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  TECNOLOGÍAS DE CONTROL DE LA CONTA MINACIÓN DEL AIRE POR EMISIONES AT MOSFÉRICAS CAUSADAS POR LA FUENTE FIJA DE LA FABRICACION Y REFINACION DE CAÑA DE AZUCAR CONTROL TECHNOLOGIES FOR AIR POLLUTION AT MOSPHERIC EMISSIONS FIXED SOURCES THE MANUFA CTURING AND REFINING OF SUGAR CANE  RESUMEN Las nuevas tecnologías al final del tubo, tiene por objetivo reducir los impactos al medio ambien te, fom entando la inv estigac ión ci entí fic a y tecnológica para ga rant izar que se  prevengan, mitiguen y reduzcan las huellas impulsadas por las actividades antropogenicas. El articulo reúne el anlisis sobre la contaminación atmosf!rica por fuentes fijas de la fabricación y refinación de la ca"a de azúcar, una mirada general hacia los l ogros de la aplicación e impulso de la producción ms limpia, eco eficiencia y desarrollo sostenible por la implementación de las diferentes tecnologías involucradas durante las etapas de cultivo y procesamiento de la ca"a de azúcar , y finalme nte un e#amen integr al de las ventajas y desvent ajas costo efic ientes de las mismas. Palabra Cla!"$ %a"a de &zúcar, %ontaminación &tmosf!rica, 'e cnologías de %ontrol.  ABSTRACT  (e) technologies at the end of the tube, is to reduce environmental impacts by promoting scientific and tec hno logica l rese arch to ensure that they prevent, mi tig ate and red uce the footprints driven by anthropogenic activities. 'he article brings together the analysis of air pollution from stationary sources in the manufacture and refining of sugar cane, a general loo* at the achievements of the implementation and  promotion of cleaner production, eco+efficiency and sustainable development by implementing the different technologies involved during the stages of cultivation and processing of sugar cane, and finally a comprehensive revie) of the advantages and disadvantages of them cost efficient. #"$%&r'$ ugar %ane, &ir -ollution, %ontrol 'e chnology.  INTRODUCCIÓN El cultivo de ca"a de azúcar en %olombia se e#tie nde a unas //.0 12 hectreas, es decir,  unos 0 ing eni os azucare ros dedi cad as a esta labor. e localizan entre cu atro de pa rt amentos ap ro#ima dame nt e unos  tr einta y nueve munici pi os de los cual es -almira y %andelaria cuentan con 3 4 de reas productivas o reas de siembra.

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TECNOLOGAS DE CONTROL DE LA CONTAMINACIN DEL AIRE POR EMISIONES ATMOSFRICAS CAUSADAS POR LA FUENTE FIJA DE LA FABRICACION Y REFINACION DE CAA DE AZUCAR

CONTROL TECHNOLOGIES FOR AIR POLLUTION ATMOSPHERIC EMISSIONS FIXED SOURCES THE MANUFACTURING AND REFINING OF SUGAR CANE

RESUMEN

Las nuevas tecnologas al final del tubo, tiene por objetivo reducir los impactos al medio ambiente, fomentando la investigacin cientfica y tecnolgica para garantizar que se prevengan, mitiguen y reduzcan las huellas impulsadas por las actividades antropogenicas.

El articulo rene el anlisis sobre la contaminacin atmosfrica por fuentes fijas de la fabricacin y refinacin de la caa de azcar, una mirada general hacia los logros de la aplicacin e impulso de la produccin ms limpia, eco eficiencia y desarrollo sostenible por la implementacin de las diferentes tecnologas involucradas durante las etapas de cultivo y procesamiento de la caa de azcar, y finalmente un examen integral de las ventajas y desventajas costo eficientes de las mismas.

Palabras Claves: Caa de Azcar, Contaminacin Atmosfrica, Tecnologas de Control.

ABSTRACT

New technologies at the end of the tube, is to reduce environmental impacts by promoting scientific and technological research to ensure that they prevent, mitigate and reduce the footprints driven by anthropogenic activities.

The article brings together the analysis of air pollution from stationary sources in the manufacture and refining of sugar cane, a general look at the achievements of the implementation and promotion of cleaner production, eco-efficiency and sustainable development by implementing the different technologies involved during the stages of cultivation and processing of sugar cane, and finally a comprehensive review of the advantages and disadvantages of them cost efficient.

Keywords: Sugar Cane, Air Pollution, Control Technology.

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INTRODUCCINEl cultivo de caa de azcar en Colombia se extiende a unas 199.375 hectreas, es decir, unos 13 ingenios azucareros dedicadas a esta labor. Se localizan entre cuatro departamentos aproximadamente unos treinta y nueve municipios de los cuales Palmira y Candelaria cuentan con 16 % de reas productivas o reas de siembra.

