Industria Química Junio 2013

Comunicación Profesional S.L.

Equipos y plantas de proceso n°2 - JUNIO 2013

Tratamiento de Aguas

Ensuciamiento en MBRs para el tratamiento de aguas residuales Medioambiente

Arranque de un digestor anaerobio para la depuración de aguas residuales con obtención de biogás

Gestión Energética

Sistema de gestión de la energía conforme a la Norma UNE-EN ISO 50001 en plantas químicas Biomasa

Aprovechamiento energético de maderas residuales

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Equipos y plantas de proceso

La publicación de la industria de procesos Selección s de equipo Equipos y plantas de proceso

Petróleo

Control de procesos

Gas

as Tratamiento de agu

Mantenimiento

Instrumentación

Equipos y plantas de proceso

Medioambiente Seguridad

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I Editorial Nadar a favor de la corriente Unas 100 millones de personas repartidas por todo el mundo, excluida España, reciben agua de calidad gracias a los servicios de las empresas españolas dedicadas a las actividades de captación, desalación, abastecimiento, distribución, saneamiento y depuración de agua. Este negocio exterior, asegura el ICEX, representa una cifra de negocio del orden de los 2.000 millones de euros. Y sigue en ascenso, especialmente ante el retroceso de la inversión pública en nuestro país dedicada a esta partida de gastos.

Que la búsqueda de nichos de mercado se ha convertido en una de las apuestas para las firmas nacionales de este sector es a todas luces evidente, máxime cuando el momento pide ya no sólo ser más competitivo o agresivo, sino creativo y rápido en las respuestas: soluciones efectivas para problemas no suficientemente resueltos. Por su parte, esta “creatividad” es la principal arma para hacer frente al poderoso control que las firmas multinacionales realizan de las grandes operaciones a nivel nacional e internacional.

Es por todo ello por lo que en el presente número de INDUSTRIA QUÍMICA, dedicado al medioambiente, se analizan algunas de las técnicas y alternativas planteadas en el momento actual para el reciclado del agua. No en vano, como se apunta en una información ofrecida en este mismo número de INDUSTRIA QUÍMICA, todavía queda mucho por hacer en este campo, incluso dentro mismo de la Unión Europea, en donde, según un informe de la Comisión Europea, en más de 6.000 pueblos y ciudades de toda Europa el agua suministrada no cumple los estándares medioambientales de la UE.

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Industria Química INFOEDITA COMUNICACIÓN PROFESIONAL, S.L. Editora Mar Cañas Asanza • m.asanza@infoedita.es

Producción Luis Quecedo • l.quecedo@infoedita.es

Directora Editorial María J. Gómez Carrillo • mj.gomez@infoedita.es

Departamento de Suscripciones suscripciones@infoedita.es. Teléfono: 670 752 945 / 670 752 877

Redacción Máximo Álvarez • m.alvarez@infoedita.es Alberto Adeva • a.adeva@infoedita.es

Dirección Ribera de Axpe 11, Edificio C-2 Planta 1ª, Oficina 113 48950 Erandio (VIZCAYA)

Coordinador Técnico José Corrales

Rufino González, 40; 3º dcha 28037 MADRID Teléfono: 911 255 700

Publicidad Rubén Palencia • r.palencia@infoedita.es Publicidad Cataluña David Martínez • d.martinez@infoedita.es Delegado Publicidad - Zona Norte David Echevarría • d.echevarria@b2bcomunicacion.es

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ISSN: 2340-2113 Depósito Legal: BI-610-2013 Imprime: Ecolograf © iNFOEDITA 2013 Queda prohibida la reproducción total o parcial de los artículos incluidos en esta publicación, su tratamiento informático y la transmisión por cualquier forma o medio, sin el previo permiso por escrito del titular del Copyright. Las colaboraciones son de exclusiva responsabilidad del autor.

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I Sumario 28 39 46 55 62 68 73 78

BB Tratamiento de Aguas

nsuciamiento en MBRs para el tratamiento de aguas residuales (I).

E Aspectos básicos, por S. Collado, A. Laca, M. Díaz, P. Simón, M. Abellan, M. Polo, y A. Rancaño

BB Medioambiente

Arranque de un digestor anaerobio tubular vertical para la depuración de aguas residuales con obtención de biogás, por G. Riesco Muñoz Estrategias de actuación para la eliminación de NOx, por M.A. Larrubia, C. Herrera, M. Cortés Reyes y L.J. Alemany

El impacto acústico en instalaciones industriales, por A. Pérez Garrido y P. Flores Domínguez-Rodiño Remoción de metales pesados de un efluente industrial proveniente de una planta productora de sulfatos mediante electrocoagulación empleando electrodos de hierro y aluminio, por W. Reátegui y R.S.Westres

BB Biomasa

Aprovechamiento energético de maderas residuales.

