SISTEMA DE GESTION
AMBIENTAL
1
El carbón y el medio ambiente
El carbón abastece más de la
cuarta parte de las necesidades
energéticas mundiales. Cada año
se extraen alrededor de 10Km3 de
roca y carbón y se producen casi
5000 millones de toneladas de
carbón.
Las reservas económicamente
recuperables de carbón superan a
las del petróleo y gas combinadas;
las reservas de carbón bastarían
para más de 200 años al actual
nivel de producción
Reservas mundiales de
hidrocarburos /89
200
150
100
50
Petróleo
Gas
crudo
convencional natural
carbón
2
Abundancia en reservas de carbón
3
El carbón y el medio ambiente
Su costo de extracción es relativamente bajo y se dispone
mundialmente, cerca de los centros de actividad económica.
El carbón se utiliza para generar el 40% de la electricidad
mundial. El incremento económico sostenido y la creciente
demanda concomitante de electricidad han garantizado el
incremento de la demanda del carbón.
4
El carbón y el medio ambiente
Una industria en tan gran escala,
no puede menos que repercutir
sobre el medio ambiente, por
problemas de la “lluvia ácida” y el
“efecto invernadero”.
Para la industria del carbón, el
imperativo es asegurarse de que el
carbón sea producido, transportado
y utilizado en forma limpia y
eficiente a fin de minimizar su
impacto sobre el medio ambiente.
5
CALENTAMIENTO GLOBAL
El aumento de los gases que producen el efecto invernadero
en la atmósfera conducen a un incremento gradual de la
temperatura del globo terraqueo.
La temperatura global promedio de la superficie de la tierra
se estima que aumentará entre 1 y 3.5ºC entre 1990-2100.
El nivel promedio del mar se estima que subirá entre 15 y
95 cms sobre los niveles actuales y en el mismo periodo los
cambios estimados en el clima darán un resultado
significativo, y a menudo adverso impacto sobre muchos
sistemas ecológicos, incluyendo la provisión de alimentos y
las fuentes de agua, además de la salud humana.
6
Efecto invernadero
7
lluvia ácida
Describe la deposición de contaminantes atmosféricos ácidos
que pueden dañar bosques, suelos y aguas,cultivos agrícolas,
y edificios y materiales.
Los principales contaminantes asociados con la lluvia ácida
son el dióxido de azufre y los óxidos de nitrógeno. Como
gases pueden ser transportadores en la atmósfera a grandes
distancias y convertidos en diversos ácidos por una serie de
procesos químicos complejos.
La influencia de la luz del sol sobre los óxidos de notrógeno y
los hidrocarburos también pueden originar otro contaminante,
el ozono, bien conocido como elemento tóxico.
8
Efecto de la lluvia ácida
Acidifica las fuentes naturales de agua , lo que puede tener un
efecto debastador sobre los peces.
Causa lixiviación de los nutrientes del suelo que puede llega a
una pérdida de la productividad de los cultivos y los bosques o
a un cambio de vegetación natural, aumenta la corrosión el
materiales.
La única solución es el control de las emisiones de la fuente,
como la desulfurización previa por lavado de los combustibles
fósiles.
9
Contaminación atmosférica
La atmósfera no es un sujeto pasivo de la contaminación,
todos los fenómenos metereológicos juegan un papel
importante en la evolución de sus contaminantes
El viento favorece la difusión de los contaminantes al
desplazar las masas de aire en función de la presión y
temperatura. Al contrario del viento, la humedad, juega un
papel negativo en la evaluación de los contaminantes ya que
favorece la acumulación de humos y polvo.
Las precipitaciones en forma de agua limpian del aire, pero
los contaminantes pasan a la tierra o al agua al depositarse.
10
Contaminación del aire
Origen
Primario: Emitidos directamente del proceso a la atmósfera.
Secundario: Formados en la atmósfera como resultado de
una reacción química.
Estado de la materia
Gaseoso :, CO2, CO, NO2, NOx,SO2, SO3
Sólido: Partículas , polvo, emanaciones y humo.
Líquidos: soluciones
11
Contaminantes gaseosos del aire
compuestos gaseosos de carbono
CO : es un veneno que al inhalarlo priva a los tejidos del cuerpo del
oxigeno necesario; puede causar la muerte por asfixia cuando se
encuentra expuesto a una alta concentración.
Compuestos gaseosos de azufre
El azufre del carbón se transforma casi totalmente en SO2 y SO3,
que aceleran la corrosión en los metales al formar ácido sulfúrico en
la atmósfera o en la superficie del metal, varias especies de animales
y el hombre, reaccionan con broncoconstricción ante el SO2,
además es un irritante de ojos, nariz y garganta.
12
Contaminantes gaseosos del aire
Compuestos gaseosos de nitrógeno
El nitrógeno se oxida durante la combustión formando NO y
N02, formando ácidos nitroso y nítrico, que contribuyen a la
lluvia ácida, absorben luz y reducen la visibilidad.
El NO2 : contaminante muy peligroso, por su carácter irritante
y porque se descompone por medio de la Luz Solar, formando
oxigeno atómico que es muy reactivo y que convierte al
oxigeno en ozono irritante de ojos y membranas mucosas.
El óxido nitroso (NOx), principal constituyente de los óxidos
de nitrógeno, es además un gas venenoso y corrosivo cuya
inspiración puede ser mortal.
