Se debe conocer la ecuación de concentración de los contaminantes en el aire para determinar si se están cumpliendo los límites máximos permisibles.
Los límites máximos permisibles se encuentran en la resolución 909 de 2008 para el territorio colombiano.
La ecuación de concentración de contaminantes en el aire es la siguiente:
Concentración de contaminante es igual a la masa de contaminante sobre el volumen de aire
Cálculo de masa de contaminante
La masa de contaminante se calcula a través de la ecuación de factores de emisión
Emisión es igual al factor de emisión por nivel de actividad
donde,
E = Emisión determinada de un contaminante
FE= Factor de emisión
NA= Nivel de actividad, cantidad de combustible que se quema en una actividad determinada.
Cálculo de volumen de aire
El volumen de aire se calcula mediante la ecuación del factor FECOC.
Volumen de aire es igual al factor FECOC por el nivel de actividad
Ejemplo del cálculo de concentración de contaminante
¿Cuál será la concentración de SOx en el aire si se queman 500 kg de Carbón?
Lo primero que se debe hacer es buscar el factor de emisión para el SOx cuando la combustión se realiza con carbón, para este caso:
El Factor de emisión de SOx para el carbón es de 0,05510 Kg de SOx por cada Kilogramo de carbón
Ya conociendo el factor de emisión y sabiendo que el nivel de actividad es de 500 Kg de carbón se procede a calcular la emisión de SOx mediante la ecuación:
Emisión es igual al factor de emisión por nivel de actividad
Reemplazando los valores se tiene entonces que:
Emisión de SOx con la quema de carbón
La emisión de SOx es igual a:
La emisión de SOx es de 27,55 Kg
De este modo se conoce la masa de contaminante, ahora se debe conocer el volumen de aire que necesitan los 500 Kg de carbón para hacer combustión, para ello se utiliza la ecuación de cálculo de volumen aire con factor FECOC.
Volumen de aire es igual al factor FECOC por el nivel de actividad
Se busca el valor del factor FECOC para el carbón encontrando que:
Factor FECOC para el carbón es de 6,52 m3 de aire por cada kiogramo de carbón
Entonces el volumen de aire será igual a:
Volumen de aire es igual a 6,52 m3 de aire por cada kilogramo de carbón multiplicado por 500 kilogramos de carbón
El volumen de aire es 3260 m3
Conociendo entonces la masa de contaminante y el volumen del aire la concentración de contaminante se calcula facilmente así:
Concentración de SOx es igual a 8450 mg SOx por cada m3 de aire
La concentración de contaminantes se debe calcular de acuerdo con la resolución 909 de 2008.
¿Quién expide la resolución 909 de 2008?
El ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial colombiano expidió esta resolución el 5 de junio de 2008.
Se debe establecer la concentración de contaminantes con unos parámetros de corrección para que sea equitativo en todo el territorio nacional.
¿Por qué surge la resolución 909 de 2008?
Antes de que entrará en rigor la resolución 909 de 2008 se presentaban los siguientes escenarios.
Por ejemplo si un equipo de una empresa cualquiera opera dentro de los límites permisibles en Cartagena y se traslada a Bogotá se debe tener en cuenta que:
La masa de contaminante que emite el equipo en Bogotá va a ser la misma que en Cartagena.
La temperatura y la presión de Bogotá son diferentes a las de Cartagena por lo tanto el volumen del aire cambia.
Si el volumen del aire cambia, la concentración del contaminante cambia.
Teniendo esto en cuenta significa que la concentración del contaminante puede cambiar dependiendo la ciudad donde se genere la combustión.
Legalmente esta situación traería problemas puesto que unas ciudades se verían beneficiadas por sus condiciones geográficas.
Se generaría acumulación de industria en las ciudades donde la concentración sea menor por su presión y temperatura.
La resolución 909 de 2008 soluciona estos inconvenientes con las correcciones que realiza.
Cálculo de concentración contaminante en el aire
Lo primero que se debe realizar es el cálculo de concentración de contaminante en el aire, esto se debe hacer mediante el factor de emisión y el factor FECOC, si no sabes como hacer estos cálculos puedes aprenderlos a hacer facilmente haciendo click aquí.