Módulo de cogeneración de baja potencia vía gasificación de biomasa, por J. Reina Hernández

BB Gestión Energética

Aplicación y diseño de un sistema de gestión de la energía conforme a la Norma UNE-EN ISO 50001 en plantas químicas, por A. Carretero

BB Gestión Medioambiental

Reducción de benceno en reformato controlando precursores de aromáticos, por J. E. Torres y M. J. Ardila

Editorial Actualidad Reportajes Equipos Entrevista Directorio Índice de anunciantes

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I Actualidad Plastics move the world "Los plásticos mueven el mundo" es el lema de la K 2013, la feria de plásticos por excelencia, que tendrá lugar en Düsseldorf del 16 al 23 de octubre. El certamen fue presentado en Madrid por Erhard Wienkamp, jefe de división de la Messe Düsseldorf, y por Ulrich Reifenhäuser, presidente del consejo de expositores El plástico es el material de las innovaciones y la sostenibilidad. Los hechos hablan por sí solos: el plástico es fácil de procesar, sus propiedades pueden adecuarse a cada aplicación, su bajo peso y una buena relación precio-calidad lo han transformado en un material idóneo para innumerables aplicaciones, y cada día se Momento de la presentación en El Casino de Madrid. suman otras nuevas.

Este punto de encuentro de la industria del plástico y el caucho es, desde hace seis décadas, la K de Düsseldorf. Cada tres años se reúnen en esta feria los expositores y visitantes profesionales procedentes de todos los continentes para profundizar o iniciar relaciones comerciales, para impulsar avances en un diálogo entre compradores y vendedores. Los visitantes profesionales aprovechan la K para obtener una visión global de la situación actual y las perspectivas futuras de la rama, para conocer nuevos productos y aplicaciones y compararlos directamente. Para los expositores significa pasar la prueba ante el público profesional, medirse con la competencia e identificar oportunamente las tendencias de los mercados en la comunicación con los clientes y asociados.

En la K estará representada toda la cadena de valor añadido de la rama, desde la producción de materia prima, la construcción de maquinaria, incluida toda la gama de periféricos, hasta la transformación.

Las dimensiones de la feria requieren una buena organización por parte del visitante para aprovechar todo lo que ofrece, por eso es recomendable consultar www.k-online.de, donde las empresas expositoras y los visitantes disponen de consejos útiles y novedades que vale la pena conocer. Noticias actualizadas diariamente de la rama, novedades de los campos de investigación en torno al uso de los plásticos y enlaces a revistas especializadas e institutos científicos, aseguran a los usuarios grandes ventajas de información. Si se solicita, las noticias sobre la K son enviadas vía correo electrónico. Con servicios personalizados como la agenda personal MyOrganizer y MyCalendar para acordar reuniones por Internet, y MyCatalogue para diseñar el propio catálogo de la exposición, el portal K resulta muy útil para planificar la asistencia a la feria. El programa se completa con indicaciones para viajar a Dusseldorf.

Desde el mes de febrero, los expositores de la K 2013 están registrados en el banco de datos de expositores con su gama de productos e informaciones sobre sus empresas, lo que ayuda a los visitantes a optimizar su búsqueda por empresa, grupo de productos e informaciones sobre ellos. En caso de alguna consulta particular, está disponible además el K-Matchmaking.

Esta herramienta ayuda a quienes tengan una consulta especial sobre los expositores o busquen un producto con características muy específicas. El anonimato se mantiene hasta que responde el expositor, y, a partir de ahí, el interesado decide si desea profundizar el contacto por correo electrónico.

SMA Ibérica participa en el proyecto fotovoltaico más grande de México SMA Ibérica Tecnología Solar suministrará inversores Sunny Central CP al mayor proyecto fotovoltaico de México. La instalación, de 5MW, estará situada cerca de la central geotérmica de Cerro Prieto, en el área de la ciudad de Mexicali, y la construirá Iberdrola Ingeniería y Construcción.

Se trata de un proyecto piloto de la Comisión Federal de Energía (CFE), que pretende establecer comparaciones entre diferentes tecnologías fotovoltaicas. Por esta razón, la planta está divida en varias subplantas:1,5MW con módulos fotovoltaicos multicristalinos, con seguidores a un eje; 1,0MW con módulos fotovoltaicos multicristalinos, con seguidores a 2 ejes; 1,5MW con módulos de capa fina, y seguidores a 1 eje, y 1,0MW con módulos de concentración y, por tanto, seguidores a dos ejes.

Para este proyecto SMA ha decidido utilizar inversores del modelo SMA Sunny Central CP de 500 KW. Estos inversores fotovoltaicos son ideales para esta instalación, ya que son equipos de exterior capaces de aguantar ambientes agresivos. Además, están preparados para la gestión dinámica de la red, un requisito establecido por la CFE, aseguran sus responsables.

