poluição atmosférica-11nov2011
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POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA
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• A poluição atmosférica pode ser definidacomo a presença de substâncias estranhasna atmosfera, resultantes da atividade
humana ou de processos naturais, emconcentrações suficientes para interferirdireta ou indiretamente na saúde,
segurança e bem estar dos seres vivos.
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Fontes de poluição do ar
Queima acidental de biomassa (qualquermaterial derivado de plantas ou animais);
Erupções vulcânicas, as quais podem ser
consideradas as mais antigas fontes decontaminação do ar;
Queima de combustíveis fósseis nos motores
a combustão, nas indústrias siderúrgicas e,mais recentemente, nos veículos automotivos,além dos produtos químicos.
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• Poluente atmosférico é toda substância
sólida, líquida ou gasosa que afetaprejudicialmente o meio ambiente apósmudanças químicas na atmosfera ou pela
ação sinergética com outras substâncias.
- São classificados em sólidos, líquidos e/ou
gasosos, de acordo com seu estado deagregação.
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Principais poluentes atmosféricos
MATERIAL PARTICULADO: mistura de partículas líquidase sólidas em suspensão no ar. Sua composição etamanho dependem das fontes de emissão.
Partículas grandes - emitidas através de combustõesdescontroladas, dispersão mecânica do solo ou outrosmateriais da crosta terrestre (polens, esporos e materiaisbiológicos);
Partículas pequenas - emitidas pela combustão de fontesmóveis e estacionárias, como automóveis, incineradorese termoelétricas, que por serem de menor tamanho emais ácidas, podem atingir as porções mais inferiores dotrato respiratório.
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• Gases e vapores: poluentes moleculares comexistência permanente; são os gasespropriamente ditos, ou os vapores que à
temperatura ambiente podem sofrercondensação e voltar à forma líquida original.
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Fontes Poluentes(Fonte: CETESB, 2002)
Classificação Tipo
Fontes
estacionárias
Combustão Material particulado; dioxido de enxofre; monoxido de
carbono; hidrocarbonetos e óxido de nitrogênio..Processoindustrial
Material particulado (fumos, poeiras e névoa); gases(SO2, SO3, HCl), marcaptanas (HF, H2S, Nox),
Queima de
resíduos sólidos
Material particulado, gases (SO2, SO3, HCl),
Outros Hidrocarbonetos, material particulado
Fontes móveis Veículosautomotores
Material particulado, monóxido de carbono, óxidos denitrogenio, hidrocarbonetos e óxidos de enxofre
Aviões e barcos Óxidos de enxofre e óxidos de nitrogênioLocomotivas, etc. Ácidos orgânicos, hidrocarbonetos e aldeídos
Fontes naturais Material particulado – poeiras; gases (SO2, SO3, HCl,NOx), hidrocarbonetos.
Reações químicas Poluentes secundários –O3, aldeídos, ácdios orgânicos,nitratos orgânicos, aerossol fotoquímica,...
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Efeitos da poluição atmosférica
• Saúde (doenças respiratórias, doenças cardíacas,diminuição de reflexos, doenças vasculares...);
• Deposição ácida (emissão de óxidos de enxofre e denitrogênio leva a deposição destes poluentes que, com ovapor d’água leva a formação de ácido sulfúrico, sulfuroso,sulfídrico...);
• Efeito estufa (efeito natural; a radiação infravermelharefletida pela superfície terrestre é retida por alguns gases
da atmosfera (CO2, CH4, N2O e CFCs); o aumento daconcentração destes gases causa uma maior retenção dasradiações levanto ao aumento de temperatura);
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Os padrões de qualidade do ar são estabelecidosde duas maneiras nas resoluções:
Resolução N° 3 - os padrões de qualidade do ar sãoestabelecidos em relação à quantidade de poluentepor volume de ar (imissão)
Resolução N° 8 - os padrões de qualidade do ar sãoestabelecidos em relação à quantidade de poluentepor quantidade de energia calorífica gerada (emissão)
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A Resolução CONAMA No 003, de 28 de junho de 1990,
estabelece os conceitos de Padrões Primários e Secundários de
Qualidade do Ar:
Padrões Primários de Qualidade do Ar: já emitidos na forma depoluentes;
As concentrações de poluentes que, ultrapassadas, poderão afetar a
saúde da população.
