Contaminantes Atmosfricos y Metodologas para el Monitoreo de las Emisiones en Fuentes Estacionarias (Chimeneas)Clasificacin y caractersticas de los contaminantes del airePor su origen1. Contaminantes primarias: son aquellas que se emiten directamente a la atmosfera por diversas fuentes (humos, NO, SO2, CO, polvos, HNM)2. Contaminantes secundarias son aquellas que se forman en la atmosfera como resultado de las reacciones qumicas a partir de la presencia de materiales gaseosas (NO2, SO4, NO3, O3,)Proceso de formacin de contaminantes del aire

Principales contaminantes del aire

Partculas segn tamao PTS: comprende partculas de rango de tamao (0.005 y 100 um). PM10: menores e igual 10 um, partculas respirables (fosas nasales). PM2.5: menores e igual a 2.5 um, partculas inhalables, (alveolos pulmonares). PM1: partculas ultra finas.GasesMONXIDO DE CARBONO (CO): Las emisiones de CO estn ligadas: Procesos de combustin incompleta Deficiencia de O2 durante la combustin Bajas temperaturas de combustin Cortos tiempos de residencia de los gases en la zona de reaccin Un mal contacto combustible-aire. Gas venenoso al respirar, incoloro e inspidoForma carboxihemoglobina reduciendo la oxigenacin debido a que el CO es 210 veces ms reactivo que el oxgeno con la hemoglobina. Cuando la concentracin de CO supera las 120 ppm, se puede producir prdida de reflejos, dolores de cabeza, nauseas, vmitos, y si persiste puede llevar a la muerte.DIOXIDO DE AZUFRE (SO2): Las emisiones de SO2 estn ligadas: Calidad del combustible (contenido de azufre o compuestos azufrados).Es un gas: Txico, incoloro con olor fuerte. Se forma a partir del azufre de combustible. Valor limite del efecto es de 5 ppm. Forma el H2SO4 con el H2OEn la vida prctica, las emisiones de SO3 son prcticamente mnimas (apenas detectables), razn por la cual se acostumbra normar las emisiones de SO2.OXDOS DE NITRGENO (NOx))Las emisiones de NOx suelen ser funcin directa de: La Temperatura de combustin. Exceso de aire de combustin. Contenido de nitrgeno en el combustible.El NO2 un gas color marrn y soluble en agua. Es txico si se respira (produce daos irreversibles en el pulmn), y contribuye a la formacin de ozono en combinacin con la radiacin ultravioleta (Luz solar). Los NOx son la suma del NO y del NO2, sin embargo desde el punto de vista de toxicidad y relacin con el efecto invernadero, el NO2 resulta ser un gas ms nocivo.Fuentes emisoras de contaminantes al aireFuentes AntrpicasFuentes Fijas o estacionarias: Gases de la combustin y procesos industriales (refineras). La molienda, trituracin (cementeras, minera, etc) La evaporacin de materia voltil de material sujeto a calentamiento (hornos de vidrio)Fuentes de rea:Incluyen aquellas que son numerosos y dispersos, pero en conjunto son emisoras de contaminantes (grifos de combustibles, tintoreras, actividad de construccin, quemas agrcolas, polvos de carreteras, etc.).Fuentes mviles:Son todas las fuentes motorizadas, que generan gases de combustin (motocicletas, vehculos, camiones y autobuses, etc)Fuentes NaturalesEmiten contaminantes atmosfricos sin la participacin de la actividad humana. Geognicas o del suelo, comprende de origen geolgicos como los volcanes. Tambin se considera en algunos casos los incendios forestales y la erosin elica, esta ltima hay discusiones si se debe incluir ya que si la erosin es ocasionada por la actividad humana, como cultivos, quemas controladas o no controladasMonitoreo de las Emisiones Atmosfricas en Fuentes Estacionarias (Chimeneas)Emisiones AtmosfricasEmisiones son todos los fluidos gaseosos, puros o con sustancias en suspensin; as como toda forma de energa radioactiva, electromagntica o sonora, que emanen como residuos o productos de la actividad humana o natural (por ejemplo: las plantas emitan CO2) que se emite a la atmosfera.Definiciones Fundamentales Material Particulado (MP): Es toda materia transportada por el gas (holln, ceniza, xidos) recolectada en filtros, sonda y boquillas. Puerto de Muestreo: Agujero realizado en el tramo recto de la chimenea donde se realiza la medicin de velocidad, composicin de los gases y muestreo MP. Punto de Muestreo: Sitio localizado en el interior de la chimenea que se accede a travs de puerto. En cada punto se mide: Velocidad y succin del gas. Isocinetico: ISO = igualdad, semejanza, uniformidad. CINETICO = Movimiento (explica el comportamiento y propiedades macroscopicas de los gases) Muestreo Isocinetico: Vn(Velocidad de toma de Muestra) =Vs(Velocidad de gases en chimeneaObjetivo de la medicin de emisin en Fuentes Fijas Caracterizar las emisiones en operacin normal de los equipos de combustin y/o procesos. Determinar la concentracin de los contaminantes presente en una emisin atmosfrica. Determinar la velocidad y flujo volumtrico de los gases.Mtodos de Medicin de Emisiones AtmosfricasSegn su forma de operacin: Mtodos Discontinuos: Son dos pasos separados. Mtodos Manuales. Toma de muestra en el lugar de medicin. Anlisis en el laboratorio. Mtodos Continuos: Mtodos Automticos. Toma de muestra y anlisis en el lugar de medicin.El Muestreo de los Contaminantes en las Emisiones AtmosfricasEste mtodo consiste en tomar una muestra de la emisin que permite determinar la concentracin del contaminante, velocidad del gas portador y calcular el flujo volumtrico de los gases.Esquema de los Trenes de Muestreo de Material Particulado en Emisiones AtmosfricasTren de Muestreo Manual