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Feique entregó sus Premios de Seguridad 2012

El pasado 29 de mayo tuvo lugar, en la sede de Gómez-Acebo & Pombo, el acto de entrega de los Premios de Seguridad Feique, con los que la Federación Empresarial de la Industria Química Española pretende reconocer los esfuerzos realizados por las empresas del sector con mejores resultados de siniestralidad laboral registrados en el año 2012. La entrega de los galardones fue realizada por el viceconsejero de Empleo de la Comunidad de Madrid, Juan Van-Halen Rodríguez, junto al presidente de Feique, Luis Serrano.

En el mismo acto, el presidente de la Comisión de Seguridad de FEIQUE, Carmelo Urieta, analizó los datos presentados por FEIQUE en el Informe de Siniestralidad Laboral del Sector Químico 2012, donde se recogen los índices de siniestralidad de las empresas químicas españolas en el ámbito de la seguridad y la prevención de riesgos laborales durante el pasado año.

Según dicho informe, el índice de frecuencia que el sector registró el pasado año fue de 3,20, lo que significa que por cada millón de horas trabajadas se produjeron 3,20 accidentes que tuvieron como consecuencia la baja laboral. Este índice es, comparativamente, según los datos publicados por el Ministerio de Empleo (últimos datos disponibles de 2011), 11 veces menor que el de la media del sector industrial, 14 veces menor que el del sector de la construcción, cinco veces menor que el del sector servicios y menor incluso que el de sectores como el del personal doméstico o la educación. En esta línea, el índice de gravedad, que mide el número de jornadas perdidas por cada mil horas trabajadas, ascendió a 0,09 para el sector químico.

Los Premios de Seguridad Feique, que se dividen en tres categorías, han recaído en esta edición en las siguientes empresas: Premio Especial Seguridad Feique 2012 (compañías de la industria química de más de 300 trabajadores que han obtenido un índice de Frecuencia de accidentes “cero” durante 2012): Clariant Ibérica, Dow Chemical Ibérica, DuPont Asturias, Grupo Bayer, Sabic, Ube Corporation Europe.

Premio Seguridad Feique 2012 (centros de producción de la industria química de más de 300 trabajadores que han obtenido un Índice de Frecuencia de accidentes “cero” durante 2012): Cepsa Química (fábrica de Guadarranque), Ercros (complejo Tarragona), Repsol Química (complejo Puertollano), Solvay (complejo Martorell).

Premio Seguridad Feique 2012 (centros de producción de la industria química de más de 50 trabajadores que han obtenido un Índice de Frecuencia de accidentes “cero” durante 2012): Basf Construction Chemicals España (Mejorada del Campo), Basf Española (L’Hospitalet de Llobregat), Basf Poliuretanos Iberia (Rubí), Carburos Metálicos (planta Tarragona), Celanese Chemicals Ibérica (planta VAM), Clariant Ibérica (Castellbisbal), Elix Polymers, Ercros (Palos de la Frontera y Sabiñánigo), Fertiberia (fábrica de Puertollano), Bayer Hispania, Bayer MaterialScience (Tarragona), Bayer MaterialScience (Zona Franca), Bayer Cropscience (Quart de Poblet), Berlimed (Alcalá de Henares), Lubrizol Advanced Materials Manufacturing Spain, Messer Ibérica de Gases, Polidux (Monzón) – Grupo Repsol, Solvin Spain.

Denios se suma a la protección del medio ambiente con una promoción especial Este año, por el Día Mundial del Medio Ambiente, el 5 junio, la compañía Denios sorprendió a sus clientes con una promoción especial. De esta forma, y durante el mes de junio, la firma escogido diez productos de su amplio catálogo y los ofreció con un 10% de descuento especial; aparte, Denios donó otro 10% de las ventas de cada uno de esos productos a la fundación “Plant for the Planet” de los niños, cuyo lema es “Dejemos de hablar, comencemos a plantar”.

En palabras de Helmut Dennig, CEO del grupo Denios, “los bosques verdes, el agua limpia, el aire puro..., debemos mantener y cuidar nuestro entorno para nuestros hijos y descendientes. Pero la protección medioambiental no es algo que ocurre por sí mismo. Todos tenemos que involucrarnos. Debemos cuidar nuestro medio ambiente.

Por nuestra propia calidad de vida, y por el futuro de los niños”.

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I Actualidad El factor humano en la automatización y el control Con este título celebró la ISA el pasado 6 de junio su XV Asamblea de Socios y la Conferencia Anual 2013.