Padrões Secundários de Qualidade do Ar: são formados na
atmosfera por reações químicas ou fotoquímicas com a participação
de dois ou mais poluentes ou com a participação de componentes
próprios da atmosfera;
As concentrações de poluentes, abaixo das quais se prevê o mínimo
efeito adverso sobre o bem-estar da população, assim como dano
mínimo à fauna, à flora, aos materiais e ao ambiente em geral.
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Poluentes Padrões Primários Tempo Médio
Partículas inaláveis (PM10) 50 μg/m3 média aritmética anual
150 μg/m3 nível limite para 24 horasOzônio (O3) 0,12 ppm (235 μg/m3) média de 1 hora máxima
diária
Dióxido de enxofre (SO2) 0,03 ppm (80 μg/m3) média aritmética anual
0,14 ppm (365 μg/m3) nível máximo em 24 horas
Monóxido de carbono (CO) 9 ppm (10 μg/m3) média máxima de 8 horas
35 ppm (40 μg/m3) nível máximo em 1 hora
Dióxido de nitrogênio (NO2) 0,053 ppm (100 μg/m3) média aritmética anual
Padrões de qualidade do ar para os principais poluentes
segundo a Environmental Protection Agency - EPA,/EUA
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CONSIDERAÇÕES PARA A SELEÇÃO DO MÉTODO OUEQUIPAMENTO DE CONTROLE DE POLUIÇÃO
AMBIENTAL
Principais fatores limitantes na Engenharia quantoao controle de poluição:
Limites legais impostos para proteção da saúdepública e bem estar social;
Limites sociais impostos pela comunidade nos
quais a fonte de poluição está ou será localizada;
Limitações econômicas impostas por pressõesde mercado
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Alternativas principais na estratégia de avaliação doimpacto ambiental:
Eliminação da operação/etapa inteira ou em parte Modificação operação/etapa
Relocação da operação
Aplicação de uma tecnologia de controle de poluiçãoadequada
Combinação das alternativas anteriores
Fatores Importantes na Seleção de Equipamentos de Controle
Ambientais
Engenharia
Econômicos
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Ambientais -Localização do equipamento
-Espaço disponível-Condições do ambiente
-Disponibilidade de utilidades e instalações auxiliares
-Emissão máxima de poluentes permitida-Fatores estéticos (vapores visíveis em vapores de água,odores, etc.)
-Contribuição do sistema de controle de poluição do ar paraefluentes líquidos e poluição do solo
-Contribuição do sistema de controle de poluição do ar paraos níveis de ruído da planta
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Engenharia-Características dos contaminantes (propriedades físicas equímicas, concentração, etc.)
-Características da corrente gasosa (fluxo, temperatura,etc.)
-Características do projeto e eficiência do sistema de
controle
Econômicos
-Capital investido (equipamentos, instalação, serviços de
engenharia, etc.)-Custos operacionais (utilidades, manutenção, etc.)
