Caso de Estudio CEMEX

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    16-Dec-2015

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Caso de estudio de cementera de acuerdo a equipos de control de aire

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<p>CASO DE ESTUDIOEldesarrollosocioeconmico del pas, tiene relevancia en la produccin demateriales para la construcciny en especial la delcemento, por la grandemandanacional en el desarrollo de las poblaciones para satisfacer las necesidades esenciales de construccin. No obstante, el control de la emisin de partculas en los procesos industriales para la elaboracin de materiales de construccin ha sido un problema al que se ha dado ms importancia en la ltima parte del siglo XX. Este problema llev a la creacin de aparatos colectores de polvo y gases para controlar dicha emisin de partculas. Cementos Mexicanos (CEMEX) no es la excepcin, al ser una empresa que ha tenido gran auge en la comercializacin de material para construccin, siendo uno de los principales exponentes en este mercado a nivel nacional. </p> <p>Sin embargo, la empresa cementera CEMEX ubicada en el estado de Monterrey, Nuevo Len, se enfrenta a un problema de emisiones de material particulado, especficamente partculas finas (PM2.5) que son difciles de capturar en equipos como Precipitadores electrostticos en seco. Este problema se origina en los procesos de molienda de piedra y arcilla, as como los hornos donde se procesa la mezcla de piedra molida con qumicos para obtener como producto final el cemento. </p> <p>Anteriormente, la empresa se encontraba fuera de la ciudad, sin embargo, con el crecimiento urbano se comenzaron a poblar las reas circundantes a la planta procesadora, conllevando a una generacin potencial de enfermedades en los habitantes de dichas zonas y por su puesto el medio ambiente, provocando daos a la salud, tales como enfermedades respiratorias, del corazn, asmas, alergias, presin sangunea, y en la afectacin de los bienes materiales. Adems de presentar un potencial peligro en las personas a padecer cncer por exposicin a estos contaminantes de manera prolongada.</p> <p>En los ltimos aos, se han generado constantes quejas por parte de la comunidad vecina, que ha expresado su inconformidad e incomodidad a dependencias federales enfocadas a la proteccin del medio ambiente tales como la Secretaria de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT) y la Procuradura Federal de Proteccin al Ambiente (PROFEPA) debido a la generacin de emisiones de polvo y material particulado.</p> <p>La empresa CEMEX, preocupada por esta situacin, ha recurrido a solicitar los servicios de un grupo de especialistas en materia ambiental pertenecientes a la UTTAB para dar solucin a este problema implementado un equipo de control capaz de tratar los efluentes de aire contaminados generados durante los procesos antes mencionados. </p> <p>Se han establecido criterios que deben incluirse en la propuesta, como son la clasificacin e identificacin del equipo a considerar, las ventajas y desventajas que este equipo ofrece para la justificacin de la implementacin, las variables que definen al equipo y que se deben controlar durante la operacin del mismo, as como el mtodo para la evaluacin de la eficiencia del equipo.</p> <p>RESOLUCIN DEL CASODe acuerdo a la problemtica presentada se recopilo informacin bibliogrfica relacionado con las tecnologas que existen para el control de material particulado emitidas por fuentes fijas, posteriormente se realiz la seleccin de informacin para establecer el equipo de control ms eficiente para la retencin de partculas.</p> <p>Para poder seleccionar el equipo de control se realiz un anlisis detallado sobre el funcionamiento, las ventajas y desventajas as como tambin la eficiencia de los sistemas ms utilizados para el control de material particulado. Optando como mejor opcin el Filtro de Tela de Limpieza con Inyeccin de Aire Inverso, puesto que, la Agencia de Proteccin Ambiental (EPA) por sus siglas en ingls, menciona en el captulo 6 Control de Materia Particulada de su documento Manual de Costos de Control de Contaminantes del Aire de la EPA, que esta tecnologa presenta un 99% de eficiencia en comparacin con otros equipos colectores de partculas finas (PM2.5), atendiendo as eficazmente la problemtica que actualmente enfrenta la empresa CEMEX. </p> <p>Los especialistas han propuesto la implementacin del equipo anteriormente mencionado para el tratamiento de las emisiones, teniendo en cuenta los cuatro criterios demandados por la empresa cementera:</p> <p> Clasificacin del equipo de acuerdo a su funcin. Ventajas y desventajas Variables que lo definen Evaluacin de la eficiencia</p> <p>De acuerdo a ello, en seguida se desarrollar la propuesta para la implementacin del Filtro de Tela de Limpieza con Inyeccin de Aire Inverso.CLASIFICFICACIN E IDENTIFICACIN DEL EQUIPO DE CONTROL DE ACUERDO AL REA DE APLICACIN</p> <p>De acuerdo a la revisin y estudio del material bibliogrfico encontrado, la clasificacin del equipo de control se explica de acuerdo al rea de aplicacin, que en este caso es un proceso de elaboracin de cemento.A los filtros de tela se les conoce frecuentemente como casas de bolsas porque la tela est configurada, por lo general, en bolsas cilndricas. Las condiciones del proceso son factores importantes para la seleccin de la tela. Algunas telas, como las poli-olefinas de nylon, acrlicos y polisteres, son tiles solamente a temperaturas relativamente bajas, de 95 a 150C. Para flujos de gases a altas temperaturas, deben utilizarse telas ms estables trmicamente, como fibra de vidrio, tefln o nomex.