de cartucho.

Las bolsas son montadas sobre jaulas de alambre para prevenir

su colapso mientras el gas polvoriento fluye desde elexterior de la bolsa al interior durante la filtración.

Para aumentar la superficie defiltro por unidad de volumen de

la casa de bolsas se usanmedios de filtración finamente plisados y sostenidos por medio de una estructura dealambre.

Elección del tipo de tejido


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Elección del tipo de tejido

La elección del tejido filtrante depende del tipo de polvo y del nivel deemisión deseado.Para obtener el rendimiento óptimo, una operación segura y ef icaz delfiltro de mangas se debe prestar atención especial a la elección del tejido.


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Filtros de profundidad

• Lechos de grava o arena: Funcionamiento semicontinuo con duplicidad delechos, limpieza por vibración o aire inverso.

• Esteras f ibrosas: Fibras naturales o sintéticas, funcionamiento semicontinuo pero no admiten limpieza

• F iltros cerámicos: Utilizados en la filtración de gases corrosivos (ácidos) a

alta temperatura, medio poroso cerámico resistente (cuarzo alúmina ocarburo de silicio).

FUNCIONAMIENTO


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FUNCIONAMIENTOOPERACIÓN DE FI LTRACIÓN: FUNCIONAM IENTO

Una corriente de gas cargado de polvo, choca contra una serie de paneles y se divide en variascorrientes.

Las partículas más gruesas se depositan directamente en el fondo de la tolva cuando chocancontra dichos paneles.

Las partículas finas se depositan en la superficie del tejido cuando el gas pasa a través de la bolsa.

Una vez que el gas ha sido filtrado, éste fluye (ya limpio) a través de la salida y se descarga a laatmósfera por medio de un ventilador.

OPERACIÓN DE LIMPIEZA:

Las partículas depositadas en la superficie de la bolsa por medio de aire comprimido inyectadodesde una tobera hacia la bolsa.

El chorro de propulsión actúa periódicamente mediante un controlador automático de secuencia. El polvo recogido en el fondo de la tolva se descarga mediante un transportador de tornillo

helicoidal y una válvula rotativa.

Los dos parámetros fundamentales a considerar en el diseño de un filtro demangas son la velocidad del gas y la pérdida de carga.


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AdsorciónEn la adsorción los gases, vapores y líquidos se retienen enla superficie de un sólido como consecuencia de reaccionesquímicas y/o fuerzas superficiales


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La adsorción puede utilizarse para emisiones provenientes de:

• Limpieza en seco (solventes organoclorados)•

Desengrase con solventes orgánicos• Pintura• Extracción de solventes• Tratamiento de superficies metálicas• Impregnación de papel y tejidos con resinas

• Fabricación de tintas y barnices• Industria de alimentos


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La adsorción se realiza con equipos en los cuales los gases o vaporescontaminantes son retenidos sobre la superficie de un medioporoso, a través de la cual fluye el gas. Los medios mas utilizadoson la silica gel, carbón activado y alúmina activada.


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Los equipos son recipientes metálicos, en cuyo interior se dispone de unlecho de carbón activado de 1 a 9 m de profundidad.

Previo al paso por el lecho de adsorción , el fluido debe acondicionarse

para evitar la presencia de partículas en suspensión, exceso de humedad ytemperaturas excesivas.

Sistemas de Adsorción


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Sistemas de Adsorción

• Sistemas regeneradoresLas partículas de carbón se pueden usar variasveces. Son usados cuando la concentración delcontaminante en el flujo son muy altos.

• Sistemas no regeneradoresEl carbón gastado se descarta cuando se satura conel contaminante (generan desecho solidos). Estos seusas cuando la concentración del contaminante esmuy baja

INTRODUCCIÓN:PROCESOS DE


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COMBUSTIÓN

Las emisiones tóxicas son aquellas en lascuales sustancias procedentes de procesos

industriales y otras actividades humanas ,son

expulsadas a la atmósfera.

EFECTOS DE LOS CONTAMINANTES GASEOSOS EN LASALUD


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EFECTOS DE LOS CONTAMINANTES


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EFECTOS DE LOS CONTAMINANTESGASEOSOS EN EL MEDIO AMBIENTE

Agua

Alta solubilidad, contaminación de acuíferos

Atmósfera

Se mezcla con el aire, se transporta a distancias cortas por sus

bajos tiempos de persistencia, otros se mantienen por más

tiempo. Se precipitan a tierra fácilmente. Gases efecto

invernadero, daños en la capa de ozono.

Suelo

Algunos se bioacumulan y otros no.

MEDIOS PARA EL CONTROL DE


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EMISIONES GASEOSAS

COMBUSTIÓN ABSORCIÓN

ADSORCIÓN CONDENSACIÓN


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COMBUSTIÓNconstituye un proceso apropiado para la

eliminación de compuestos orgánicos

transformándolos en dióxido de carbono y vapor

de agua. También es válido para determinadas

sustancias inorgánicas.

TIPOS DE COMBUSTIÓN


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ESPONTANEA

PROCESOSCATALÍTICOS

Ó


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DISPOSITIVOS DE COMBUSTIÓNPara la incineración termal es

importante que el flujo de vapordel incinerador termal tenga una

tasa de flujo y concentración

constantes del gas combustible.

Estos dispositivos no son

adecuados para flujos fluctuantesde vapor porque la eficiencia del

proceso de combustión depende

de la mezcla apropiada de

vapores y un tiempo específico de

permanencia en la cámara decombustión.

Los incineradores catalíticos son similares

a los termales e incluyen un catalizadorpara evaluar el proceso de combustión.Un catalizador es una sustancia queacelera una reacción química sin que lareacción cambie o consuma dichasustancia. Los catalizadores permiten que

el proceso de combustión ocurra contemperaturas más bajas, lo que reduce elcosto del combustible.


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Las llamas son básicamente

dispositivos de seguridad

que también se usan para

destruir emisiones

de desechos.

Las calderas y calentadores industriales se usan

comúnmente para generar calor y energía. Su principalpropósito es contribuir a las operaciones de la planta.

Su uso como dispositivo para el control de la

contaminación es secundario.

Ingeniería ambiental (contaminacion atmosferica)

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