La caa de azcar Sacharum officinarum se compone de 12 especies de gramneas autctonas del viejo mundo en especial del Sur Este Asitico; lleg al continente americano en el ao de 1541. Es un pasto perenne que puede durar varias dcadas produciendo. El perodo vegetativo oscila entre uno y dos aos dependiendo de la variedad y caractersticas de la zona donde se encuentre. En Colombia no existe la zafra por las condiciones climticas tropicales propias del valle geogrfico del Ro Cauca y se cosecha cada 12 a 14 meses en promedio. Colombia ocupa la primera posicin mundial en cuanto a rendimiento en tonelada en TCH (Tonelada de Caa por Hectrea) alrededor de 120 y 130 TCH. (ASOCAA, 2000)

El sector productivo de caa de azcar en Colombia, desde los aos setentas, ha venido trabajando con las Autoridades Ambientales, en actividades de control y mejoramiento ambiental, para ello, se ha buscado optimizar los procesos productivos garantizando que los compromisos del Sector Azucarero Colombiano para el ao 96 se firmase, el Convenio de Concertacin para una Produccin Limpia con el Ministerio del Medio Ambiente, las Corporaciones Autnomas Regionales de Cauca, Valle del Cauca. Este, ha sido uno de los beneficios ms importantes dentro del campo ambiental ya que fomenta la implementacin de la Eco eficiencia, Desarrollo Sostenible y la Produccin ms Limpia.

ASOCAA, para el ao 94 invirti unos US$ 126 millones en actividades para la mejora del entorno ambiental, tales como:

El funcionamiento de la Red Meteorolgica; esta suministra informacin climatolgica y meteorolgica para la programacin de quemas con el fin de evitar las molestias por cada de pavesa[1] que producen las quemas de caa de azcar en los centros poblados. . Apoya adems otras actividades de campo como la programacin de riegos y drenajes. El rea de caa quemada se redujo con el incremento de la cosecha en verde pasando del 17% del rea en 1998, al 27% en el ao 2000. El rea de no requema pas del 40% en 1998 al 100% en el ao 2001. Slo est permitida la requema en reas no restringidas que entran a renovacin (aproximadamente el 15% del rea sembrada).

Otra tarea importante implementada por ASOCAA fue poner en marcha los sistemas de control de emisiones de material particulado en fuentes fijas como: precipitadores electrostticos, lavadores de gases, sistemas multiciclnicos de alta eficiencia.

El artculo, tiene por objeto analizar el uso de tecnologas econmicamente viables que permitan mejorar el cultivo y procesamiento de la caa de azcar en sus tres etapas (campo, cosecha y fbrica) con relacin a la disminucin del impacto atmosfrico.

[1]. La pavesa es la parte que salta de una materia inflamada que se convierte en ceniza.

1. FUENTES CONTAMINANTES EN LA FABRICACION Y REFINACION DE AZUCAR DE CAA

1.1 Combustin en hornos de azufreEn los hornos de las plantas de refinacin de azcar de caa, se sulfita el azcar con dixido de azufre, por lo tanto se presentan problemas con la presencia de compuestos de azufre en los gases de combustin, debido a la combustin incompleta del azufre en el horno ocasionada por el exceso de aire que es necesario introducir al horno para producir un gas de combustin con un contenido en volumen de dixido de azufre (SO2) que no sobrepase del 14 %. (RED INTERINSTITUCIONAL DE TECNOLOGIAS LIMPIAS, 2004)

Figura 1. Combustin del azufre en el horno(RED INTERINSTITUCIONAL DE TECNOLOGIAS LIMPIAS, 2004)

1.2 Combustin del bagazo en las calderasGeneralmente se utiliza el bagazo, residuo slido proveniente de la etapa de molienda, como combustible para las calderas encargadas de la generacin del vapor requerido en el proceso de fabricacin del azcar.Uno de los principales inconvenientes que se han encontrado son las bajas eficiencias de combustin de los equipos, lo cual genera grandes problemas de contaminacin por la presencia de monxido de carbono (CO) en los gases de combustin debido a la combustin incompleta del bagazo, dixido de carbono (CO2) producido durante la combustin completa del material y por ltimo la produccin de material particulado (MP). El bagazo empleado como combustible posee un poder calorfico bajo en comparacin con otros combustibles utilizados en la industria, ms an si se tiene en cuenta que el bagazo que se quema en las fbricas de azcar tiene un contenido de humedad de 50 a 55%. Sin embargo, presenta una ventaja y es que durante su combustin no se producen xidos de azufre (SOx). (RED INTERINSTITUCIONAL DE TECNOLOGIAS LIMPIAS, 2004)

Figura 2. Combustin de azufre en el horno(RED INTERINSTITUCIONAL DE TECNOLOGIAS LIMPIAS, 2004)

1.3 Combustin de carbn en las calderasDurante la combustin del carbn se producen dixido de carbono (CO2), monxido de carbono (CO), xidos de nitrgeno (NOx), xidos de azufre y el material particulado (MP). (RED INTERINSTITUCIONAL DE TECNOLOGIAS LIMPIAS, 2004) 2. CONTAMINACIN ATMOSFERICA

La contaminacin atmosfrica es cualquier circunstancia que aadida o quitada de los normales constituyentes del aire, puede llegar a alterar sus propiedades fsicas o qumicas lo suficiente para ser detectado por los componentes del medio (RED INTERINSTITUCIONAL DE TECNOLOGIAS LIMPIAS, 2004) por lo tanto es importante identificar algunos de los contaminantes que se encuentran presentes en la atmsfera.