La conferencia de apertura la dio Jesús Conill Sancho, catedrático de Filosofía Moral en la Universidad de Valencia, que habló sobre el factor humano en la tecnologización y ética profesional. Sobre el mismo tema, aunque con otra orientación, Oscar Rosado, de Técnicas Reunidas, basó su ponencia en la pregunta ¿reemplazarán las máquinas a las personas? En su exposición hizo un repaso histórico de algunos roles que las personas han desarrollado tanto en el mundo de la ingeniería como en el de la construcción, operación, mantenimiento, remodelación, modernización y, eventualmente, la desincorporación de plantas industriales; enfatizando en la adaptación lograda con la introducción de nuevas herramientas y tecnologías. El ponente destacó la importancia del ser humano como factor clave para obtener rendimiento de la automatización de las áreas de trabajo.

Emilio Torán homenajea a Antonio Serrano por su También se trataron otros temas, como las entrega y dedicación a lo largo de toda su trayectoria redes sociales y su aplicación a la industria, profesional. de la mano de Jordi Aumatell (FIT95 Information Systems), y paralelamente a estas dos ponencias se celebraron sesiones participativas. La primera de ellas, moderada por Armando González de Aplein Ingenieros, sobre una iniciativa de ISA España que fomenta compartir experiencias mediante grupos de trabajo para identificar las mejores prácticas y difundir las conclusiones entre todo el colectivo. La segunda, moderada por Rafael González (Petronor), trató el tema de la Ley de Servicios Profesionales y de cómo afectará a las asociaciones profesionales y a sus miembros en el ejercicio de su trabajo. En la mesa, como expertos en este tema, estuvieron César de Prada, profesor de la Universidad de Valladolid; María Luz Tejada, Gerente del Colegio de Físicos; y Juan Zaforas, Secretario General del Colegio Nacional de Ingenieros de ICAI. Después de las sesiones tuvo lugar la tradicional entrega de premios al patrocinador de honor, que en esta ocasión fue para Asea Brown Boveri (ABB). La presidenta de ISA Sección Española, Raquel Mateos, entrego una placa conmemorativa al director general de Power Systems y Miembro del Comité de dirección de ABB en España, Miguel Ángel del Rey. El Premio Estudiantes, entregado por José Ignacio Ruiz –vocal Estudiantes de ISA Sección Española- fue para dos alumnos del Colegio Salesianos Santísima Trinidad de Sevilla: Fernando García Carrasco y Ángel Luis Petrus Moreno, por el trabajo “Monitorización de la actividad del operario para la detección de accidentes laborales”, consistente en una aplicación para Smatphones Android que permite monitorizar y enviar a una estación receptora la señal de posición GPS y la aceleración en los ejes x, y, z que el teléfono va registrando y enviando de una manera continua.

Para completar la aplicación, estos alumnos han programado en un controlador central los distintos patrones de aceleración que se dan en una persona que ha sufrido un accidente.

El premio anual ISA a toda una trayectoria profesional fue para Antonio Serrano Aceituno, entregado por su compañero de trabajo durante muchos años en Siemens, Emilio Torán Fernández, tesorero de ISA. La conferencia de cierre de la jornada corrió a cargo de Benito Gil, jefe de Área de Organización, Factor Humano y Formación en el Consejo de Seguridad Nuclear, quien expuso la ponencia “Ingeniería de factores humanos en el diseño de instalaciones de proceso”

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El camión expositor VegaMobil recorrió España Durante los meses de abril y mayo el camión expositor VegaMobil estuvo en ruta nuevamente para mostrar a sus clientes las últimas novedades en tecnología de medición de nivel y presión, tanto para líquidos como para sólidos.

Este año destacaron la gama Vegaflex de radar guiado, la gama Vegapuls de radar, así como el nuevo Vegaswing 66, interruptor vibratorio para la detección de nivel a altas temperaturas y altas presiones.

Los asistentes pudieron comprobar el funcionamiento de algunos de los instrumentos, que estaban conectados en los distintos paneles mediante la última versión del software PACTware y la nueva colección DTM para la configuración de equipos mediante PC.

El camión estuvo en diferentes regiones, como Aragón, País Vasco, Asturias, Galicia, Extremadura, Andalucía, Levante y Cataluña, y se visitaron más de 50 clientes de diversos sectores: industria química, oil & gas, automoción, industria farmacéutica, alimentación y bebidas, o cementera, entre otros.

Con esta iniciativa, Vega Instrumentos pretende acercarse más al cliente para conocer sus necesidades concretas in situ, además de tener la posibilidad de tocar y manipular los instrumentos y comprobar su funcionamiento y ventajas para las aplicaciones de su interés.

El camión VegaMobil volverá a estar en ruta el próximo año.

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Tecnifuego plantea tres retos para el futuro del sector Vicente Mans, presidente de Tecnifuego-Aespi

El presidente de la Asociación Española de Sociedades de Protección contra Incendios (TECNIFUEGO-AESPI), Vicente Mans, ha establecido los tres retos fundamentales que su asociación tiene que afrontar de cara al presente y el futuro de esta patronal, en su objetivo de promover la seguridad contra incendios desde todos los ángulos.