13
Contaminantes sólidos del aire
Impacto visual
Uno de los efectos más comunes es la reducción de la
visibilidad resultante de la absorción y dispersión de la luz por
lo materiales arrastrados por el aire; también se altera por las
partículas que se forman en la atmósfera por las reacciones en
la fase gaseosa. Aunque no son visibles, el dióxido de azufre,
el vapor de agua y el ozono en grandes cantidades, cambian
las caracteristicas de absorción y transmisión de la atmósfera.
La reducción de la visibilidad no solo resulta desagradable
para el individuo, sino que puede sufrir fuertes efectos
psicológicos y algunos peligros que afectan a la seguridad.
14
Contaminantes sólidos del aire
Impacto de las partículas en la atmosfera
sobre materiales, vegetación y animales.
las partículas causan grandes daños a los materiales; ensucian
las superficies pintadas, la ropa, con solo asentarse sobre ellas,
pueden causar daños quimicos directos, ya sea por
corrosividad intrínseca o por la acción de substancias químicas
adsorbidas, por partículas inertes emitidas a la atmósfera.
Las partículas con fluoruros pueden causar daño en las plantas
y el óxido de magnesio que cae sobre los terrenos agrícolas
conlleva un insatisfactorio crecimiento de las plantas.
15
La salud de los animales puede sufrir cuando se alimentan de
plantas cubiertas por un particulado tóxico.
Las partículas presentan un riesgo para los pulmones,
incrementan las reacciones quimicas en la atmósfera,
producen suciedad y reducen la visibilidad. La reducción de la
visibilidad crea problemas adversos sobre aviones, carreteras y
operaciones portuarias.
También reducen la radiación solar, con los cambios en la
temperatura ambiental y en las tasas biológicas de crecimiento
de las plantas.
16
Contaminantes sólidos del aire
Impacto de las particulas sólidas en el aire sobre la salud
Más del 50% de las partículas entre 0.01 y 0.1 m que penetran a
las cavidades pulmonares se depositan allí.
Las partículas pueden tener un efecto tóxico así:
• Ser intrínsecamente tóxicas por sus características inherentes
químicas y/o físicas.
• Interferir con uno o más de los mecanísmos que despejan
usualmente el aparato respiratorio.
• Actuar como un conductoras de una substancia tóxica
absorbida.
17
CONCENTRACIÓN
TIEMPO DE MEDICIÓN
EFECTOS
60 - 180 m/m3
Media geométrica anual, con SO2 y
Aceleración en la corrosión de las laminas de
humedad
75 m/m3
150 m/m3
Media anual
Humedad relativa menor del 70 %
100 - 150 m/m3
80 - 100 m/m3
Norma de calidad del aire ambiente
Visibilidad reducida a 5 millas
Luz solar directa reducida en un tercio.
Con niveles de sulfatación de 30
mg/cm3/mes
100 - 130 m/m3
acero y zinc
Con SO2 > 120 g/m3
Puede ocurrir un aumento en la tasa de
mortalidad de personas mayores de 50 años
Es posible que los niños experimenten un
aumento en la incidencia de las enfermedades
respiratorias.
200 m/m3
Promedio de 24 h y SO2 > 250
La morbilidad de los obreros industriales
g/m3
puede ser causa de un aumento en el
ausentismo.
260 m/m3
Máximo una vez cada 24 h.
300 m/m3
Máximo de 24 h., y SO2 > 630
En los pacientes con bronquitis crónica puede
g/m3
que se presente empeoramiento agudo de los
Norma de la calidad del aire ambiente.
sintomas
750 m/m3
Promedio de 24 h., y SO2 > 715
g/m3
Puede ocurrir un numero excesivo de muertes
y
un
considerable
aumento
en
las
enfermedades.
Fuente : Compendio de datos presentados en Air For Qualy Particulate Matter de la National Air
Polution Control Administration.
18
Origen de los contaminantes del aire
Las partículas sólidas que existen en la atmósfera son
generadas por la combustión del carbón y otros combustibles.
En procesos de fabricación, el triturado y la molienda
contribuyen a la contaminación del aire.
La principal fuente de los óxidos de azufre proviene del
consumo de combustibles que contengan azufre.
Los hidrocarburos no quemados son el resultado de la
combustión incompleta de los combustibles.
Los óxidos de nitrógeno se forman en un proceso de
combustión cuando el nitrógeno del aire o del combustible se
combina con el oxígeno a elevadas temperaturas.
19
Contaminación de aguas y suelos
En las Plantas lavadoras de carbón, se presentan aguas y
estériles de desecho durante los procesos de beneficio . Los
efluentes líquidos de está, provienen del escurrimiento por
superficies de pilas abiertas de carbón y/o de estériles que
contienen SO2 y una variedad de la oxidación de la pirita.
Los sulfatos de hierro y aluminio son fácilmente solubles y
pueden ser transportados por soluciones acuosas.
El impacto ambiental se debe a la presencia de residuos y
cenizas, que deterioran el paisaje local y crean erosión.
20
Contaminación por ruido
El ruido puede ser producido por el manejo de equipo pesado
o por equipos trituradores utilizados en los procesos de
preparación de minerales.
Existen niveles de ruido medidos en decibeles, más allá de los
cuales el oido humano es afectado.
La exposición al ruido permisible sin proteger los oidos es de
85dBA como promedio en 8 horas.