2.1 Dixido de Nitrgeno (NO2).Es el producto principal de la combustin del nitrgeno, aparecen en los gases de combustin por oxidacin del nitrgeno del aire comburente o de los compuestos nitrogenados del combustible, procede fundamentalmente de fuentes naturales y actividades agrcolas; la principal es la desnitrificacin microbiana del nitrgeno de origen proteico. Conlleva afectaciones a la fotosntesis, clorosis, lesiones y necrosis en plantas; en animales es ms txico el NO2 que, a concentracin relativamente elevada, causa irritacin ocular y respiratoria, posteriormente problemas respiratorios. (La Contaminacin Atmosfrica, 2001)

2.2 Material Particulado. (PM).Incluye el PM-10, particulado total, particulado suspendido total (TSP), particulado primario, particulado secundario, particulado filtrable y el particulado condensable. El TSP est formado por materia emitida por las fuentes en estado slido, lquido o vapor, pera que en el aire se encuentra en estado lquido o gaseoso. El particulado primario es aquel que se encuentra en estado slido, lquido o gaseoso a las condiciones de presin y temperatura del proceso o de la chimenea, pero que a las condiciones de presin y temperatura del medio ambiente (aire) se convierte en material particulado. El material particulado secundario es la materia gaseosa que eventualmente puede llegar a convertirse en material particulado por reacciones qumicas en la atmsfera. El particulado total hace referencia a las emisiones descritas como material particulado primario. (RED INTERINSTITUCIONAL DE TECNOLOGIAS LIMPIAS, 2004)

2.3 Dixido de Azufre (SO2).Es el producto principal de la combustin del azufre. A la atmsfera llega gran cantidad de sulfuro de hidrgeno, procedente de la descomposicin de la materia orgnica, que es rpidamente oxidado a trixido de azufre por el oxgeno atmico o molecular, en este ltimo caso por medio de una reaccin fotoqumica. (RED INTERINSTITUCIONAL DE TECNOLOGIAS LIMPIAS, 2004)

2.4 Compuesto Orgnicos.Son precursores del ozono contaminante; los compuestos orgnicos voltiles (VOCs) se definen como cualquier compuesto de carbono diferente del monxido de carbono, dixido de carbono, cido carbnico, carburos o carbonatos metlicos y carbonato de amonio que participa en reacciones qumicas atmosfricas. Los compuestos orgnicos totales (TOCs) hacen referencia a los VOCs y a los compuestos que no estn considerados como VOCs (metano, etano, clorofluorocarbonos y txicos. (La Contaminacin Atmosfrica, 2001)

2.5 Dixido de Carbono (CO2).Es el producto principal de la combustin del carbono. El dixido de carbono (CO2) es un gas incoloro, denso y poco reactivo. Forma parte de la composicin de la tropsfera (capa de la atmsfera ms prxima a la Tierra) actualmente en una proporcin de 350 ppm. (partes por milln). Su ciclo en la naturaleza est vinculado al del oxgeno.

El balance del dixido de carbono es sumamente complejo por las interacciones que existen entre la reserva atmosfrica de este gas, las plantas que lo consumen en el proceso de fotosntesis y el transferido desde la tropsfera a los ocanos (Los contamiantes Atmosfericos, 2013)

2.6 Monxido de Carbono (CO).Producto de la combustin incompleta del carbono, El monxido de carbono se encuentra en emisiones de combustin, tales como las que producen los automviles y los camiones, los motores pequeos de gasolina, cocinas, faroles, madera y carbn encendidos, cocinas de gas y sistemas de calefaccin. El monxido de carbono de estas fuentes puede acumularse en espacios cerrados o semicerrados. Las personas y los animales que se encuentran en estos espacios pueden intoxicarse si lo respiran. (RED INTERINSTITUCIONAL DE TECNOLOGIAS LIMPIAS, 2004)

3. TECNOLOGAS DE CONTROL

Los mtodos para controlar la contaminacin han demostrado una gran eficacia, especialmente los de mbito local. Para su aplicacin es preciso analizar de forma sistemtica la fuente y la naturaleza de la emisin o el vertido en cuestin, su interaccin con el ecosistema y el problema de contaminacin ambiental que debe solucionarse, para a continuacin elegir las tecnologas ms adecuadas que permitan reducir y vigilar estos impactos por contaminacin. (Associates, 2005)

3.1 Reduccin Selectiva no Cataltica.

Un sistema de reduccin selectiva no cataltica (SNCR) es un dispositivo de tratamiento postcombustin que aprovecha la capacidad de ciertos compuestos por lo general urea o amoniaco de reaccionar con las emisiones de NOx para formar compuestos qumicos benignos. A temperaturas de 925 C, la reaccin se produce muy rpidamente, resultando en reducciones significativas de NOx.

