¡Descarga Examen 2014 y más Exámenes en PDF de Ingeniería Mecánica solo en Docsity!
TTEECCNNOOLLOOGGÍÍAA AAMMBBIIEENNTTAALL YY DDEE PPRROOCCEESSOOSS --^ EEXXAAMMEENN OORRDDIINNAARRIIOO DDEE JJUUNNIIOO CCUURRSSOO 2^200113 3--2^2001144
Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. EII (UVa) 1 er^ Curso de Ingenierías Industriales 11 junio 2104
Teoría. Pag. 1 de 4
TEORÍA. La puntuación será la misma para cada una de las 8 preguntas Tiempo:75 minutos
1.- Para el proceso de sedimentación representado en la figura completa los cuadros en blanco
con un > (“mayor que”), < (“menor que”), ó = (“igual que”) para cada uno de los casos
propuestos justificando las respuestas.
E C
S
DQOs = concentración DQO soluble DQO (^) p = concentración DQO particulada
2.- En la figura se muestra el proceso de producción de C de acuerdo con la reacción A+B→C.
Con los reactivos entra en el sistema el compuesto inerte X que en elevadas concentraciones
genera problemas en el proceso de reacción. Proponer una solución a este problema sin modificar la corriente de alimentación y señalar las posibles modificaciones en el diagrama.
A
B
A+B+X
C
C
A+B+X
X
Nombre............................................................................................
Apellidos...........................................................................................
CALIFICACIÓN
(DQOS)E (DQOS)C
(DQOS)E (DQOS)S
(DQOS)C (DQOS)S
(DQOP)E (DQOP)C
(DQOP)E (DQOP)S
(DQOP)C (DQOP)S
TTEECCNNOOLLOOGGÍÍAA AAMMBBIIEENNTTAALL YY DDEE PPRROOCCEESSOOSS --^ EEXXAAMMEENN OORRDDIINNAARRIIOO DDEE JJUUNNIIOO CCUURRSSOO 2^200113 3--2^2001144
Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. EII (UVa) 1 er^ Curso de Ingenierías Industriales 11 junio 2104
Teoría. Pag. 2 de 4
3.-Justificar la mejor tecnología de tratamiento para las siguientes emisiones gaseosas
contaminadas:
a) Corriente procedente de una central térmica de biomasa con un contenido en óxidos de azufre del 0.05 % b) Corriente de aire con partículas procedentes de una industria maderera con tamaños de partículas superiores a 100 micras y una concentración de 50 g/m^3 c) Emisión de 100000 m 3 /h de aire con una concentración de compuestos orgánicos volátiles (COVs) de 0.2 g/m 3
4.- Relacionar cada uno de los términos de la columna de la izquierda con el correspondiente de
la columna de la derecha. (Cada respuesta incorrecta se penalizará con la mitad de su valor)
- Biometanización a. Prevención
- Directiva IPPC b. Residuos
- Ecoetiqueta c. Osmosis inversa
- Membranas d. Capa de ozono
- Compostaje e. Pila Aireada
- CFCs f. Via húmeda
- CO 2 g. Efecto invernadero
- Codigo LER h. Espiral Mobius
TTEECCNNOOLLOOGGÍÍAA AAMMBBIIEENNTTAALL YY DDEE PPRROOCCEESSOOSS --^ EEXXAAMMEENN OORRDDIINNAARRIIOO DDEE JJUUNNIIOO CCUURRSSOO 2^200113 3--2^2001144
Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. EII (UVa) 1 er^ Curso de Ingenierías Industriales 11 junio 2104
Teoría. Pag. 4 de 4
7.- Indicar las herramientas de gestión ambiental que han utilizado o podrían haber utilizado las
empresas/organizaciones especificadas en los siguientes casos:
a) REPSOL YPF: “Proyecto de perforación de sondeos exploratorios en los permisos de investigación de hidrocarburos en Canarias”. b) AYUNTAMIENTO DE BENICARLÓ: “Proceso de mejora en los servicios públicos municipales de gestión del alcantarillado y drenaje municipal”. c) CRISTÓBAL MESEGUER, S.A.: “Dar a conocer al público en general las características de su nuevo envase M PACK BIO 100% biodegradable y 100% compostable” d) PASTAS BARILLA: “Evaluación del comportamiento ambiental para la obtención de la EPD (Declaración ambiental de producto) para sus pastas de trigo envasadas en paquetes de cartón” e) GAMESA: “Optimizar la fabricación de la turbina del aerogenerador G128-4,5 MW, minimizando sus impactos en el medio en las tareas de instalación y operación, y generando un mantenimiento más competitivo; lo que ha derivado en una mejora de su vida útil”.
8.- ¿Qué es el principio de jerarquía en la gestión de residuos? Clasificar las siguientes operaciones de gestión de residuos de acuerdo a esta jerarquía:
- Transformación de aceites de fritura en biodiesel.
- Utilizar baterías y pilas recargables.
- Uso de botellas de vidrio retornables.