-Expectativa de vida útil do equipamento
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MÉTODOS E EQUIPAMENTOS DE CONTROLE
Sistemas de adsorção
Sistemas de absorção
Coletores mecânicos
Filtros de manga
Condensadores
Precipitadores eletrostáticosSistemas de Combustão
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Adsorção:
reação química
entre as moléculasadsorvidas e as dasuperfície sólida
geralmenteirreversível
não é economicamente praticável, umavez que ou os adsorventes são usadosuma única vez ou é requerida muita
energia para a regeneração
Transferência de um gás para uma fase sólida
Física ou Química
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adsorventes grandes áreas superficiais
carvão ativado
Alumina
Bauxita
Peneiras moleculares
sílica gel
Regeneração dos Adsorventes:
regeneraçãotérmica
vapor (340oC )
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Vantagens: recuperação do produto é possível
há possibilidade do sistema ser totalmenteautomatizado sem necessidade de operação manual
alta capacidade de remoção de contaminantesgasosos ou vapores
Desvantagens: a recuperação do produto pode necessitar de umesquema de destilação ou extração caro e não usual
a capacidade adsorvente diminui com o aumento nonúmero de ciclos
a regeneração do adsorvente requer uma fonte de
vapor/vácuo
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investimento inicial relativamente alto
pré-filtração da corrente de gás pode ser necessária
para remover alguns particulados capazes de entupir oleito do adsorvente
o resfriamento da corrente gasosa pode sernecessário para obter-se uma faixa de temperatura de
operação usual necessidade de vapor é relativamente alta paradessorção de hidrocarbonetos de alto peso molecular
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Absorção:
Processo no qual um gás solúvel é transferido de umacorrente gasosa para um líquido
O gás pode ficar fisicamente dissolvido no líquido oupode reagir com um constituinte dissolvido no líquido
Principais Aplicações:
recuperação de compostos gasosos
purificação de correntes gasosas HCl, HF, Cl2, SO2, H2S, NH3, NOX, aminas, álcoois eorgânicos
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Produtos mais usadosem Sistemas de Absorção
Água, soluçõesalcalinas e ácidas
Equipamentosde Absorção
Dispersão da fase líquida: coluna de recheio(mais utilizada para poluentes gasosos quando
são necessárias eficiências de 90 a 95%. As colunas de aspersão são bastante utilizadaspara coleta de poeira mais grosseira (acima de25 m) e para pré-resfriamento de correntes
gasosas;
Dispersão da fase gasosa
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Coluna de recheio - fluxo contra-corrente
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Tipos de recheios de coluna
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Coluna de aspersão ou lavador de gases
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Colunas empacotadas e colunas de pratos - Vantagens:
queda de pressão relativamente baixa
padronização da construção em fibra de vidro e armaçãode plástico permite operação em atmosferas corrosivas
capacidade de obter eficiência relativamente alta detransferência de massa
aumentando-se a altura e/ou tipo de enchimento ounúmero de pratos, pode-se melhorar a transferência demassa sem a necessidade de compra de uma nova parte doequipamento
custo de investimento relativamente baixo
espaço necessário relativamente pequeno
capacidade para coleta de material particulado e gases
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Colunas empacotadas e colunas de pratos - Desvantagens:
pode gerar um problema de disposição de água oulíquido
o produto é coletado ou removido molhado
a remoção de sólidos pode causar o entupimento doleito ou pratos quando a construção é feita em fibra de vidro comestrutura de plástico, o sistema torna-se sensível à
temperatura custos de manutenção são relativamente elevados
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Lavadores de Gases - Vantagens:
não possuem fontes secundárias de poeira
espaço necessário relativamente pequeno capacidade para coleta de gases, assim comoparticulados (especialmente aqueles com
características mais aderentes) capacidade de operar com correntes de gás atemperaturas e umidades elevadas
baixo custo, se tratamento do efluente líquidogerado não é necessário
capacidade de alcançar elevadas eficiências deremoção de particulados finos
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Lavadores de Gases - Desvantagens:
pode gerar um problema de disposição da água
produto coletado está molhado problemas de corrosão são mais severos do queem sistemas secos
queda de pressão e potência requerida podem serelevados
custos de manutenção são relativamente elevados
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COLETORES MECÂNICOSProcesso de
separação de sólidos
mudança na direção dacorrente gasosa
Principal Aplicação
separação de materiais particuladosonde não são exigidas elevadasremoções de particulados
Vantagem investimento inicial baixo ebaixo custo de operação
Tipos deEquipamentos
Câmara de separação por gravidade
Precipitadores dinâmicos
Separadores inerciais