La reduccin cataltica selectiva es una tecnologa que controla los xidos de nitrgeno, mediante su reaccin cataltica con amonaco para formar nitrgeno y agua. Las tecnologas de reduccin no cataltica selectiva utilizan un agente para reducir los xidos de nitrgeno a agua y nitrgeno. (Associates, 2005)

El funcionamiento de un sistema de reduccin cataltica selectiva est en funcin de 5 factores

Temperatura del gas de combustin. Relacin reactivo- NOX. Concentracin de NOX a la entrada de la reduccin cataltica selectiva. Gasto volumtrico (medida de la capacidad de alimentacin volumtrica de un reactor de flujo continuo por unidad de tiempo de residencia). Condicin del catalizador. 3.2 Lavadores Hmedos

Los lavadores hmedos se han utilizado como opcin para el control de emisiones de partculas suspendidas en muchas aplicaciones para fuentes estacionarias; sin embargo. El principio de su funcionamiento consiste en rociar o inyectar con un atomizador agua al interior de la chimenea o tubo de escape. Las partculas de agua chocan con las de ceniza y caen en un rea recolectora. Las desventajas de estos sistemas son que se requiere un suministro constante de agua y se producen aguas residuales. Aunque viable, no se considera sta como la mejor opcin de control debido a sus efectos ambientales adversos y la incertidumbre respecto de su capacidad para limpiar apropiadamente el humo de dichos metales pesados. (Associates, 2005)

Figura 3. Lavador Hmedo 3.3 Filtro de tela (Filtro de mangas)Los separadores por capa filtrante son aparatos en los que las partculas se separan por s mismas, en cuanto se hayan depositado una capa de estas partculas sobre un medio poroso. (Cremades, 2012).

Las partculas impactan contra las fibras de la tela, que forman un tupido entramado, y se origina una coagulacin de partculas en la superficie cuyo espesor va en aumento, de manera que contribuye a su vez al filtrado, quedando retenidas las partculas con un tamao inferior a la abertura del tamiz (Cremades, 2012)

Figura 4. Equipo de filtro

3.4 Separador gravitatorioLos separadores gravitatorios son sencillamente una cmara larga por la cual pasa lentamente la corriente de gas contaminado, permitiendo que transcurra el tiempo suficiente para que las partculas se sedimenten por gravedad hasta el fondo. (Nevers, 1998).

La fuerza centrfuga que se origina por la circulacin en espiral del gas hace que las partculas que contienen se muevan hacia las paredes del cilindro donde debido a la friccin pierden velocidad y caen. (Comit para las fuentes puntuales, 1995)

Figura 5. Separador Gravitatorio.

4. TECNOLOGAS DE CONTROL PARA LA FABRICACION Y REFINACION DE CAA DE AZUCAR

4.1 CiclonesLos colectores mecnicos de partculas se pueden instalar en arreglos de ciclones sencillos, ciclones dobles o de ciclones mltiples (multiciclones). La eficiencia de coleccin de material particulado de los colectores mecnicos est entre el 20 y el 60 %. Estos aparatos pueden deteriorarse con el tiempo debido a las caractersticas abrasivas de las cenizas del bagazo cuando no se mantienen adecuadamente. (RED INTERINSTITUCIONAL DE TECNOLOGIAS LIMPIAS, 2004)

La eficiencia de un cicln depende de la magnitud de la fuera centrfuga que actan sobre las partculas. Cuanto ms grande sea dicha fuerza, mayor ser la eficiencia. Por su pare la magnitud de la fuerza centrifuga generada depende de la masa de la partcula, de la velocidad del gas en el cicln y del dimetro de ste. (Contreras Lpes, 2006)

Un cicln consiste en inyectar aire a la corriente de escape para provocar que los gases de combustin se desplacen en espiral al interior de la chimenea o conducto de escape. Ello da lugar a que las partculas de mayor tamao se separen del gas y se adhieran a las paredes del conducto, en forma muy similar a lo que ocurre en una centrifugadora que separa el material ms denso del fluido de menor densidad. Desafortunadamente, incluso los sistemas de ciclones ms eficientes slo tienen capacidad para eliminar las partculas de mayor tamao y, por tanto, su uso se restringe a un control de emisiones de PS previo al de sistemas de control de mayor eficiencia. (Associates, 2005)

4.2 LAVADORES DE GASES4.2.1 Lavador de depurador o lecho empacadoConsiste en una cmara que contiene capas de material de empaque de varias formas que proporcionan una gran superficie para el contacto entre el lquido y las partculas.