De esta forma, según Mans, el primer reto que la asociación se ha marcado en esta nueva etapa es el de la calidad, lo que les impulsa a buscar vías para que las autoridades y/o organismos autorizados inspeccionen lo que se instala, con el fin de garantizar la calidad y eficacia de las instalaciones.

El segundo es que las normas de ensayo con que se certifican o califican sus productos estén mejor definidas para que no sean “interpretables”, evitándose así problemas de competencia en el mercado. Este tema es común en la UE, por lo que se están propiciando los caminos que mejoren esta situación.

Por último, un tercer reto es apoyar con los conocimientos tecnológicos y las experiencias que poseen las empresas a los legisladores de la seguridad contra incendios. De esta forma, desde Tecnifuego apuntan que se debe impulsar la actualización de la normativa vigente y evitar en el futuro retrasos en las publicaciones de reglamentaciones muy necesarias para el sector. “Por el bien del sector y de la seguridad de las personas y bienes, se debería solucionar cuanto antes la situación actual, en la que el industrial no sabe cómo, o en base a qué, va a realizar su oferta, dado que la revisión del RIPCI (Reglamento de instalaciones de protección contra incendios), aun estando ya dispuesta, la burocracia está ralentizando su salida, con las consecuencias que implica estar reglamentado por un texto de hace 20 años”, señalan.

ITC acudió a la Wetex de Dubai La compañía ITC participó, junto a su partner en Dubai, en la última edición de la WETEX, la feria más importante de agua, energía y medio ambiente de Oriente Medio, celebraba en Dubai entre los días 15 y 17 del pasado mes de abril.

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I Actualidad Acuerdo entre Genebre y el CTM para desarrollan nuevas aleaciones en valvulería GENEBRE y la Fundació CTM Centre Tecnològic de Manresa, que forma parte de TECNIO, han alcanzado un acuerdo para desarrollar el proyecto de I+D NUESVAL (Nuevas aleaciones para el sector de la valvulería).

El objetivo general de este proyecto es desarrollar nuevas aleaciones de latón para válvulas de conducción de fluidos en condiciones ambientales de alta temperatura, destinadas tanto a instalaciones domésticas como industriales.

Las nuevas aleaciones permitirán la construcción de válvulas resistentes a altas temperaturas, manteniendo el coste actual de las válvulas del ámbito doméstico y reduciendo considerablemente el coste de las válvulas industriales, donde los materiales son más caros.

Además, las nuevas aleaciones podrían emplearse en otros sectores, como la construcción, donde los nuevos requerimientos técnicos también son más exigentes.

La Fundació CTM Centre Tecnològic de Manresa desarrolla técnicamente el proyecto, encargándose también de realizar y organizar las tareas previstas por parte de los participantes en el proyecto. El proyecto, financiado por el Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI), perteneciente al Ministerio de Economía y Competitividad, tiene un presupuesto de 450.000 euros y está previsto que finalice en abril de 2015.

Prysmian realiza la primera Instalación en España de empalmes mixtos Este proyecto “llaves en mano” se ha realizado en la subestación de la Sagrera de Barcelona, y es el tercero de estas características que se realiza en el mundo, después de Italia y el Reino Unido.

Enmarcado en el proyecto de ADIF de la estación del AVE de la Sagrera de Barcelona (donde confluyen las estaciones del AVE y de la nueva Línea 9 de Metro de la ciudad), un equipo de seis técnicos de Sistemas de Instalaciones de Alta Tensión del grupo Prysmian España finalizó el pasado mes de enero la primera instalación de empalmes mixtos de 220 kV realizada en España.

El tramo de la nueva galería es de 450m y tiene dos puntos de confluencia. En esta obra se ha realizado la instalación de los tres empalmes mixtos en uno de los puntos.

Los empalmes mixtos permiten unir los cables unipolares de aceite fluido (cable OF) existentes en la red de transporte española con los cables de aislamiento seco de polietileno reticulado (XLPE), según la normalización de REE. Es importante destacar que el cable con tecnología OF prácticamente no se fabrica y Cámaras de empalmes instaladas en la galería de la estación de la Sagrera. se está sustituyendo Cada empalme pesa más de 1Tn por cables secos de Alta Tensión.

El proyecto incluye el transporte, montaje y puesta en marcha de los tres empalmes mixtos, y se ha realizado en el tiempo estimado de ejecución.

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Vega celebra sus 10 años del concepto plics

Para solventar la confusión que reinaba en el mundo de los instrumentos de campo, en donde cada fabricante desarrollaba carcasas, electrónicas y software diferentes para prácticamente cualquier principio de medida, mientras que casi cada instrumento tenía su propia filosofía para su instalación y ajustes, a principios de este milenio la empresa Vega introdujo el concepto plics, una plataforma estándar de la que han suministrado más de 1,4 millones de estos instrumentos. “Queríamos conseguir que la planificación, puesta a punto y funcionamiento de los instrumentos fuera lo más sencilla posible para el usuario, durante todo su ciclo de vida”, comenta Günter Kech, director general de Vega.