</p> <p>En el funcionamiento del filtro de tela de limpieza con inyeccin de aire inverso, el gas pasa a travs de una tela de tejido o de fieltro, y quedan recolectadas en la tela, por tamizado u otros mecanismos, las partculas contenidas en el gas. Los filtros de tela pueden presentar forma de hojas, cartuchos o bolsas, con un nmero de unidades individuales de filtros de tela encasillados en grupo. Las bolsas son el tipo ms comn de filtro de tela.</p> <p>Las bolsas estn abiertas en el fondo, cerradas en la parte superior y el gas fluye desde el interior hacia el exterior de las bolsas mientras el polvo es capturado en el interior. Sin embargo, algunos diseos de are invertido recolectan polvo sobre el exterior de las bolsas. En cualquiera de estos diseos, el lavado por are invertido se realiza forzando are limpio a travs de los filtros en la direccin opuesta al flujo de gas polvoriento. El cambio en direccin del flujo de gas causa que la bolsa se pliegue y rompa la pasta del filtro. En la recoleccin de las pastas interiores, se permite que las bolsas se plieguen hasta cierto punto durante la limpieza por are invertido. Por lo general se evita que las bolsas se desplomen por completo mediante algn tipo de soporte, tal como anillos cosidos dentro de las bolsas. El soporte permite que la pasta de polvo se desprenda de las bolsas y caiga dentro de la tolva. El desprendimiento de la pasta tambin es auxiliado por el flujo invertido del gas. Debido a que las telas afelpadas retienen el polvo mejor que las telas tejidas y por lo tanto, son ms difciles de limpiar, las felpas por lo general no son usadas en los sistemas de are invertido.</p> <p>IDENTIFICACIN DE LAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS</p> <p>Las ventajas y desventajas del equipo de control Filtros de tela de limpieza con inyeccin de aire inverso se dividi en 2 rubros, el primero describiendo las ventajas y desventajas que ofrece el equipo en general y en el segundo rubro comparndolo con otros equipos para el control de material particulado con el fin de justificar ante la empresa CEMEX la implementacin y beneficios que se obtendrn a partir del uso del mismo. Ahora se muestra cada una de las ventajas y desventajas de acuerdo a lo antes explicado.</p> <p>Ventajas y desventajas generales del equipo </p> <p>Ventajas Proporcionan altas eficiencias de recoleccin tanto para partculas gruesas como para las de tamao fino. Son relativamente insensibles a las fluctuaciones de las condiciones de la corriente de gas. El aire de salida del filtro es bastante limpio y en muchos casos puede ser recirculado dentro de la planta, para conservacin de energa. El material retenido se recolecta en seco. Normalmente no presentan problemas de corrosin ni oxidacin. Su utilizacin es relativamente simple.</p> <p>Desventajas</p> <p> Para temperaturas muy por encima de los 290 C se requiere el uso de telas metlicas o de mineral refractario especial, lo que puede resultar muy caro. Para ciertos tipos de polvos, se pueden requerir telas tratadas con objeto de reducir la percolacin de los polvos o, en otros casos, para facilitar la remocin del polvo recolectado. Determinadas concentraciones de algunas partculas en el colector, aproximadamente 50 g/m3, pueden representar un peligro de fuego o explosin, si se produce accidentalmente una llama o una chispa. Los filtros de tela presentan elevados requisitos de mantenimiento, como por ejemplo, el reemplazo peridico de las bolsas. La vida de la tela puede verse reducida a temperaturas elevadas y en presencia de constituyentes gaseosos o en forma de partculas, cidos o alcalinos. No pueden operar en ambientes hmedos, ya que los materiales higroscpicos, la condensacin de humedad o los materiales adhesivos espesos pueden causar costras o tapar la tela. Puede resultar necesaria la proteccin respiratoria del personal de mantenimiento durante el reemplazo de la tela.</p> <p>Ventajas y desventajas en comparacin con otros equipos de control</p> <p>Las ventajas y desventajas presentadas a continuacin se realizaron en comparacin con filtros de tela de limpieza con chorro de aire punzante, debido a que su funcionamiento y los parmetros de control son similares.</p> <p>Ventajas</p> <p> Proporcionan altas eficiencias de recoleccin tanto para partculas gruesas como para las de tamao fino. Son relativamente insensibles a las fluctuaciones en las condiciones de la corriente de gas. El aire de salida del filtro es bastante limpio y en muchos casos puede ser recirculado dentro de la planta, para conservacin de energa. El material retenido se recolecta en seco. Normalmente, no presenta problemas de corrosin, ni oxidacin. El proceso es relativamente simple. Los filtros de tela limpiados por chorro pulsante pueden tratar flujos altos de gas, con cargas grandes de partculas. Los filtros de tela limpiados por el mtodo de chorro pulsante, pueden ser de menor tamao que otros tipos de filtros de tela, para el tratamiento de la misma cantidad de gas y polvo.