En un lavador con lecho empacado, las concentraciones altas de partculas pueden obstruir el lecho, siendo sta una limitacin de estos dispositivos ya que es conveniente su utilizacin en corrientes con cargas de polvo relativamente bajas. La obstruccin es un problema serio para los lavadores con lecho empacado porque el embalaje es ms difcil de alcanzar y limpiar que en otros diseos de lavador (Environmental Protection Agency, 2003)

4.2.2 Lavador o depurador VenturiUn lavador tipo Venturi acelera la corriente del gas de desecho para atomizar el lquido lavador y para mejorar el contacto entre el gas y el lquido (Environmental Protection Agency, 2003). El lquido de lavado se inyecta al gas dentro del estrechamiento o antes. Debido a la alta velocidad relativa del gas respecto al lquido se consigue un buen contacto gas-lquido a causa de la atomizacin del agua. Seguidamente la velocidad del gas se reduce en un difusor. La separacin de las gotas de lquido se realiza normalmente mediante fuerza centrfuga, mediante un cicln. (Environmental Protection Agency, 2003)

Figura 6. Lavador Venturi

4.3 Precipitadores ElectroestticosLos precipitadores electrostticos (PE) son una herramienta comn para recolectar las partculas contenidas en los gases de combustin. Consisten en placas o tubos metlicos con carga elctrica instalados al interior de la chimenea o tubo de escape. Un primer conjunto de placas est cargado negativamente, lo que provoca que las partculas que pasan a travs de las placas adquieran una carga negativa. El segundo conjunto de placas, cargado positivamente, atrae las partculas cargadas.

Figura 7. Precipitador Electroestticos

Los sistemas PE han logrado reducciones de emisin de PS de hasta 99% en aplicaciones de control para unidades alimentadas con CDL. Adems, pueden redundar en reducciones significativas de SO2. Es importante observar que ocasionalmente es preciso limpiar las placas del precipitador, lo que genera pequeas cantidades de desechos slidos; fuera de ello, los PE no generan efectos ambientales adversos. Entre las ventajas de los precipitadores electrostticos figura su eficiencia (99 %), bajas cadas de presin, gran volumen de gases manejados, costo operacional bajo, gran recuperacin de partculas y flexibilidad en las temperaturas de operacin. Las principales desventajas son el alto costo capital, tamao (ocupan mucho espacio), problemas con partculas de alta resistividad, no remueven emisiones gaseosas y no son flexibles a cambios operacionales. (RED INTERINSTITUCIONAL DE TECNOLOGIAS LIMPIAS, 2004)

5. COSTOS

5.1 CiclonesVentajas: Bajos costos de capital, la falta de partes mviles, por lo tanto, pocos requerimientos de mantenimiento y bajos costos de operacin, cada de presin relativamente baja, comparada con la cantidad de material particulado que se remueve, las limitaciones de temperatura y presin dependen nicamente de los materiales de construccin, recoleccin y disposicin en seco y requisitos espaciales relativamente pequeos.

Desventajas: La eficiencia decoleccin de material particulado es relativamente baja, particularmente para MP de tamao menor a 10 m, no pueden manejar materiales pegajosos o aglomerantes, y las unidades de alta eficiencia pueden tener altas cadas de presin.

Los siguientes son rangos de costos (expresados en dlares del 2002) para un solo cicln convencional a condiciones tpicas de operacin determinados en una hoja de clculo de la EPA para la estimacin de costos, en base a la velocidad de flujo volumtrico de la corriente contaminada a tratar. Las razones de flujo mayores a aproximadamente 10sm3 (21,200scfm), tpicamente emplean multi-ciclones operando en paralelo. Con el fin de calcular la eficiencia de costos, en el ejemplo los flujos se suponen que estn entre 0.5 y 12 sm3/seg (1,060 y 25,400 scfm), la carga de MP a la entrada se supone que es aproximadamente entre 2.3 y 230 g/m3 (1.0 y 100 gr/scf), y la eficiencia de control se supone que es del 90%. Los costos no incluyen los costos de transporte y disposicin del material reunido. Los costos de capital pueden ser mayores que los de los rangos mostrados para aplicaciones en las que se requieren materiales caros. Como regla, las unidades ms pequeas para el control de corrientes contaminadas con bajas concentraciones de MP, resultan ms caras (por unidad de velocidad de flujo volumtrico y por cantidad de contaminante controlada), que una unidad grande que controla corrientes contaminadas con concentraciones altas de material particulado (REFERENCIA CICLONES EPA). a. Costo de capital: $4,600 a $7,400 por m3/seg ($2.00 a $2.40 por scfm).

b. Costo de Operacin y Mantenimiento: $1,500 a $18,000 por m3/seg ($0.70 a $8.5 por scfm), anualmente.

c. Costo Anualizado: $2,800 a $29,000 por m3/seg ($1.30 a $13.50 por scfm), anualmente.

d. Eficiencia de Costo: $0.47 a $440 por tonelada mtrica ($0.43 a $400 por tonelada corta), costo anualizado por tonelada de contaminante controlado por ao.

5.2 Lavadores de Gases

5.2.1 Lavador o Depurador de Lecho empacadoVentajas: Una cada de presin relativamente baja, la construccin de plstico reforzado con fibra de vidrio permite su operacin en atmsferas altamente corrosivas, es capaz de lograr eficiencias de transferencia de masa relativamente altas, la altura y/o el tipo de empaque pueden ser cambiados para mejorar la transferencia de masa sin la adquisicin de equipo nuevo, un costo de capital relativamente bajo, requisitos de espacio relativamente bajos y tiene una capacidad de recolectar tanto material particulado como gases.

