Question

1. Una empresa X dedicada a la fabricación de vidrio emplea dentro de su materia prima bórax, caliza, arena, dolomita, carbonato sódico, ácido bórico, feldespato y sulfato sódico. En dicho proceso se adicionan ingredientes menores que son los encargados de aportar alguna función específica como color. Las materias se llevan al horno de fusión que comprende el aumento progresivo de la temperatura hasta un máximo de 1600°C, seguido de un enfriamiento. Se debe realizar un análisis de las emisiones contaminantes de esta empresa a la atmosfera considerando que hay una estación de monitoreo la cual indica las concentraciones de: 26 mg/NmCO, 25 mg/Nm3 SO2, 40 mg/Nm3 NO2, 14 mg/Nm3 O3, 67 µg/m3 PM10. Se conoce que el caudal de salida de los gases de chimenea es de 60.000 Nm3/h y la velocidad de salida de dichos gases es de 30 m/s. El gas de chimenea sale 400 K.
• Determine las concentraciones de emisiones totales en kg/año medido a condiciones normales. ( 1atm, 25°C)
• Determine le diámetro de la tubería de la chimenea del horno.
• Centre su análisis en: Realice un análisis de la empresa X y su impacto ambiental.
POR FAVOR AYÚDENME A DAR UNA RESPUESTA

Answer 1

•  Las concentraciones de emisiones totales en kg/año medido a   condiciones normales son: CO= 13665.6Kg/año; O2= 13140Kg/año; NO2= 21024Kg/año; O3=7358.4Kg/año ;  35.21 KgPM10/año .
• El diámetro de la tubería de la chimenea del horno es: d = 0.98 m.
• A partir de las emisiones producidas al ambiente se puede saber que la empresa es de tamaño pequeño; es un proceso eficiente, ya que la producción de CO es mínima comparado con otros métodos; sin embargo,   las altas producciones de SO2 y NO2 pueden generar un problema de alto impacto ambiental y consecuencias legales a la industria; ya que estos compuestos son los principales formadores de la lluvia ácida.

• Las concentraciones de emisiones totales en kg/año medido a condiciones normales (1atm, 25°C):

CO=26mg/Nm3×60000Nm3/h×(24×365)h/año×1Kg/1×106mg=

      = 13665.6Kg/año

O2=25mg/Nm3×60000Nm3/h×(24×365)h/año×1Kg/1×106mg

        =13140Kg/año

NO2=40mg/Nm3×60000Nm3/h×(24×365)h/año×1Kg/1×106mg

       =21024Kg/año

O3=14mg/Nm3×60000Nm3/h×(24×365)h/año×1Kg/1×106mg

     =7358.4Kg/año

Para el PM10 = 67µg/Nm3×60000Nm3/h×(24×365)h/año×1Kg/1×10−9µg

        =35.21 KgPM10/año

• El diámetro de la tubería de la chimenea del horno  d :

   Para calcular el diámetro de la chimenea, se debe trabajar bajo las condiciones de operación y no bajo las condiciones estándar. Para convertir las condiciones normales a condiciones de operación se debe aplicar la siguiente formula:

 

      Pcn *Qcn /Tcn = Pct * Qct/Tct

  Donde:

 Pcn: Presión a condiciones

 Qcn: Caudal a condiciones normales

 Tcn: Temperatura a condiciones normales

 Pct: Presión a condiciones de operación

 Qct: Caudal a condiciones operación

 Tct : Temperatura a condiciones operación

1atm∗60000 m3/h/ 298 ºK=1 atm∗Qct/400ºK

   Qct = 80537 m3/h  en condiciones de operación

 Después, aplicando la formula Qct=V∗A, la velocidad es de 30 m/s que pasado a horas serian 108000 m/h; con esto, se despeja  el área de la chimenea y luego, al saber que las chimeneas tiene área  transversal  circular  se puede hallar el   diámetro  mediante la aplicación de la fórmula:

                     d=2*√(A/π)

          Qct=V∗A   se despeja el área A :

         A = Qct/V

         A=80537 m3/h/108000 m/h

        A=0.75 m2

       d=2*√(0.75m2/π)

        d=0.98 m

• Análisis de la empresa X y su impacto ambiental:

   A partir de las emisiones producidas al ambiente se puede saber que la empresa es de tamaño pequeño; es un proceso eficiente, ya que la producción de CO es mínima comparado con otros métodos; sin embargo,   las altas producciones de SO2 y NO2 pueden generar un problema de alto impacto ambiental y consecuencias legales a la industria; ya que estos compuestos son los principales formadores de la lluvia ácida.