El nacimiento de este desarrollo ocurrió a principios del año 2000, con el interruptor de horquilla vibratoria Vegaswing, dotado de una pequeña y redondeada carcasa amarilla, color de la empresa. En aquellos días, el director de Desarrollo vino y me dijo, afirma Kech: “Si quiere, también podemos adaptar un instrumento radar a esta carcasa”. De esta idea original se derivó en una plataforma estándar (concepto plics, presentado en 2003): una misma plataforma de carcasa para todos los instrumentos, con unas electrónicas y concepto de operación unificados para desarrollar en todos los distintos métodos de medición de nivel y presión.

Las ventajas de un diseño compacto permite que los técnicos de instalación obtengan importantes beneficios en espacio, resistencia, calidad, etc., además de ser compatible con equipos anteriores (la última versión del software de ajuste debe poder usarse con toda la generación de instrumentos).

Mirando hacia el futuro, la empresa ve un gran potencial en hacer la medición más fácil para el usuario. “Los instrumentos radar serán más fáciles de instalar, ya que se adaptarán mediante auto-aprendizaje a las condiciones de medición del sitio. Esto incluirá, por ejemplo, un automapa de ecos de los elementos internos de un silo”, asegura Günter Kech.

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I noticias I breves I calendario I nombres

Cursos y jornadas

Ferias y congresos

XIth European Congress on Catalysis. XI Congreso Europeo de Catálisis analítica de proceso y tecnología de control

Maqpaper 2013

Lyon (Francia) – 1/6 de septiembre de 2013 Información: Lyon Ingénierie Projets Tel.: +33 472 69 76 00 Fax.: +33 472 69 76 09 contact@europacatlyon2013.fr

Fira D’Igualada – 16/17 de octubre de 2013 Información Fira D’Igualada C/ Lleida, 78 08700, Igualada (Barcelona) Tel.: 938 040 102 www.firaigualada.org

K 2013 Feria Monográfica Internacional del Caucho y Plástico Curso multimedia online de bioplásticos y biocomposites 12 de septiembre / 11 diciembre de 2013 Información: Instituto Tecnológico del Plástico (AIMPLAS) Tel.: 649 24 53 99 (Elisa Cones) comunicacion@aimplas.es www.aimplas.es

Curso Sistemas de Gestión de Seguridad, Salud y Medio Ambiente Madrid – 25 / 26 de septiembre de 2013 Información: BEQUINOR Tel.: 91 577 68 47 / 91 575 54 66 Fax.: 91 435 16 40 bequinor@bequinor.org / maria.rodriguez@bequinor.org

Düsseldorf – 16/23 de octubre de 2013 Información Expo-Düsseldorf España C/ Fuencarral, 139-2ºD 28010 Madrid Tel.: 915 944 586 www.messe-duesseldorf.de

Expobionergía 2013 Valladolid – 22/24 de octubre de 2013 Información Gestión de Expositores y Relaciones Internacionales Carmen Rupérez Torrejón Tel. 975 239 670 carmen.ruperez@expobioenergia.com

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I Actualidad 15 Aniversario de Weg Iberia El pasado 31 de mayo la compañía Weg Iberia celebró en sus instalaciones de Coslada (Madrid) sus 15 años de existencia.

El acto comenzó con la intervención de Ramón Moscoso del Prado, director de Weg Iberia, que hizo un repaso por los orígenes de la compañía en Brasil, en 1961, cuando tres amigos: Werner, Eggon y Geraldo; uno mecánico, otro empresario y otro electricista, decidieron unir sus fuerzas para montar una pequeña empresa denominada Electromotores Jaraguá, que pronto pasó a llamarse WEG, Ramón Moscoso del Prado, director de Weg Iberia. las iniciales del nombre de sus fundadores.

De la producción de motores eléctricos pasaron a realizar componentes electroelectrónicos, productos para automatización industrial, transformadores de corriente y distribución, pinturas líquidas y en polvo, y barnices electroaislantes; hasta convertirse en lo que son hoy: proveedores de sistemas eléctricos industriales completos en todo el mundo.

Actualmente WEG posee fábricas y filiales en Argentina, Chile, Colombia, Venezuela, México, Estados Unidos, Portugal, España, Italia, Francia, Reino Unido, Alemania, Bélgica, Holanda, Suecia, Emiratos Árabes, Rusia, India, China, Singapur, Japón, Australia, África del Sur, y Perú.

Para conmemorar los 15 años de WEG Iberia estuvieron presentes en el acto de celebración, el director general de WEG Germany, Wilmar Hennig; y el director general de WEG Euro - Indústria Eléctrica de Portugal, Antonio Duarte. Ambos dedicaron unas palabras al público presente compuesto principalmente por empleados, clientes y prensa especializada.