Ciclones
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Câmara de separação por gravidade
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Ciclones - Vantagens:
baixo custo de construção
equipamentos relativamente simples com poucosproblemas de manutenção
coleta e disposição a seco do material
Ciclones - Desvantagens:
eficiência de remoção global de particuladosrelativamente baixa, principalmente para particuladoscom dimensão abaixo de 10 m
ineficiente para operar com materiais decaracterísticas aderentes
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FILTROS MANGA
Processo de
separação desólidos
passagem por uma malha(tecido) filtrante, o qual está
sobre um suporte, armação emformato de gaiolaMateriais domeio filtrante algodão, vidro, nylon, teflon, etc
Aplicações dosFiltros manga
ampla faixa de particuladossem características adesivas
Tipos deEquipamentos
podem ser classificados por métodosde limpeza, por capacidade de fluxo epor faixas de temperatura de operação
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Filtro manga, sistema de limpeza com pulso de ar
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Filtro de Mangas - Vantagens:
eficiência de remoção ou coleta extremamenteelevada para particulados com ampla faixa detamanho
relativamente insensível a flutuações na correntegasosa
o material removido ou coletado é recuperado secopara subseqüente processamento ou disposição
não há problemas com disposição de resíduos
manutenção e reparo simples
operação relativamente simples
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Filtro de Mangas - Desvantagens:
temperaturas maiores que 290°C, requerem tecidosmetálicos ou minerais refratários especiais
certas poeiras podem necessitar de tratamento dotecido do filtro para evitar penetração de poeira ou,em outros casos, auxílio na remoção de poeira
concentrações de algumas poeiras no coletor (cercade 50g/m3) podem representar perigo de fogo ouexplosão se uma faísca ou chama entra por acidente
necessidade de manutenção relativamente elevada(substituição e limpeza de mangas, etc.)
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PRECIPITADOR ELETROSTÁTICO
Processo de
separação
aplicação de carga (alta voltagem)sobre o material particuladosuspenso na corrente gasosa
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Precipitador Eletrostático - Vantagens:
eficiência de remoção extremamente elevada pode
ser obtida, com um gasto de energia relativamentebaixo
coleta e disposição do material a seco
projetado para operação contínua com mínimasnecessidades de manutenção
custo de operação relativamente baixo
capacidade de operação a altas temperaturas pode operar com elevadas taxas de fluxo de gás.
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Precipitador Eletrostático - Desvantagens:
custo inicial elevado
equipamento muito sensível a flutuações nascondições da corrente gasosa
espaço necessário para a instalação é relativamente
grande há perigo de explosão quando se tratam de gasescombustíveis e/ou coleta de particulados combustíveis
precauções especiais são necessárias para proteçãoindividual contra alta voltagem
manutenção especializada e relativamente sofisticadaé necessária
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SISTEMAS DE COMBUSTÃO
são utilizados para o controle de emissão de poluentesatmosféricos quando há poluentes gasosos e/ouparticulados combustíveis ou que se decompõemtermicamente
Aplicações
pode ser usado para eliminar grandes volumes decertos gases (hidrocarbonetos, hidrogênio, amônia,
HCN, ou outros gases tóxicos e perigosos) paraproteção da planta e/ou ambiente
Si d C b ã
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Sistemas de Combustão - Vantagens: simplicidade de operação
capacidade de geração de vapor ou recuperação de calor
em outras formas capacidade para destruição completa de organismoscontaminantes
Sistemas de Combustão - Desvantagens: custo de operação relativamente elevado, principalmentequanto ao combustível utilizado
possibilidade da chama se propagar para etapasanteriores e subseqüentes perigo de explosão
envenenamento do catalisador, no caso de incineraçãocatalítica
combustão incompleta pode causar problemas de poluição
ainda piores
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DISPERSÃO DOS EFLUENTES ATMOSFÉRICOS POR CHAMINÉS
as chaminés eram utilizadas como métodode controle de poluição
predominava a idéia de que a diluição
dos poluentes era a melhor alternativa
quanto maior a altura da chaminé, maior era adispersão dos poluentes e conseqüentemente mais
efetivo era o controle de poluição
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Atualmente, com o rigor da legislações e consciênciada comunidade de modo geral, as chaminés são ocomponente final de um sistema complexo de controlede poluição ou sistema de ventilação
A dispersão de poluentes consiste em exalarefluentes gasosos por uma chaminé elevada, sob
condições convenientes
É muito importante no projeto de uma chaminé paradispersão a definição das condições necessárias para
que as concentrações de poluentes no solo estejamabaixo dos níveis máximos permitidos pelos órgãosde controle ambiental