En el estudio del
medio ambiente, deben tenerse en cuenta los factores que lo afectan para hacer
una evaluación detallada de los efectos o la influencia de esos factores.
En el caso de los contaminantes ambientales,
estos se determinan por medio de equipos destinados a ello, y se determina el
impacto que pudieran tener tanto en un
lugar determinado como en la salud de
sus habitantes.
La evaluación determinará el grado de contaminación, y las
medidas conducentes a evitar, disminuir a niveles admisibles, o eliminar los
contaminantes.
Para calcular la concentración de partículas
en los gases emitidos por la combustión del carbon (C), que es un cálculo un poco complejo, tomando en cuenta
los parámetros descritos tenemos :
ppm = [7, 7 Kg / 1 Ton C] [Kg C / 6, 8
m3 gases] [1 Ton C / 1000 Kg C][10⁶mg / Kg ]
ppm = 1058, 82 ppm de gases emitidos.
Lo voy a explicar paso a paso para que
se entienda :
a) Tenemos 7, 7 Kg de partículas en 1
tonelada de carbón, que vamos a dividir entre 1000 (que es la cantidad de Kg en
1 tonelada) eso nos da el valor de 0, 072 partículas por tonelada ;
b) Tomamos el 2° componente de la
fórmula : 1 Kg / 6, 8 m3 gases = 1 / 6, 8 = 0, 1471 ;
c) El 3° componente expresa una relación
que sabemos ya, la de la equivalencia de 1 tonelada a 1000 Kg.
D) Finalmente sabemos que hay 1.
000000 de
mg por cada Kg de partículas, lo que nos dará el “illon” de las partes por millón.
Decimos entonces que el producto de la
multiplicación de los componentes de la fótmula quedará :
ppm (partículas) = 0, 0072 particulas
por tonelada x 0, 1471 x 1 x 1.
000. 000 = 1058, 82 ppm
Ahora bien, nos piden que expresemos
este valor en mg / Nm³ (se lee como miligramos
sobre metros cubicos Normales).
No es fácil, pero tampoco imposible ; la
dificultad radica en que la combustión del carbón produce una mezcla de gases
entre los que se incluyen anhídrido carbónico (CO₂), monóxido de carbono (CO), óxidos
de nitrógeno (NO y NO₂), anhídrido sulfuroso (SO₂), sulfuro de hidrógeno (H₂S),
cianuro de hidrógeno o ácido cianhídrico (HCN), amoníaco (NH₃), así como
también hidrocarburos (cxhy), sustancias sólidas (hollín), vapor de agua y
oxígeno.
Para la conversión de ppm a mg / Nm³ se requiere el peso molecular de
cada sustancia, porque estarán incluidas en el valor de ppm obtenido ; pero
podemos aplicar la conversión al CO (Monóxido de Carbono), como si fuera el
único gas resultante :
1058, 82 ppm de CO →mg / m³
Esto
es a presión y temperaturas normales ( 1 atm – 25°C)
Aplicamos
la ecuación de los gases ideales :
P x
V = n xR x T
P =
presión,
V =
volumen ocupado por el gas,
n =
n° de moles CO,
R = constante universal de los gases,
T = Temperatura en °K (25°C = 298, 15°K)
El
peso molecular del CO = 28, 01 gr / mol
mg / m³ = (<img src="https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cfrac%7BPeso%20molecular%20%28PM%29%7D%7BVolumen%20Molar%20%28VM%29%7D%20" />) x p.
P. m.
Hay que calcular el volumen molar del CO, y la R para el CO
R = 57, 098 mmHg xLt / mol x°K
Despejando la ecuación :
P
V = n R
T
V = (n x R x T) / P
V = (28, 01 x 57, 98 x 298, 15) / 760
V = 635, 13 L / mol
Sustituimos :
mg / m³ = (28, 01 / 653, 13) x 1058, 82 = 45, 41 mg / Nm3 de CO.
Para lograr disminuir la concentración de las
partículas de gases, puede usarse un precipitador electrostático, que tiene la
capacidad de atrapar partículas contaminantes de un gas, mediante la ionización de las mismas
por una corriente eléctrica inducida.
Para el cálculo del rendimiento decimos :
Rendimiento : (<img src="https://tex.z-dn.net/?f=%20%5Cfrac%7Bparticulas%20eliminadas%7D%7Bparticulas%20producidas%7D%20" />)x 100
Como ya expuse anteriormente, realizar la
conversión de ppm a mg / Nm³ es complejo, por lo que trabajaremos en base a ppm.
Si lo que se quiere, de acuerdo al enunciado,
es disminuir la emisión de partículas de gases hasta 200 ppm, debemos restar o “atrapar”
858, 52 ppm de gases, porque
1058, 52 – 200 = 858, 52 ppm.
Rendimiento = (858, 52 / 1058, 52) x 100 = 81, 11%
Rendimiento será del 81, 11 %.