21
Niveles de ruido permisibles
EQUIPOS
PARA MOVIMIENTO DE TIERRAS
 Cargadores
 Escavadoras
 Bulldozers
 Tractores
 Rastrilladoras
 Niveladoras
 Camiones de cuatro ejes
 Pavimentadoras
PARA MANEJO DE MATERIALES
 Mezcladoras de cemento
 Bombas para concreto
 Grúas
 Estructuras para grúas
dB
EQUIPOS
ESTACIONARIO
 Bombas
 Generadores
 Compresores
75
75
DE IMPACTO
 Apiladoras
 Trituradoras
 Taladros
 Perforadoras
 Herr. neumáticas
OTROS
 Sierras
 Vibradores
dB
75
95
75
80
80
80
75
22
Cadena típica de carbón
23
TRANSPORTE DE CARBON Y
COQUE EN COLOMBIA
El carbón y el coque se transporta por rutas que combinan
troncales, transversales, caminos vecinales y mineros, con
variadas especificaciones de diseño, construcción y
mantenimiento.
El transporte férreo en Colombia lo realizan empresas
consecionarias de Ferrovías. El abandono de la red férrea
nacional ha impedido su utilización como medio principal de
transporte de carbón y del coque.
El transporte fluvial del carbón se realiza por el río Magdalena
desde Tamalameque hasta Calamar y de allí a Cartagena o a
Barranquilla.
24
Aspectos ambientales en el
transporte de carbón
Existen efectos directos o indirectos sobre el medio ambiente,
causados por los factores y agentes que participan en el
transporte del carbón y su interrelación dentro del escenario
donde se desarrolla la actividad.
Para el transporte de grandes cantidades de carbón y coque
debe utilizarse, en lo posible, el siguiente orden de selección:
rio, ferrocaril y carretera. Para los dos primeros casos, los
posibles impactos son mínimos y se pueden prevenir y
controlar con normas y procedimientos específicos.
25
Aspectos ambientales en el
transporte de carbón
Los impactos al subsistema acuatico se presentan en los sitios
de mantenimiento de los vehículos y en las áreas de cargue y
descargue tanto de las empresas generadoras de carga , como
de los puntos de consumo y embarque.
Los impactos sobre el subsistema aire, son originados por la
dispersión de particulas de carbón en los trayectos del viaje y
por los gases de escape de los vehículos
26
Fuentes de contaminación
27
Soluciones a los impactos ambientales
del transporte de carbón y coque
* Hermeticidad de los vehículos
que transportan carbón.
Contenedores para transporte por
carretera y transporte ferroviario.
La hermeticidad de los vehículos
que transportan carbón se hace
más eficiente, adicionando a las
compuertas sellos de caucho que
eviten
la
pulverización
y
dispersión del carbón en las vías.
28
La carpa en los vehículos de transporte, protege el carbón
de las lluvias, de las corrientes de aire y evita el arrastre de
material particulado sobre los carreteables de la zona. La
ausencia de estos aditamentos desmejora la calidad del
combustible y origina pérdidas para el proveedor de carbón.
Para reducir los efectos del viento sobre la carga, se
recomienda que esta no sobresalga de los bordes del
contenedor.
En los contenedores de carbón, la redistribución del
mineral se puede hacer con rastrillo y la compactación con
rodillo o compactadores de vibración, complementados con
un sistema de humectación. En todo caso la carga de carbón
o coque debe cubierta con lonas durante su transporte.
29
30
Aspectos ambientales en patios de
acopio del carbón
Pilas
Considerar las condiciones ambientales locales de humedad,
temperatura, dirección dirección y velocidad del viento; se
recomienda orientar la pila de tal forma que el lado angosto
enfrente la dirección predominante del viento.
Lavado de vehículos
Las aguas procedentes del lavado del carbón depositado en
los estribos y rines de los vehículos que salen del patio; se
canalizan hacia los tanques sedimentadores y de
neutralización.
31
Tanques sedimentadores
Su objeto es el de retener las partículas de carbón
desprendidas de las pilas por acción de las lluvias y
arrastradas por las aguas del área de lavado de vehículos.
Iluminación.
Un nivel adecuado de iluminación permite mejorar visibilidad
para el control de las pilas y se constituye, además, en una
medida de seguridad industrial.
32
Aspersores
El agua usada por los
aspersores
para la
humectación de las pilas
para evitar la dispersión
de
partículas,
puede
causar lixiviación de
sustancias contaminantes
que
afectarían
los
acuíferos y otras fuentes
de agua
33
Canal perimetral
Este canal tiene como función recoger las aguas lluvias,
escorrentía y lixiviados que logran pasar por las pilas,
para conducirlas a los tanques sedimentadores y de
neutralización.
34
Barreras vivas y artificiales
Las barreras, tanto naturales (vivas) como artificiales (muros,
mallas), son un control ambiental que disminuye la acción de los
vientos sobre los patios de acopio y pueden contribuir,
especialmente la barreras vivas, a la recuperación del paisaje.
En algunos casos se deben
conjugar los dos tipos de
barreras, especialmente cuando
existe vecindad con otras
actividades económicas que se
ven afectadas con el material
particulado.
35
Tanque de neutralización
Es una caja en mampostería o concreto, destinada a
neutralizar la acidez de las aguas industriales, mediante la
adición de sustancias químicas como soda cáustica o
carbonato de calcio.
36
Aspectos ambientales de la
utilización del carbón para
producir coque
37
Tecnologías limpias de carbón
Para mitigar los efectos contaminantes del carbón existen
tecnologías limpias aplicadas antes, durante o después del
proceso de conversión del carbón en coque.