Desventajas: Puede crear el problema del desecho de agua (o lquido), el producto residual se recolecta en hmedo, el material particulado puede causar la obstruccin de los lechos o placas y los costos de mantenimiento relativamente altos.Los siguientes datos son los rangos de costo (expresados en dlares del 2002) para los depuradores en hmedo con lechos empacados de diseo convencional bajo condiciones tpicas de operacin, adaptados a partir de los formatos para estimacin de costos de la EPA y referidos a la proporcin del flujo volumtrico de la corriente de desecho tratada. Para el propsito de calcular el ejemplo de efectividad de costo, el contaminante utilizado es el cido clorhdrico y el solvente es la soda custica acuosa. Los costos no incluyen los costos de pos-tratamiento o desecho del solvente usado o residuo. Los costos pueden ser sustancialmente ms altos que en los rangos mostrados para aplicaciones que requieren materiales costosos, solventes, o mtodos de tratamiento. Como regla, las unidades ms pequeas controlando un flujo residual de baja concentracin sern muchsimo ms costosas (por unidad de proporcin de flujo volumtrico) que una unidad grande limpiando un flujo con una carga alta de contaminantes (REFERENCIA DEPURADOR EPA).

a. Costo de Capital: $32,000 a $104,000 por m3/s, ($15 a $49 por scfm).

b. Costo de Operacin y Mantenimiento: $36,000 a 165,000 por m3/s, ($17 a $78 por scfm), anualmente.

c. Costo Anualizado: $36,000 a $166,000 por m3/s, ($17 a $78 por scfm), anualmente.

d. Efectividad de Costo: $1100 a $550 por tonelada mtrica ($100 a $500 por tonelada corta), costo anualizado por tonelada por ao de contaminante controlado.

5.2.2 Lavador o Depurador VenturiVentajas: Pueden manejar polvos inflamables y explosivos con bajo riesgo, pueden manejar neblinas, consta de un mantenimiento relativamente bajo, es simple en diseo y fciles de instalar, su eficiencia de recoleccin puede ser variada, proporcionan enfriamiento para los gases calientes y los gases corrosivos y polvos pueden ser neutralizados.

Desventajas: El lquido efluente puede crear problemas de contaminacin del agua, el producto de desecho se recolecta en hmedo, tiene un alto potencial de problemas de corrosin, se requiere proteccin contra el congelamiento, el gas de escape puede requerir re calentamiento para evitar una pluma visible, el material particulado recolectado puede estar contaminado, y puede no ser reciclado y el desecho del fango residual puede ser muy costoso.

Los siguientes datos son los rangos de costo (expresados en dlares del 2002) para los depuradores en hmedo tipo venturi de diseo convencional bajo condiciones tpicas de operacin, desarrollados usando el Manual de Costos de Control de Contaminacin de la EPA. Para el propsito de calcular el ejemplo de efectividad de costo, se supone que el contaminante utilizado es MP a una carga de entrada de aproximadamente 7 g/m3 (3 gr/scf) y que la eficiencia de control es del 99%. Los costos no incluyen los costos de ventiladores y bombas para el tratamiento o desecho del solvente usado o residuos. Los costos reales pueden ser sustancialmente ms altos que en los rangos mostrados para aplicaciones que requieren materiales costosos, solventes, o mtodos de tratamiento. Como regla, las unidades ms pequeas controlando una corriente de baja concentracin de desecho sern mucho ms costosas (por unidad de proporcin de flujo volumtrico) que una unidad grande limpiando un flujo con una carga alta de contaminantes (REFERENCIA DEPURADOR VENTURI).

a. Costo de Capital: $5,300 a $45,000 por m3/s, ($2.5 a $21 por scfm).

b. Costo de Operacin y Mantenimiento: $9,300 a 254,000 por m3/s, ($4.4 a $120 por scfm), anualmente.

c. Costo Anualizado: $12,000 a $409,000 por m3/s, ($5.7 a $193 por scfm), anualmente.

d. Efectividad de Costo: $77 a $2,600 por tonelada mtrica ($70 a $2,400 por tonelada corta), costo anualizado por tonelada por ao de contaminante controlado.

5.3 Precipitadores electrostticosVentajas: Los precipitadores electrostticos debido a que actan nicamente sobre el material particulado por eliminar, y slo impiden el flujo de la corriente de gas de manera mnima, tienen bajas de presin muy pequeas requisitos energticos y los costos de operacin tienden a ser bajos. Son capaces de alcanzar eficiencias muy altas, an con partculas muy pequeas. Los costos de operacin son relativamente bajos. Pueden recolectar partculas pegajosas y neblinas, as como polvos explosivos o con alta resistividad. La atmsfera hmeda que resulta del enjuague de los PEH les permite recolectar partculas con alta resistividad, absorber gases u ocasionar que se condense los contaminantes; adems, sta enfra y acondiciona la corriente de gas.