Corrección por condiciones de referencia
Lo primero que establece la resolución 909 de 2008 es que se debe realizar una corrección de la concentración mediante la siguiente ecuación
Concentración corregida por condiciones de referencia
donde,
CCR: es la concentración corregida a condiciones de referencia (mg/m3 de aire)
CCL: es la concentración a condiciones locales (medida experimentalmente con un estudio isocinético o calculada a través de factores de emisión y factor FECOC) (mg/m3 de aire)
TCL: Temperatura a condiciones locales, es decir a la salida de la chimenea (Kelvin)
TCR: Temperatura a condiciones de referencia, estipulada en la resolución 909 de 2008 dependiendo el tipo de actividad de la empresa (Kelvin)
PCL: Presión a condiciones locales, es decir a la salida de la chimenea (mmHg)
PCR: Presión a condiciones de referencia, estipulada en la resolución 909 de 2008 dependiendo el tipo de actividad de la empresa (mmHg)
Corrección por oxígeno de referencia
Una vez se tiene la corrección por condiciones de referencia ahora se debe hacer corrección por oxígeno de referencia, teniendo en cuenta tanto el oxígeno de la resolución 909 de 2008 como el oxígeno dentro de la chimenea.
Para ello se utiliza la ecuación de corrección por oxígeno
Ecuación de corrección por oxígeno de referencia
donde,
CCR(O2ref): Es la concentración corregida por oxígeno de referencia (mg/m3 de aire), esta es la concentración que se compara contra las tablas estipuladas en la resolución 909 de 2008, también es la concentración que se utiliza para hacer los cálculos de altura de chimenea por nomograma.
CCR(%X): Es la concentración corregida por condiciones de referencia explicada anteriormente (mg/m3 de aire)
%O2ref: Es el porcentaje de oxígeno de referencia estipulada en la resolución 909 de 2008 dependiendo el tipo de actividad de la empresa (mmHg)
%X: Es el porcentaje de oxígeno a la salida de la chimenea.
Ejemplo corrección completa de acuerdo con las ecuaciones de la resolución 909 de 2008
¿Cuál es la concentración de Material
Particulado producto de la combustión de 1000 Kg de carbón?
a) Cuál es la concentración corregida si
la temperatura de salida de los gases es de 500°C y la presión de salida de los
gases es de 1200 mmHg, suponga que es una infraestructura NUEVA y que tiene
combustión externa.
b) Calcule la concentración corregida si
el oxígeno a la salida es del 6%
Una vez se tiene la emisión se procede a calcular el volumen de aire con el factor FECOC
Volumen de aire es igual a 6250 metros cúbicos
Teniendo la masa de contaminante y el volumen de aire se procede a calcular la concentración.
La concentración contaminante es de 1226,99 miligramos de material partículado por cada metro cúbico de aire
Una vez se tiene la concentración se debe hacer la corrección por condiciones de referencia, de acuerdo con la resolución 909 de 2008 en el artículo 8 se especifica que la temperatura de referencia es 25°C y la presión de referencia es de 760 mmHg
La concentración corregida por condiciones de referencia es de 2015,12 miligramos de material partículado por cada metro cúbico de aire
Finalmente se realiza la corrección por oxígeno, de acuerdo con el artículo 8 de la resolución 909 de 2008 el oxígeno de referencia es del 11%
La concentración corregida por oxígeno es de 1343,41 miligramos de material partículado por cada metro cúbico de aire
Este valor ya se puede comparar con las tablas para evidenciar si hay un cumplimiento a la normativa o no, en este caso el estándar de emisión admisible de acuerdo con la tabla 5 es de 50 miligramos por metro cúbico y al hacer las correcciones se tiene una concentración de 1343,41 miligramos por metro cúbico por lo tanto no se cumple con la resolución 909 de 2008.
Para poder llegar a un cumplimiento se deben establecer equipos de control para el material partículado tales como filtros manga, ciclones, o precipitadores electrostáticos.
Ejercicio corrección de concentración contaminantes
La empresa de textiles Ecomoda utiliza para su proceso productivo vapor de agua con el fin de esterilizar las telas con las que fabrica todas sus prendas.
Para producir el vapor de agua utiliza una caldera que quema 800 Kg de leña por hora.
Las emisiones producto de la combustión de la leña salen por una chimenea a una temperatura de 400°C, una presión de 1200 mmHg y un porcentaje de oxígeno del 9%
Teniendo esto en cuenta ¿Ecomoda cumple con las especificaciones de la resolución 909 de 2008?
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