Henning, como representante de la central de la Compañía, recordó los comienzos de WEG Iberia “Me acuerdo muy bien de cuando empezó esta empresa, con dos personas, en una oficina pequeña en el centro de Madrid. Desde su fundación adquirió el compromiso de añadir valor a sus clientes con productos y servicios competitivos. El resultado está aquí: 31 empleados directos, y un promedio de crecimiento anual de ventas de aproximadamente el 20%”.

Antonio Duarte entregó a su colega, Ramón Moscoso, una placa conmemorativa como recuerdo de este día. El acto finalizó con un cóctel para todos los asistentes.

Sener afianza su presencia en Brasil con la compra del 48% de la ingeniería Setepla Sener ha firmado el acuerdo de compra de un 48% de la firma de ingeniería brasileña Setepla. Este acuerdo contempla la posibilidad de adquisición del 100% de la compañía en 2015. De este modo, Sener se afianza en el mercado brasileño y amplía sus capacidades en ingeniería civil en el país latinoamericano.

Tras alcanzar este acuerdo, el director general de Sener en Brasil, Guido Casanova, declaraba: “Con esta adquisición, que se enmarca dentro de nuestro Plan Estratégico, vamos a reforzar nuestra presencia en Brasil, un país con muy buenos profesionales en el sector de la ingeniería y magníficas oportunidades en las que ofrecer nuestros servicios altamente tecnificados, y con una apuesta continua por la innovación”.

Por su parte, el director general de SETEPLA, Carlos Viani, añadía: “En virtud de este acuerdo con Sener, vamos a poder optar a contratos más ambiciosos en el sector de la ingeniería civil. En estos 45 años de experiencia hemos adquirido un conocimiento del mercado nacional y unas capacidades técnicas que pueden complementar el know-how de Sener, que está presente como ingeniería multidisciplinar en importantes sectores de actividad. Las sinergias entre ambas empresas permitirán ofrecer servicios de ingeniería integral, cubriendo la totalidad del espectro de especialidades requerido; de esta forma, se aunarán la implantación, especialización y reconocimiento en el mercado brasileño de Setepla y la capacidad, alta tecnificación y capacidad de gestión de Sener”.

Sener cuenta con una división operativa y permanente en Brasil, integrada por cerca de 300 profesionales brasileños del mundo de la ingeniería y la construcción, desde la que va a desarrollar proyectos en los sectores de ingeniería civil y arquitectura, aeroespacial, energía y procesos y naval. La compañía cuenta con clientes como Odebrecht, Petrobras y BR Distribuidora.

Por su parte, Setepla es una firma de reconocido prestigio en Brasil en el campo de las infraestructuras y la ingeniería civil, que cuenta con proyectos tan destacados como la nueva línea 4 del metro de Sao Paulo, el monoraíl para la línea 15 de la misma ciudad, o el trabajo desempeñado en la reconstrucción del estadio Fonte Nova en la localidad de Salvador de Bahía.

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I noticias I breves I calendario I nombres

El clúster químico de Tarragona arrancará antes de finalizar 2013 El pasado 19 de junio el recinto de Montjuïc de Fira de Barcelona acogía la jornada SIL Chemical, en el marco del Salón Internacional de la Logística y la Manutención (SIL) 2013. Bajo el título “Química en movimiento: soluciones para una logística eficiente y sostenible”, la jornada estuvo organizada por Port de Tarragona y la Asociación Empresarial Química de Tarragona (AEQT) y contó con la asistencia de casi 200 participantes.

“La presencia conjunta en SIL Chemical de Port de Tarragona y la Asociación empresarial Química de Tarragona escenifica las sinergias del sector químico de Tarragona y Port de Tarragona” aseguró el presidente de la AEQT, Joan Pedrerol, quien remarcó que el enclave tarraconense es un nexo de unión entre Oriente Medio y el continente americano y un “hub” estratégico del Mediterráneo. Pedrerol recordó que el tercer hilo, que será una realidad a finales de 2015, impulsará las conexiones con Europa mediante ferrocarril, a la vez que el tráfico por carretera gracias a la A‐27, que tiene que unir Tarragona con San Sebastián, pasando por Lleida, Huesca, Jaca y Pamplona.

“El clúster químico de Tarragona va más allá de una forma de organización común”, recalcó, por su parte, el presidente del Port de Tarragona, Josep Andreu. Port de Tarragona contará a finales de año con 32 Ha en el Muelle de la Química, en lo que ha supuesto una inversión de 80 millones de euros financiados por la propia entidad, a los que se suman 60 millones de euros de inversión privada en instalaciones de los operadores logísticos. “Ya es el momento de vendernos al mundo, de enseñar el potencial de Tarragona como nodo logístico”, enfatizó.