Desventajas: Generalmente, los PE tienen costos de capital altos. Los electrodos de descarga fabricados de alambre requieren altos niveles de mantenimiento. Puede presentarse corrosin cerca de la parte superior de los alambres debido a fugas de aire y condensacin cida. En general los PE no son muy apropiados para uso en procesos que sean demasiado variables, debido a que son muy sensibles a las fluctuaciones en las condiciones de la corriente de gas. Se requiere de personal de mantenimiento relativamente sofisticado, adems de precauciones especiales para proteger al personal del alto voltaje. El electrodo con carga negativa produce ozono durante la ionizacin del gas.

5.3.1 Precipitador electrosttico secoA continuacin se presentan los rangos de costo (expresados en dlares del 2002) para los PES tipo tubo alambre de diseo convencional bajo condiciones tpicas de operacin, desarrollados utilizando los formatos de la EPA para estimacin de costos (EPA, 1996). Los costos pueden ser sustancialmente ms altos que los rangos expuestos para los contaminantes que requieran un nivel extremadamente alto de control, o que requieran que los PE sean construidos con materiales especiales tales como el acero inoxidable o el titanio. En general, las unidades ms pequeas que controlen corrientes residuales de baja concentracin no sern tan eficientes en costo, como lo ser una unidad ms grande que purifique una emisin con un contenido alto en contaminantes (REFERENCIA PRECIPITADORES EPA).

a. Costo de Capital: $42,000 a $260,000 por m3/s ($20 a $1250 por scfm).

b. Costo de Operacin y Mantenimiento: $8,500 a $19,000 por m3/s ($4 a $9 por scfm), anualmente.

c. Costo Anualizado: $19,000 a $55,000 por m3/s ($9 a $26 por scfm), anualmente.

d. Eficiencia en el Costo: $47 a $710 por tonelada mtrica ($43 a $460 por tonelada corta).

5.3.2 Precipitador electrosttico hmedoA continuacin se presentan los rangos de costo (expresados en dlares al tercer trimestre de 1995) para los PEH del tipo tubo-alambre de diseo convencional bajo condiciones tpicas de operacin, elaborados utilizando los formatos de la United States Environmental Protection Agency (U.S. EPA, agencia de proteccin ambiental de los EE.UU.) para estimacin de costos para los PE del tipo placa-alambre y ajustados para reflejar las caractersticas de los PEH del tipo placa-alambre. Los costos pueden ser sustancialmente ms altos que los expuestos en los rangos para contaminantes que requieran un nivel extremadamente alto de control, o que requieran que los PE sean construidos con materiales especiales tales como el titanio. Los costos de capital y de operacin son generalmente ms altos debido a los requisitos de materiales anticorrosivos, al mayor consumo de agua y al costo de tratamiento y disposicin del efluente hmedo. En la mayora de los casos, las unidades ms pequeas que controlen corrientes residuales de baja concentracin no sern tan eficientes en costo como lo ser una unidad ms grande que purifique un flujo con una carga alta de contaminantes (REFERENCIA PRECIPITADOR EPA)

a. Costo de Capital: $85,000 a $424,000 por m3/s ($40 a $200 por scfm).b. Costo de Operacin y Mantenimiento: $12,000 a $21,000 por m3/s ($6 a $10 por scfm), anual.

c. Costo Anualizado: $25,000 a $97,000 por m3/s ($12 a $46 por scfm), anual.

d. Eficiencia en el Costo: $73 a $720 por tonelada mtrica ($65 a $660 por tonelada corta).

6. RESULTADOS Y DISCUCIONES

Las principales tecnologas en Colombia para la reduccin de las emisiones de contaminantes en una planta de refinacin de azcar de caa, se encuentra en la Tabla 1. Las diferencias entre estos dispositivo radica en el costo, complejidad operacional y la eficiencia de coleccin. Se observa el amplio rango de eficiencia que presentan los colectores mecnicos, esto se debe a que existen diferentes tipos de colectores que van desde los tradicionales (menor eficiencia) hasta los colectores de alta eficiencia.

Tabla 1. Reduccin de las emisiones de contaminantes en una planta de refinacin de azcar de caa.

A continuacin se presentan grficos en los que se destacan los costos relacionados con la implementacin de las diferentes tecnologas de control o tecnologas al final del tubo, estos costos son establecidos o en efecto han sido evaluados por la EPA (Agencia de Proteccin Ambiental).

Grafica 1. Costo Capital de las Tecnologas

Fuente: autoras con los datos tomados por la EPA

Se puede analizar en esta grafica que el costo para una empresa azucarera es decir una fuente fija para la disminucin de contaminantes es la implementacin de tecnologas para la mejora tanto de la eficiencia como costos que se invierten, al ver la grfica nos muestra que el menor costo de implementacin de una tecnologa son los ciclones pero es recomendable para empresas pequeas ya que puede remover material particulado pero obtiene una coleccin demasiado baja especialmente para tamaos de 10 micras, y lo ms importante que tiene bajo costo, para la inversin de un lavador o depurador Venturi consideramos que este se podra implementar en empresas que manejen ms emisiones que lo que poda ocasionar una pequea empresa a manera general observamos que el depurador Venturi tiene un costo de implementacin o inversin bajo para poder implementarlo lo que no sucede con los precipitadores aunque es una excelente tecnologa es altamente costoso tiene esta tecnologa ayuda al control de gases y control de material particulado. Aunque se recomendara mucho ya que actan nicamente sobre el material particulado para eliminarlo tienen bajas presiones lo cual no se necesita alto consumo de energa y los costos de operacin tienden a ser muy bajos.