Selección de la tecnología limpia del carbón
La tecnología apropiada, depende especialmente de las
características del carbón, la ejecución ambiental requerida
(SO2, NOx, y control de partículas) y el costo-efectividad.
38
Evaluación de las tecnologías limpias
Criterios de evaluación
• Si es en la etapa de precombustión, en la de combustión, ó
en la de postcombustión.
• La conveniencia de la tecnología a las características del
carbón. Por ejemplo, las cenizas intrísecas no se pueden
reducir con limpieza física y del azufre sólo se disminuye el
pirítico.
• La tecnología debe estar en uso en varias Plantas de tamaño
industrial y haber demostrado su desempeño, costoefectividad y confiabilidad.
39
Tecnologías limpias de carbón
• El criterio ambiental del proyecto debe ser satisfecho.
• Finalmente las tecnologías costo-efectivas que alcancen los
requerimientos anteriores, serán seleccionadas (en muchos
casos, varías tecnologías calificarán).
Evaluación del sitio
La consideración de los requerimientos del lugar es
particularmente importante cuando más de un proceso
satisfará criterios tecnológicos, ambientales y de costo.
40
La limpieza del carbón reduce el contenido de materia mineral
(ceniza), puede disminuir el contenido de azufre pirítico y
aumentar el poder calorífico del carbón.
Las emisiones de SO2 y partículas presentan disminución
significativa en los procesos de coquización.
Los NOx, CO e hidrocarburos muestran una leve disminución
y la emisión de trazas de elementos tóxicos y no tóxicos
durante el proceso se puede reducir, así como la cantidad de
sólidos estériles generados.
41
Mayores desechos de la preparación del carbón implica menos
desecho en el momento de la utilización, sin embargo el efecto
neto es un aumento del desecho.
La remoción de azufre pirítico (FeS) requiere de la disposición
de menores volúmenes de desechos que la desulfuración en el
gas producido en la coquización.
La limpieza física del carbón disminuye los costos del
transporte, debido al mayor poder calorífico por toneladas de
carbón transportada.
42
Desechos de las plantas de lavado de
carbón y su tratamiento
En las plantas de lavado del carbón se producen tres tipos de
desecho :
-
Agua de desecho procesada
-
Desecho de estériles gruesos, finos y extrafinos.
-
Lodo fino de residuos.
43
Agua de desecho procesada
El agua de desecho del proceso al penetrar el suelo afecta
los acuíferos por contaminación. Si se entrega sin
tratamiento al alcantarillado, contaminará los ríos con
impacto sobre la biodiversidad acuática.
La composición de los flujos de agua del beneficio del
carbón pueden contener:
- partículas finas arrastradas de carbón.
- material mineral
- hidrocarburos
- compuesto químicos inorgánicos.
44
El liquido efluente es
tratado por almacenamiento
en estanques de desechos
donde
los
sólidos
suspendidos
se
dejan
sedimentar o por la adición
de
floculantes
para
promover la sedimentación.
Al agua se le ajusta su pH
por adición de ácidos o
álcalis y se recircula o
libera.
45
Desechos estériles gruesos, finos y extrafinos
Los desechos estériles provenientes del lavado del carbón
usualmente se almacenan en pilas superficiales aunque
también es posible bajo tierra o como rellenos de
explotaciones subterráneas abandonadas .
Lodo Fino residual
Los sólidos suspendidos en los lodos se pueden retirar por:
- Desague mecánico
- Sedimentación
- Flotación
46
Extracción a cielo abierto
47
Emisiones en los
hornos de
coquización
48
49
Emisiones durante el preencendido de los hornos
El preencendido de los hornos tiene como finalidad
suministrar tiro natural al sistema de Combustión de la
batería.
La chimenea durante el preencendido transporta las emisiones
del combustible utilizado para calentar la batería y algunos
finos inquemados; estas emisiones no son más tóxicas que las
emisiones de otras fuentes de combustión y no se incluyen en
el listado de contaminantes por coquización.
50
Emisiones por las puertas del horno
Los escapes por las puertas de los hornos ocurren cuando hay
aberturas o brechas entre la puerta del horno y el muro o entre
los ladrillos que conforman la puerta. Estas emisiones
normalmente son de gas sucio y de partículas de coque crudo.
La porción gaseosa de la emisión es la porción más liviana
del gas de coquización y tiene una composición como:
amonio, benceno, etileno, propileno, tolueno, xileno.
51
Emisiones durante el cargue de los hornos
Las emisiones en el cargue de los hornos de coquización son
similares a las de los escapes por las puertas y por las bocas
de cargue durante la coquización, pero pueden tener cenizas
del carbón, como material particulado.
Emisiones por la boca de cargue durante el proceso
Por las bocas de cargue de los hornos, durante la coquización
se pueden emitir gases directamente a la atmósfera. Las
características de estas emisiones durante el proceso de
coquización, son las mismas que las de los escapes por las
puertas.
52
Emisiones durante el deshornado
El proceso de descargue del coque caliente es uno de los más
difíciles de controlar en la fabricación del coque.
El coque caliente se rompe al ser expulsado del horno,
exponiendo nuevas superficies al aire y puede contener
materia volátil no removida durante el ciclo de coquización
que a menudo se enciende violentamente. Este encendido y el
mecanismo de impacto arroja partículas a la atmósfera. La
variación de estas emisiones en los descargues de coque hace
que su control sea muy difícil.