</p> <p>Desventajas </p> <p> Para temperaturas muy por encima de los 290 o C se requiere el uso de telas metlicas o de mineral refractario especial, lo que puede resultar muy caro. Para ciertos tipos de polvos, se pueden requerir telas tratadas con objeto de reducir la percolacin de los polvos o en otros casos, para facilitar la remocin del polvo recolectado. Determinadas concentraciones de algunas partculas en el colector, aproximadamente 50 g/m3, pueden representar un peligro de fuego o explosin, si se produce una llama o una chispa accidentalmente. Los filtros de tela presentan elevados requisitos de mantenimientos, como por ejemplo, el reemplazo peridico de las bolsas. La vida de la tela puede verse reducida a temperaturas elevadas y en presencia de constituyentes gaseosos o en forma de partculas, cidos o alcalinos. No son adecuados para ambientes hmedos, ya que los materiales higroscpicos, la condensacin de humedad o los materiales adhesivos espesos pueden causar costras o tapar la tela. Puede resultar necesaria la proteccin respiratoria del personal de mantenimiento durante el reemplazo de la tela. En las unidades con chorro pulsante que utilizan velocidades muy altas del gas el polvo de las bolsas limpiadas puede ser arrastrado hacia otras bolsas.</p> <p>IDENTIFICACIN DE LAS VARIABLES QUE LO DEFINEN</p> <p>De acuerdo a la problemtica que se presenta en el caso de estudio de la planta procesadora de CEMEX, se identificaron las variables de control que se tienen que tomar en cuenta al momento de operar el equipo. Esto se realiz con base en las caractersticas de las partculas que son generadas en los procesos que se llevan a cabo al interior de esta compaa. Es necesario identificar las variables que definen a los filtros de tela, ya que de ellos depende que el equipo pueda operar en buenas condiciones. Las variables que se involucran en el proceso son:</p> <p> Relacin aire-tela Cada de presin Velocidad ascendente del flujo de gas</p> <p>Relacin aire-tela</p> <p>Esto debido a que la relacin de aire-tela nos da un punto de partida para poder elegir un filtro de tela que soporte las cargas superficiales con las cuales sea diseado el equipo, las temperaturas de la corriente de gas, etc.La relacin aire-tela es difcil de estimar sin el conocimiento previo de algunas de las caractersticas de la materia partculada a ser filtrada. Sin embargo, existen mtodos simplificados con algunas suposiciones hechas, que permiten un clculo rpido.</p> <p>Existen factores en los sistemas que deben de tomarse en cuanta cuando se decide que tela utilizar, puesto que algunos factores pueden interferir en la eficiencia de coleccin del material particulado entre las ms importantes estn:</p> <p> Temperatura Nivel de humedad Tamao de partculas Qumicos en el flujo del gas a filtrar Materiales abrasivos</p> <p>Es por ello indispensable conocer el proceso y tipo de gas que se va a tratar.</p> <p>Cada de presinCada sistema tiene sus propias especificaciones respecto de la presin mxima permisible para los filtros de aire. Cada filtro tiene una resistencia al paso del aire, conocida como cada de presin, dentro de la que puede operar.Es primordial asegurarse de que los niveles de presin que se ejercen sobre el sistema no rebase las especificaciones del mismo, ya que esto puede reducir el volumen de aire, lo cual puede traer consecuencias, como afectar la operacin de tratamiento del aire en las telas u otros componentes del sistema. El filtro de tela de limpieza con inyeccin de aire inverso debe de remover la mayor parte de las partculas aerotransportadas y proveer un adecuado flujo del aire para mantener una operacin satisfactoria del sistema.</p> <p>VELOCIDAD ASCENDENTE DE FLUJO DE GAS</p> <p>Es sumamente importante llevar un control de la velocidad ascendente de flujo de gas, debido a que una elevacin inesperada de este factor puede provocar que las partculas no se adhieran bien al filtro de tela. Existen tablas en las cuales se puede determinar la velocidad de flujo promedio por tipo de contaminante, dato que nos sirve al momento de disear un sistema de filtracin de este tipo.</p> <p>EXPLICACN DE LA EFICIENCIA DEL EQUIPO DE CONTROL</p> <p>Con base en las caractersticas del aire que se tratar en la planta, la eficiencia de remocin de partculas en el equipo de filtracin se determinar por medio de la eficiencia de coleccin de la partcula como se detalla a continuacin.La eficiencia para filtros de tela est dada por la cantidad de MP (materia particulada) que se retiene en el mismo, debido a que una buena remocin de contaminantes de los contaminantes presentes en el flujo de aire a tratar es significado del buen estado del filtro. La determinacin de la eficiencia de coleccin de MP se basa en el porcentaje de masa entrante de MP que es quitada de...</p>