Muestreo IsocineticoEl muestreo debe realizarse a la misma velocidad en que son transmitidos los contaminantes en el ducto de muestreo. El porcentaje de isocinetismo esta dado por la siguiente ecuacin:% Isocinetismo= 100 x Vn/VsEn la cual: Vn = Velocidad de toma de muestra. Vs = Velocidad de gases en chimenea.El material particulado se succiona isocinticamente del ducto haciendo uso de una sonda acoplado. La presin de velocidad y as, calcular la velocidad de los gases en la chimenea se realiza a travs de un tubo pitot. La boquilla de muestreo puede variarse, para as modificar la velocidad de succin de tal modo que se pueda garantizar la condicin de isocinetismo.

Condiciones isocinetica

Determinacin de la Velocidad y Flujo Volumtrico de los Gases1.Determinacin de la Velocidad de los GasesSe determina a partir de la ecuacin de Bernoulli que se aplica al tubo pitot:Donde: v: velocidad de los gases; (p-p0): presin diferencial : densidad de los gases; g: aceleracin de la gravedad

2.Determinacin del flujo volumtricoSe determina a partir de la ecuacin de Continuidad:Q = V x A V: Velocidad de los gases A: rea de la seccin transversal de la chimeneaNormas EstandarizadasNormas EPA (US EPA) y NTP (Per) de Emisiones Atmosfricas

Aplicaciones de las NormasMtodo EPA 1: Mtodos para la determinacin depuntos transversales de muestreo para la medicin dela velocidad en fuentes estacionarias. Ubicacin del puerto de muestreo Determinar el nmero de puntos. Posicin de los puntos de muestreoAplicacin: Para corrientes de gas que fluyen en ductos y chimeneas.Limitaciones: No puede ser usado cuando: El flujo es ciclnico o turbulento, El dimetro de la chimenea es inferior a 0.30 m tiene un rea transversal inferior a 0.071 m2Mtodo EPA 2: Determinacin de la Velocidad y Caudal Volumtrico del Gas en Chimenea (Tubo Pitot Tipo S)Aplicacin: Medir Velocidad promedio del flujo del Gas y cuantificar su caudal.Limitaciones:No puede ser usado cuando: El flujo es ciclnico o forma de remolinos. El dimetro de la chimenea es inferior a 0.30 m tiene un rea transversal inferior a 0.071 m2.La velocidad: se determinan a travs de la densidad del gas y de la medicin de la velocidad promedio (presin dinmica) con un tubo pitot tipo "S y estandar .

Mtodo EPA 3: Anlisis de los Gases para Determinacin de la Masa Molar del GasAplicable para determinar: %O2, %CO2, CO, N2 En proceso de combustin y masa molar. Aplica a otros proceso se determina %O2, %CO2, %CO, %N2Equipos e Instrumentos para Determinar Masa MolarAnalizadores de Gases Analizador de Gases Bacharach 300 NSX Analizador de Gases Testo 350Registro de Concentracin de Gases: Registro de datos de resultado de un analizador de gases.Mtodo EPA 4: Determinar del contenido de Humedad en los Gases de la Chimeneas Principio: Una muestra de gas es extrada de la fuente a una velocidad constante, la humedad es removida de la muestra de la corriente y determinada volumtrica o gravimtricamente. Aplicabilidad: para determinar el contenido de humedad del gas de chimenea.Tren de muestreo para humedadMtodo EPA 5: Determinar de Material Particulado en Fuentes Estacionarias (Chimeneas) Principio. El material particulado es succionado isocinticamente de la fuente y colectado sobre un filtro de fibra de vidrio que se mantiene a una temperatura de 120 14 C. El material particulado, que incluye cualquier material que se condensa a la temperatura de filtracin, es determinada gravimtricamente . Aplicabilidad: Mtodo aplicable para la determinacin de las emisiones de material particulado de fuentes fijas o estacionarias.Tren de muestreo para material particulado