53
Emisiones durante el apagado del coque
El apagado del coque es el proceso de rociar agua sobre el
coque caliente luego del deshornado, para reducir su
temperatura y evitar que se queme.
Las emisiones durante el apagado son típicamente partículas
creadas por el resquebrajamiento del coque por el impacto del
agua y son transportadas por la corriente de vapor generado.
Algunas investigaciones han encontrado emisiones de
volátiles orgánicos, pero en general no implican toxicidad.
54
Control de la contaminación
atmosférica en las actividades de
conversión de carbón a coque
55
Control de la contaminación por material
particulado aerotransportable.
El material particulado puede originarse en:
• El transporte del Carbón y del Coque.
• La preparación del carbón y de las mezclas coquizables,
• Las operaciones de cargue y/o descargue de los hornos.
56
Medidas de mitigación para el polvo
aerotransportable
•
En camiones, volquetas, tractomulas ó vagones de
ferrocarril, el carbón ó el coque, se debe transportar
empacado en costales o cubierto con lonas.
•
El humedecimiento durante el manejo del carbón,
disminuye el aerotransporte de partículas.
•
Los circuitos de molienda deben incluir colectores de
polvo.
•
Las pilas de desecho deben ser compactadas, de ser
posible se deben evitar los procesos en seco.
57
Control de fugas de gases por las
puertas de lo hornos de coquización
Diseño hermético de las puertas de los hornos
En las baterías pequeñas, se utilizan puertas rígidas y los
espacios entre ellas y los muros se hermetizan con material
arcilloso. Sin embargo, el control de los escapes implica un
mantenimiento con mínimas tolerancias.
Los alquitranes contenidos en el gas de coquización en
pequeñas fugas, se condensan y sellan los espacios
pequeños, así estas puertas se denominan autosellantes.
El sellado con Silicato de Sodio reduce las fugas en las
puertas por períodos cortos, sin embargo, en periodos
largos este material no sella correctamente por fisurarse.
58
Mantenimiento del muro,del enladrillado y de las
puertas
La superficie entre el muro de la puerta y el enladrillado
debe estar a ras y apisonada para prevenir escapes allí.
El muro debe también ser soportado apropiadamente por el
enladrillado inferior o se deformará pronto creando
separaciones y escapes por ellas.
Para que las puertas sellen apropiadamente, el borde de
éstas deber ser parejo y sin imperfecciones para que encaje
herméticamente con el muro.
59
Control de fugas de gases en el cargue y
descargue de los hornos
Después del cargue de hornos verticales las tapas se deben
colocar herméticamente para evitar las fugas de gas durante
el proceso de coquización y solamente se deben retirar
cuando se proceda a cargar el horno.
Durante el cargue de cualquier tipo de hornos, estos estarán
bien a la presión atmosférica o a presión negativa por lo
que no hay emisiones.
Para evitar, que escapen partículas extra finas del carbón se
debe utilizar en la boca del horno un embudo, por el cual el
vagón de cargue introduzca la carga al horno.
60
Control de la emisiones en el apagado
del coque
El apagado del Coque con gas inerte (apagado en seco)
bajo condiciones controladas, en lugar de agua, puede
también eliminar las emisiones en el apagado y recuperar la
energía del coque caliente. De todas maneras en el apagado
con agua, ésta debe ser bien limpia.
61
Control de los óxidos de nitrógeno en
plantas de coquización
Los factores que controlan la formación de NOx incluyen
•
•
•
•
La relación entre el aire y el combustible,
Temperatura del aire de la combustión,
Grado de enfriamiento de la zona de combustión
Configuración del quemador del horno.
Estos factores básicos de diseño llevan a las técnicas de
combustión conocidas como la recirculación de los gases
de la combustión. El tipo de combustible tiene también
una gran influencia sobre el funcionamiento.
62
Eliminación de Nox de las centrales
eléctricas
63
Métodos de control de los gases de la
combustión para el NOx.
Entre las posibles técnicas de remoción de los
óxidos de nitrógeno están:
• La descomposición catalítica
• La reducción catalítica
• La absorción
• La adsorción.
64
Descomposición catalítica
Sería conveniente utilizar la descomposición directa
del NO en N2 y O2 y aunque se dispone de
numerosos datos para una variedad de catalizadores,
no se ha encontrado alguno que proporcione
suficiente actividad a temperaturas razonables.
La remoción del NO de los gases de la combustión
por esta técnica no es práctica en estos momentos.
65
Reducción catalítica
La reacción con otro compuesto reduce el NO a
nitrógeno molecular es necesario considerar dos tipos
de reducción: selectiva y no selectiva.
En la reducción selectiva, el reactivo añadido reduce
preferentemente el Nox.
En la reducción no selectiva, habrá que consumir
primero el exceso de O2.
Se ha de preferir la reducción selectiva, ya que
minimiza la cantidad requerida de reactivo.
66
Absorción
El agua puede absorber los óxidos de nitrógeno,
soluciones de hidróxido y carbonatos, ácido
sulfurico, soluciones orgánicas, y carbonatos e
hidróxidos alcalinos fundidos.
Cuando se utilizan soluciones alcalinas acuosas,
como Na OH y Mg(OH)2, la completa remoción
requiere que la mitad del NO se deberá oxidar
primero a NO2 (o añadir NO2 gaseoso a la corriente
de gas). La absorción óptima ocurrirá cuando la
relación molar de NO/NO2 sea de 1:1, lo que indica
que la absorción del óxido combinado, N2O3, es la
más favorable.