- Eliminar el uso de catalizadores tóxicos.
- Quemar aceites usados en caldera de gasoil.
- Almacenar un catalizador agotado de mercurio en un depósito de seguridad.
TETECCNNOOLLOOGGÍÍAA AAMMBBIIEENNTTAALL YY DDEE PPRROOCCEESSOOSS -- (^) EExxaammeenn OOrrddiinnaarriioo JJuunniioo CCUURRSSOO 2 200113 3--2 2001144 Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. EII (UVa) 1 er^ Curso de Ingenierías Industriales
Pag. 1 de 1
PROBLEMA 1
Un corriente de 1000 kg/h de un residuo sólido con un 15% de humedad (C1) se somete a
un proceso de secado hasta alcanzar una humedad a la salida del 2% (C2) empleando para
ello una corriente de aire caliente a 90ºC (C4). Dicha corriente (C4) se obtiene a partir del
calentamiento de una mezcla de dos corrientes: una de aire fresco a 20ºC (C3) que contiene
0.012 kgagua /kgaire seco y una segunda corriente de aire recirculado que sale del secadero
(C7). Si el aire que abandona el secadero a 38ºC (C5) presenta una humedad del 3% y se
recircula el 40% de dicha corriente, determinar:
(a) La cantidad de agua eliminada del residuo sólido en el proceso de secado expresada en
kg/h ( 1.5 puntos )
(b) El flujo másico (en kg/h) de aire fresco alimentado (C3) y de aire húmedo que abandona
el proceso (C6) ( 4 puntos )
(c) El caudal de aire recirculado (C7) medido en condiciones normales (Nm 3 /h) ( 2.5 puntos )
(d) La humedad del aire a la entrada del secadero (C4) expresada en % en peso ( 2 puntos )
NOTA:
Todas los porcentajes están expresados en % en peso
Masa molecular aire = 28.84 g/mol
Soluciones:
a) 132,7 kg/h b) C 3 = 7092,3 kg/h; C 6 = 7224,9 kg/h c) 3807,4 Nm 3 /h d) 1,92%
Nombre............................................................................................
Apellidos...........................................................................................
CALIFICACIÓN
CALENTAMIENTO
SECADO
C1 C
C
C
C
C
C
Residuo sólido
húmedo
Aire fresco
TETECCNNOOLLOOGGÍÍAA AAMMBBIIEENNTTAALL YY DDEE PPRROOCCEESSOOSS -- (^) EExxaammeenn OOrrddiinnaarriioo JJuunniioo CCUURRSSOO 2 200113 3--2 2001144 Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. EII (UVa) 1 er^ Curso de Ingenierías Industriales
Pag. 1 de 2
PROBLEMA 2
En el tratamiento biológico anaerobio del agua residual de una industria de biodiesel con DQO=7700 mg O 2 /L, se generan 19,4 m^3 /d de fango biológico que tiene una
concentración de 1,6% de sólidos.
El proceso biológico tiene un rendimiento de eliminación de DQO del 83% y una
velocidad de utilización de sustrato U=0,85 kg DQO/kg SSV.d.
Los microorganismos utilizados en el proceso presentan un rendimiento celular de 0,04 kg SSV/kg DQO y su concentración en el reactor es de 11 kg SSV/ m^3.
El reactor, de mezcla completa, va seguido de una etapa de sedimentación. El
sedimentador da lugar a una corriente de efluente clarificado, cuya concentración de
sólidos puede considerarse despreciable, y a una corriente de fango sedimentado.
Una parte del fango sedimentado se recircula al reactor para mantener constante la concentración de SSVLM y otra parte se purga para extraer del proceso el fango
biológico generado
CALCULAR
- Caudal (m 3 /d) de agua residual que se trata en la planta (2 puntos)
- Volumen (m 3 ) del reactor biológico (2 puntos)
- Tiempo de retención hidráulico en el reactor. ¿Es un valor adecuado? (1 punto)
- Caudal de recirculación (m 3 /d) (2 puntos)
- Biogás generado (Nm 3 /d) en el proceso biológico si su composición es 75% CH (^4) y 25% CO 2 y se generan 0,35 Nm 3 CH 4 /kg DQO. (2 puntos)
- Necesidades de oxígeno (kg O 2 /d) (1 punto)
NOTA
Se puede considerar que todas las corrientes de la línea de agua y de la línea de
fango tienen una densidad similar a la del agua
Nombre............................................................................................
Apellidos...........................................................................................