Grafica 2. Costo de operacin y Mantenimiento de las Tecnologas Fuente: autoras con los datos tomados por la EPA

En la grfica de costos de operacin y mantenimiento nos damos cuenta que los costos ms bajos los obtiene los ciclones ya que es la tecnologa que remueve gases y material particulado en menores costos de implementacin y mejor an en la operacin se necesita muy bajos costos aunque la carga de contaminantes sea relativamente pequea , hay una falta de partes mviles es decir hace que haya pocos requerimiento de mantenimiento y operacin, los precipitdores tienen un bajo costo de operacin a pesar que en la implementacin se obtenga un alto costo con grande capacidad de carga y esto se da porque su funcionamiento permite bajas cadas de presin por lo que el consumo de energa y los costos de operacin es muy bajo, los depuradores son los que ms presentan costo de operacin y mantenimiento por que puede generar un problema de desecho de agua, el material particulado puede causar la obstruccin de los lechos donde se deben limitar el uso de corrientes con cargas de polvo relativamente bajas, pueden haber fugas o un escape y generan residuos lo que este tipo de depuradores se debe utilizar o son ms apropiados para la depuracin de gases que la del material particulado debido a los altos requisitos de mantenimiento

Grafica 3. Costo anualizado de las tecnologasFuente: autoras con los datos tomados por la EPA

Con la grfica de costo anualizado es decir el costo financiero que debe tener la empresa para la implementacin es alto para os depuradores, ya que se necesita un costo de mantenimiento y operacin alto a pesar que la efectividad en el costo y el costo de capital sea bajo tambin porque los depuradores son ms amigables con los gases que con el material particulado, lo que no sucede con los precipitadores aunque son altos econmicamente tienen bajos costos anualmente por cada m3/s, y los ciclones que son los ambientalmente y econmicamente amigables son los menos costos anualizados tiene por todas las ventajas aunque tenga pequea capacidad para remover material particulado.

Grafica 4. Efectividad de Costo de las Tecnologas

Fuente: autoras con los datos tomados por la EPA

En la grfica de efectividad de costos se considera que la mayor tecnologa que lo genera es el depurador Venturi ya recolecta una gran cantidad de material particulado fino ya que estn diseados con una abertura adecuada y con bajas cadas de presin para que sea totalmente eficiente se necesita un poco de aumento en la cada de presiones pero esto aumentara el consumo energtico, por lo tanto este tipo de tecnologa son aplicables para controlar las fuentes de emisiones con altas concentraciones de material particulado menos de una micra, el depurador Venturi es el que tiene una mxima capacidad de carga de contaminantes, es capaz de lograr eficiencias de transferencias de masas relativamente altas, y tiene la capacidad de remover gases y material particulado. Otra tecnologa efectiva son los ciclones tienen una alta efectividad ya que estn diseados para alcanzar el mayor control del material particulado pero sin obstruccin los ciclones tienen una alta eficiencia por sus altas cadas de presin pero se tiene mayores consumos energticos. Y los Precipitadores tienen una efectividad en el costo bajos, ya que puede haber contaminacin de aguas por medio de efluentes y por el gas de escape adems se necesita un pre tratamiento de corriente de emisin y puede haber desechos de fango.

La implementacin de tecnologas de control de la contaminacin atmosfrica en fuentes fijas puede resultar ser muy costosa, por lo tanto es necesario reducir las emisiones empleando primeramente medidas de prevencin como una produccin ms limpia, en donde se establezcan cambios tecnolgicos, cambios en los productos o cambios operacionales.

En este artculo se propone acciones que se podran desarrollar para la prevencin de las emisiones en fuentes fijas en la fabricacin y refinacin de azcar de caa; las cuales se mencionan a continuacin:

Mantenimiento de las calderas, quemadores y hornos, para evitar funcionamientos no adecuados de las mquinas que en efecto podra ocasionar un aumento en las concentraciones emitidas de contaminantes a la atmsfera. Cambios en el combustible utilizado, es decir reemplazar los combustibles fsiles (carbn) por combustibles ms limpios como el gas, Bagazo y Residuos agrcolas industriales; este ltimo posee alto contenido de materia voltil, por lo tanto estos se encienden rpidamente, aumentando la temperatura del horno hasta que se produce la combustin completa del material. Otra cualidad importante de los RAC es que durante su combustin no se producen xidos de azufre (SO2) ya que no contienen dicho elemento. Emplear tipos de calderas y quemadores eficientes en donde se controle la temperatura de flujo de los gases, el nivel de exceso de aire, la humedad del bagazo si se emplea como combustible, la composicin de los gases de chimenea, las prdidas por radiacin y el porcentaje de inquemados en el combustible.

____________________________________Bibliografa

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