67
Adsorción
El carbón activado tiene una alta tasa y capacidad
de adsorción, comparado con otros materiales. No
obstante, la regeneración podría constituir un
problema. Podría presentarse otra dificultad con los
riesgos potenciales de incendio y explosión con
dicho material, ya que el O2 está usualmente
presente en los gases de la chimenea y la técnica no
es muy prometedora en la actualidad.
68
Control de los óxidos de azufre en la
producción de coque
El azufre es un componente de todos los petróleos y
carbones naturales, con una composición que varía de
0.1 a más del 5 por ciento. Por tanto, la emisión total
SO2 varía considerablemente con la naturaleza u origen
de los combustibles fósiles.
69
Métodos generales de control
Las alternativas utilizables, para reducir las emisiones
de dióxido de azufre a partir del consumo de carbón son:
• Uso de Carbón con bajo contenido de azufre
• Uso de carbón desulfurizado (lavado)
• Construcción de chimeneas altas para de aumentar la
dispersión atmosférica.
• Utilización de métodos de desulfurización de los gases
de la combustión.
70
Procesos de desulfurización para el carbón.
El azufre está presente en el carbón como compuesto
inorgánico, conocido como pirita de hierro (FeS2) y se
puede someter a la remoción física mediante el lavado
por gravedad.
El azufre en la forma orgánica está quimicamente
enlazado en el carbón; por tanto, se requieren procesos
químicos más complicados y costosos, para eliminarlo.
El costo de desulfuración del carbón, a pesar de ser
elevado, puede tener el mismo orden de magnitud que el
de la desulfuración de los gases de la chimenea.
71
Dispersión desde una chimenea elevada
El método de control se basa en la dispersión natural
a gran altura de manera que las concentraciones a
nivel del suelo sean aceptables en todo momento.
72
Desulfuración de los gases de la combustión.
Los procesos de remoción del dióxido de azufre se pueden
agrupar en tres clasificaciones :
• Desechable
• Regenerativo
• Húmedo o seco.
73
Procesos de desechable
Son aquellos en los cuales se forma un producto sólido
residual, el que se ha desechado, por tanto, es necesario
añadir continuamente nuevos productos químicos.
Procesos regenerativos
Como lo implica el nombre, dicho proceso químico será
tal que los agentes de remoción se pueden regenerar
continuamente en un sistema de circuito cerrado.
74
Procesos húmedos o secos
Se diferencian simplemente por el hecho de que el agente
de remoción activo esté contenido o no en una solución
sólida. El sistema de remoción incluye típicamente el uso
de procesos de absorción, adsorción o catalíticos.
Como el SO2 es un gas ácido, casi todos los procesos de
depuración utilizan una solución acuosa o una lechada de
un material alcalino, por ello la reposición requerida del
álcali es considerable.
En general, los diseños desechables se deshacen del azufre
eliminándolo en alguna forma de lodo residual del tipo de
calcio.
75
El producto de los procesos regenerativos es azufre o
ácido sulfúrico, y la solución alcalina se recircula, por
tanto, se necesita en general poco material de
reposición en los sistemas regenerativos.
Los procesos desechables se pueden usar con
frecuencia para eliminar también cenizas finas, si se
amplia el sistema para remover partículas.
En algunos procesos regenerativos un colector de
partículas de alta eficiencia, como el precipitador
electrostático deberá preceder al equipo de remoción
del SO2, debido a que las partículas no son aceptables
en la operación del depurador de gases.
76
Depuración por cal y caliza
En los procesos modernos, se lava el gas residual con una
lechada del 5 al 15 por ciento de sales de sulfitos/sulfatos,
que también contiene cantidades de cal (CaO) y caliza
(CaCo3).
El SO2 reacciona con la lechada para formar sales
adicionales de sulfitos y sulfatos. Los sólidos (junto con la
ceniza fina del carbón) se separan continuamente de la
lechada y se descargan en un estanque de decantación. El
licor remanente se recircula a la torre de depuración después
de haber añadido nuevas cantidades de cal o caliza.
77
Depuración mediante caliza húmeda, modificada
con sulfato de magnesio.
Es un método para superar la formación de costras y la
baja eficiencia de remoción del SO2 en la depuración con
caliza, efectuando modificaciones en el equipo o en la
operación.
Es más práctico modificar la química de la solución,
absorbiendo el SO2 como sulfato soluble en el licor
depurador, más bien que como un sulfito o sulfato
insoluble de calcio. Entonces, la sal de calcio se puede
precipitar en un tanque fuera del depurador.
78
Depuración por el óxido de magnesio
En este proceso, el MgO en la lechada funciona de la
misma manera que funcionan la caliza o la cal en el
proceso de depuración por la cal. La diferencia crítica
entre ambos procesos estriba en que la depuración por la
cal se considera en general un proceso desechable.
Todos los procesos de MgO implican depuración con una
lechada de Mg(OH)2. La absorción del SO2 por la lechada
conduce a la formación del sulfito (o sulfato) de magnesio.
La separación o calcinación de este sólido regenera el
MgO y produce una corriente gaseosa con 10 a 15 por
ciento de dióxido de azufre.
79
Depuración mediante un solo álcali
La absorción alcalina se lleva a cabo mediante el sodio o
amoniaco obteniendose soluciones claras, evitando el
problema asociado por la depuración por lechada, además,
la etapa de regeneración se puede efectuar en un medio
líquido, a temperaturas relativamente bajas.