CALIFICACIÓN
TETECCNNOOLLOOGGÍÍAA AAMMBBIIEENNTTAALL YY DDEE PPRROOCCEESSOOSS -- (^) EExxaammeenn OOrrddiinnaarriioo JJuunniioo CCUURRSSOO 2 200113 3--2 2001144 Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. EII (UVa) 1 er^ Curso de Ingenierías Industriales
Pag. 2 de 2
SOLUCION
- Cálculo del Q a tratar a partir de la generación de fango
Px=Y.Qo.(So-S)
Qo=Px/(Y.(So-S))
Px=19,4m3/d x 16 kg X/m3=310,4 kg X/d Qo=310,4 kg X/d / (0,04* kg X/kg DQOeliminada (7,7-1,309*) kg DQOeliminada/m3)
- S=7,7 kg DQO/m3 x (1-0,83)=1,309 kg DQO/m
Qo=1214 m3/d
- Cálculo del V del reactor con U
U=Qo(So-S)/VX
V= Qo(So-S)/UX=(1214 m3/d (7,7-1,309) kg DQOeliminada/m3) /(0,85 kg DQOeliminada/kg X.d x 11
kgX/m3) V= 830 m
- TRH=V/Q
TRH=830 m3 / 1214 m3/d x 24 h/d = 16,4 h valor dentro del intervalo típico para anaeróbio
- Cálculo del caudal de recirculación Balance a X en el sedimentador: (Qo+QR).X=Q (^) R.XR + Qw.Xw → Q (^) R=(Qo.X-Qw.Xw)/(XR -X)
Q (^) R =(1214x11-19,4x16)/(16-11)=2609 m3/d
- Cálculo de la producción de biogás 1214 m3/d.(7,7-1,3) kg DQOelim/m3. 0,35 Nm3 CH4/kg DQoelim. 1/0,75 = 3625,8 Nm3 biogás/d
- O2 para anaerobio=
TETECCNNOOLLOOGGÍÍAA AAMMBBIIEENNTTAALL YY DDEE PPRROOCCEESSOOSS -- (^) EExxaammeenn OOrrddiinnaarriioo JJuunniioo CCUURRSSOO 2 200113 3--2 2001144 Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. EII (UVa) 1 er^ Curso de Ingenierías Industriales
Pag. 2 de 3
Solución
a) El volumen de la cámara de sedimentación se calcula como L × W ×H, donde solamente H = 1
m es conocido. A partir del caudal de aire (348000 m 3 /d =4.03 m^3 /s) y de la velocidad del aire en el
interior de la cámara se estima la anchura de la cámara (w) , donde W= 2
m. La longitud de la cámara se estima a partir del dato de eficacia del sedimentador para las
partículas de 45 micras
u
u
5
(^262)
L
H v
Lg d
d e^ e
G
p
P
U
K , donde L = 7 m
Por lo tanto el volumen de la cámara de sedimentación será =7×2x1=14 m^3
El tiempo de residencia del aire en el sedimentador será L/Vg = 7/2.01 = 3.48 s
b) La eficacia global del sedimentador se calcula K Global K 7 w 7 K 45 w 45 K 300 w 300
Por lo que es necesario calcular la eficacia del sedimentador para cada tamaño de partícula.
5
(^262)
u
u
e e
G
p
H v
Lg d
P
U
K
5
(^262)
u
u
e e
G
p
H v
Lg d
P
U
K
Por su parte, los valores de las fracciones másicas en la corriente de entrada al sedimentador a
partir de las concentraciones que proporciona el problema serían w 7 =0.111 ; w 45 =0.111,
w 300 =0.778. De este modo, la eficacia global del sedimentador para la corriente con los tres
tamaños de partículas seria K Global 0. 01 0. 111 0. 342 0. 111 1 0. 778 0. 817
c) La concentración de partículas a la entrada del ciclón es similar a la de salida del
sedimentador y se estima como
C 7 = 99 μg/m
3
C 45 = 65.8 μg/m^3
C 300 = 0 μg/m^3
d) El diámetro del ciclón se estima a partir de los datos de caudal de entrada (4.03 m^3 /s) y la
velocidad de entrada al cajetín (19.1 m/s): Æ D= 1.3 m
e) La eficacia global del ciclón se calcula K Global K 7 w 7 K 45 w 45 K 300 w 300
Por lo que es necesario calcular la eficacia del ciclón para cada tamaño de partícula y la nueva
distribución de tamaño de partículas teniendo en cuenta la eliminación previa que hubo en el
sedimentador.
Las fracciones másicas a la entrada del ciclón serán w 7 =0.601 ; w 45 =0.399, w 300 =0.001, mientras que
las eliminaciones del ciclón se estiman como:
5
62
u
u (^)
S
K e
TETECCNNOOLLOOGGÍÍAA AAMMBBIIEENNTTAALL YY DDEE PPRROOCCEESSOOSS -- (^) EExxaammeenn OOrrddiinnaarriioo JJuunniioo CCUURRSSOO 2 200113 3--2 2001144 Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. EII (UVa) 1 er^ Curso de Ingenierías Industriales
Pag. 3 de 3
5
62
u
u
S
K e
5
62
u
u
S
K e
La eficacia global del ciclón se calcula K Global 0. 422 0. 601 1 0. 399 1 0 0. 653
f) Finalmente, la eficacia global del sistema en serie se calculará como:
K Global 1 1 K globalse dim entador u 1 K global ciclon =0.