Una ventaja que tiene la depuración por el sodio
(generalmente con NaO ó NaSO3) sobre el amoniaco es
que el catión no es volátil.
80
La formación de vapores constituye un problema en los
depuradores por amoniaco.
Ambos procesos producen un producto secundario
indeseable pero inevitable en el depurador: sulfato de
sodio en un caso y sulfato de amonio en el otro.
Para la regeneración o venta como fertilizante, el sulfato
de amonio es un producto secundario más conveniente,
y confiere, por tanto, ventaja a la depuración por el
amoniaco; la eficiencia en la remoción de SO alcanza el
90%.
81
Depuración por doble álcali
El sistema desechable utilizando sodio, resulta costoso
si el contenido de azufre del carbón es alto, ya que no
hay regeneración de los productos químicos costosos
que hay que utilizar.
Esto se puede superar con un sistema de doble álcali.
La primera etapa implica una solución de óxido o de
hidróxido de sodio, la que se combina con el dióxido de
azufre para formar sulfito de sodio(Na2SO3).
El licor agotado en el depurador se pasa a una etapa
secundaria donde se añade cal en un reactor. El
precipitado de sulfito o sulfato de calcio se separa en un
decantador, y el secado final se utiliza para terraplenes.
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88
Control de partículas
las partículas presentes en la atmósfera en el intervalo
de tamaños por debajo de 1 m, se producen por
condensación, mientras que las partículas mayores son
el resultado, de la trituración (pulverización) o la
combustión. Los procesos de molienda en seco son
rara vez eficientes en la producción de partículas
menores de pocos micrómetros.
89
La combustión puede producir cuatro tipos diferentes
de partículas y se forman así
• El calor puede vaporizar materiales que se
condensan posteriormente, produciendo partículas
entre 0.1 y 1 m.
• Las reacciones químicas del proceso de la
combustión pueden producir partículas de cúmulos
moleculares inestables de corta duración por debajo de
aproximadamente 0.1 m.
• Los procesos mecánicos pueden liberar cenizas o
partículas de combustible de 1 m o mayores.
La combustión parcial de los combustibles fósiles
puede producir hollín.
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91
 LIMPIEZA DE GASES
92
Mecanismos de colección de las partículas
Se pueden clasificar como de sedimentación por
gravedad, impactación centrífuga, impactación por
inercia, intercepción directa, difusión y los efectos
electróstaticos.
La aglomeración es otro mecanismo para mejorar la
eficiencia de colección al aumentar el tamaño
promedio de la partícula, de manera que los
colectores tengan una mejor oportunidad de remover
el contaminante.
93
Equipo de control de partículas
• Cámaras de sedimentación por gravedad
• Separadores ciclónicos (centrifugos).
• Colectores húmedos
• Lavador venturí
• Filtros de tela
• Precipitadores electrostáticos
94
Criterios fundamentales para el
tratamiento de aguas residuales y
residuos industriales
• No es útil reunir las aguas de proceso altamente
contaminadas con las aguas frescas.
• No reunir corrientes orgánicas con acuosas.
• Efluentes concentrados con diluidos.
• Aguas residuales acidas o alcalinas.
• Según el estado físico del contaminante, sólido, líquido,
gaseoso, en suspensión, en disoluciones pastoso, formando
espumas, etc.
• Según la facilidad de tratamiento.
• Según la facilidad de recuperación.
• Según su toxicidad.
95
Clases de tratamiento de aguas residuales
Un tratamiento primario prepara a las Aguas
Residuales para su tratamiento secundario, en él se
eliminan los sólidos o materias flotantes, se ajusta el
pH y se eliminan los aceites y grasas por flotación,
sedimentación o filtración.
Se denomina tratamiento secundario a los
tratamientos biológicos utilizados para destruir la
materia organica biodegradable.
Las tres operaciones básicas en un tratamiento
promario son: separación, homogeneización y
neutralización.
96
Formas de mitigar la contaminación por
el ruido en las plantas de coquización
El ruido puede ser producido en las diferentes etapas del
proceso de conversión del carbón en coque.
En las instalaciones de preparación del carbón y/O de limpieza
fïsica del mismo; si son cerradas, el rudio se transforma en un
problema de protección personal. El ruido también puede darse
tanto en las instalaciones abiertas como en la utilización de
equipos pesados en los cargues y descargues del carbón, en los
patios de acopio y en las tolvas de almacenamiento.
En todos los casos los oidos de los operadores de las plantas
deben protegerse y mediante procedimientos administrativos
limitar las exposiciones de los trabajadores al ruido.
97
Formas de mitigar el ruido
Equipos
Cribas vibratorias
Ductos
Formas de reducción del ruido
Cambiar cubiertas de acero por cubiertas de material
elástico.
Reduciendo el
movimiento oscilatorio y/o la
velocidad rotacional.
Mejor engranaje en el mecanismo del movimiento y
su aislamiento.
Mejorar el amortiguamiento mediante bolsas de aire
o insertando cojinetes elásticos entre los resortes de
acero y el cuerpo de la criba
Colocar reducciones internas del flujo (paneles o
rieles)
Recubrimiento interno con caucho
Uso de espumas a la salida de los ductos
Problemas potenciales
Desgaste,
desplazamiento
menor
del
material
Disminución de eficiencia en el cribado.
Difícil de inspeccionar, el mantenimiento.
Mantenimiento
Se reduce el flujo del material
Desgastes y mantenimiento
Desgaste y reparaciones
Tolvas
Trituradores
Vagonetas de volteo
Forrar con caucho la superficie interna
Colocando paneles en la estructura externa
Desgastes y reparaciones
Aislarla por encerramiento
Mejorar el sistema de engranaje
Difícil acceso para mantenimiento
Mayor peso y reparaciones
Reparaciones
Ubicar el operador en recinto cerrado con tablero de
mandos
Colocar silenciadores en las salidas , aislarlos
Sopladores,
ventiladores
y
válvulas de escape de
aire
Bombas de vacio
Instalar silenciadores para los escapes
Instalar ductos para llevar los escapes fuera de la
planta
Bandas
Cubrirlas para evitar el ruido por radiación
transportadoras
Bombas,
motores, Aislarlos
Dificulta se acceso
secadores
98
Evaluación del impacto ambiental (EIA)
Una EIA tiene como objetivo la evaluación de los
impactos ambientales de las distintas actividades de
construcción y operación de una carboeléctrica o de una
Planta
de
Coquización
y
demás
actividades
complementarias como construcción de vías, sistema de
suministro de agua potable, disposición de aguas servidas
y de desecho, etc.
99
Evaluación del impacto ambiental
(EIA)de una planta de coquización
Contenido básico de informe EIA:
Se presentan aquí los detalles sobre la información a ser
incluida en un informe típico de EIA. Esta información
depende de las características del proyecto, las cuales
determinan los recursos o valores ambientales a afectar .
Un proyecto de coquización genera impactos ambientales
en sus dos fases principales:
a. Fase de construcción
b. Fase de operación
100
A. Fases de construcción
• Afectación de tierras y limpieza de vegetación.
• Impacto visual de los caminos de acceso y de las obras
en construcción.
• Inmigración de trabajadores no calificados y sus
familias.
• Incremento en la demanda de vivienda y de servicios de
salud, educación, agua potable, alcantarillados y otros.
• Alteración del tráfico en las vías de acceso a la planta.
• Impacto sobre la agricultura y el comercio
• Contaminación ambiental por aguas negras y desachos
sólidos domésticos.
101
B. Fase de operación
• Impacto visual de la planta, de sus instalaciones anexas
y de los depósitos de desechos.
• Contaminación del aire por emisiones de gases y
partículas.
• Contaminación del agua por los efluentes de los
sistemas de apagado y tratamiento de agua,
desmineralización, limpieza, aguas negras y de las
operaciones de drenaje y manejo de extrafinos.
102
• Contaminación de aguas subterraneas por infiltración
desde las pilas de acopio y de desechos.
• Contaminación del suelo por deposición de partículas y
de gases .
•
Impacto sobre salud humana y sobre la biota natural.
• Impactos socioeconómicos varios. (sobre el empleo, la
poducción minera, la agricultura, etc.)
103
De acuerdo con los objetivos generales establecidos para
una EIA la información a ser incluida en un informe de
EIA puede organizarse de la siguiente manera:
a. Introducción general del estudio destinado a consignar
sus objetivos, alcance, localización geográfica, entidad
propietaria, objetivo general del desarrollo, justificación, y
otros aspectos
b. Descripción del desarrollo propuestos que en el caso de
las plantas de coquización deben cubrir los siguientes
puntos:
104
• Fase de construcción: Construcciones civiles (edificios,
torres, almacenes, etc.); construccónes hidraúlicas y
sanitarias (suministros de agua, plantas de tratamiento,etc);
instalaciones mecánicas y de generación eléctrica;
estaciónes de distribución y otras.
• Fase de operación: sistemas de compra, almacenamiento
y suministro de combustible; sistema de quema, sistema de
refrigeración y de reposición perdidas de agua; sistemas de
recolección y disposición de residuos líquidos y sólidos
etc.
105
c. Descripción de las características ambientales del área
de influencia del proyecto, con énfasis en los iguientes
puntos:
• Definición del área.
• Ambiente físico: geomorfología, suelos, meteorología
local, calidad del aire, aguas superficiales y subterráneas.
• Ambiente biótico: recursos hidrobiológicos( ícticos, y
bénticos especialmente) fauna y flora terrestre.
• Ambiente socioeconómico: Población , servicios
públicos, nivel de empleo, uso de la tierra, economía,
infraesttructura, aspectos culturales y calidad de paisaje.
• Proyección de la situación futura del área y sus R/VA sin
proyecto
106
d. Análisis de los impactos ambientales y de las
correspondientes medidas de mitigación, según las
alternativas contempladas:
• Identificación de impactos.
•Predicción o cuantificación de impactos.
• Evaluación o apreciación de la importancia de cada
impacto.
• Identificación, descripción y comparación de las
diferentes alternativas de prevención, mitigación y/o
compensación de cada uno de los impactos juzgados
significativos
107
e. Formularios de plan general de manejo ambiental,
incluido el programa de monitoreo y evaluación ambiental
operativa del desarrollo.
Además se debrá redactar un resumen ejecutivo del
estudio, y en caso de que la autoridad ambiental lo exija
una declaración de impacto ambiental (DIA) destinada a la
opinión pública.
108
Gráficos estadísticos
109
110
Comparación de emisiones en carboeléctricas
111
Distribución de la energía primaria
112
Emisiones por unidad de generación
113
Temperaturas de vertimientos de aguas
114
Emisiones atmosféricas en plantas de carbón
115
Comparación de emisiones con las normas
116
Aspectos económicos del control de la
calidad del aire
117