Con una producción anual de 21 millones de toneladas, Tarragona es el polo químico más importante de España y del Sur de Europa. Este sector produce en Tarragona el 44% de plásticos de todo el Estado y representa el 25% de la industria química española, una industria cuya cifra de negocios alcanzó en 2012 los 56.000 millones de euros. El 51,3% de la facturación provino de la exportación porcentaje que se eleva al 60% en el polo químico de Tarragona, lo que convierte al sector químico en el segundo exportador de la economía española. El tráfico marítimo de Port de Tarragona alcanzó en 2012 los 33,2 millones de toneladas, de los que alrededor del 60% están relacionados con el sector químico.

SIL Chemical contó con la participación del director general de Infraestructuras y Movilidad de la Generalitat de Catalunya, Xavier Flores, quién celebró el impulso que ahora se le quiere dar al transporte de mercancías por ferrocarril. Flore hizo un llamamiento a hacer desaparecer cualquier duda que pudiera haber sobre el proyecto de adaptación del ancho de vía que, remarcó, “servirá también para los viajeros y posicionará Tarragona”.

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I Actualidad Segunda edición de Ultimate Calibration

Técnica de Fluidos distribuirá bombas y sellos de Flowserve

Beamex ha presentado la segunda edición del Ultimate Calibration, un manual que ofrece todas las respuestas a las diferentes preguntas sobre calibración de una forma avanzada, a saber, por ejemplo: ¿Por qué hay que calibrar y cuáles son los riesgos de no hacerlo? ¿Cómo se pueden hacer calibraciones sin usar papel y bolígrafo? ¿Cómo gestionarlas? ¿Cómo se puede calcular la incertidumbre total en una calibración de temperatura? ¿Por qué los instrumentos inteligentes deben ser calibrados y cómo se debe hacer? ¿Cómo calibrar con seguridad en atmósferas peligrosas?

La obra, escrita en inglés, se estructura a partir de 19 artículos, que se compendian en un total de 203 páginas. La terminología de calibración está establecida de la A a la Z.

Técnica de Fluidos y Flowserve Spain han firmado un acuerdo comercial por el que TDF pasa a distribuir la gama de bombas y sellos para los sectores químicos e industria general en España. Este contrato completa así a toda la Península Ibérica el ya vigente con el grupo TDF para Portugal, salvo donde existían contratos comerciales previos (Valencia, Murcia, La Rioja y Navarra), y en las GG.CC que Flowserve gestiona directamente.

Los centros logísticos de Barcelona y Madrid se harán cargo de un stock importante de cierres mecánicos y de proporcionar el servicio técnico necesario.

Técnica de Fluidos, integrada en el grupo Europeo TDF Group, comercializa equipos de bombeo, filtración y instrumentación, con un importante catálogo de primeras marcas.

Flowserve, por su parte, es fabricante en bombas y sellos industriales y de proceso, y agrupa numerosas marcas como Durco, Flowserve, IDP, Pacific o Worthington, entre otras.

La gestión de productos contaminados radiológicamente a debate El 22 de mayo se celebró en la sede del Ciemat el workshop internacional “Management of Contaminated Goods” sobre la gestión de productos contaminados radiológicamente. Esta reunión contó con la asistencia de unos sesenta expertos pertenecientes a organizaciones de dieciséis países europeos, Japón y diferentes organizaciones nacionales (CIEMAT, el Consejo de Seguridad Nuclear, la Agencia Española de Seguridad Alimentaria y Nutrición, el Instituto de Salud Carlos III, etc.) e internacionales (Dirección General de Energía de la Comisión Europea, Organismo Internacional de la Energía Atómica, la FAO o la OCDE, entre otras).

Durante el workshop se presentaron un total de 12 ponencias dirigidas a revisar las experiencias internacionales en la gestión, vigilancia y control radiológico de alimentos y otros productos tras los accidentes de Chernobyl y Fukushima, así como a exponer las iniciativas más recientes de los organismos internacionales sobre el tema.

La reunión concluyó con una mesa redonda abierta a todos los participantes en la que se trataron aspectos de interés identificados tanto de las lecciones aprendidas tras los accidentes mencionados como de los retos que el tema plantea. En este contexto se subrayó la necesidad de promover una implicación activa de todos los agentes involucrados (stakeholders) o potencialmente afectados por la gestión durante la fase de recuperación postaccidental (consumidores, productores, representantes de las industrias de procesado y venta, autoridades sanitarias, expertos en protección radiológica, etc.), y de mejorar la confianza de la población en las capacidades de gestión de emergencias nucleares y radiológicas. En la discusión quedó patente que para la gestión en el largo plazo, además de los criterios de protección radiológica (justificación y optimización), hay que tener en cuenta la opinión y los criterios de otros expertos en el establecimiento de las pautas de actuación.

El director general adjunto del Ciemat, Ramón Gavela, que ofició de anfitrión del workshop, señaló que la gestión de productos contaminados radiológicamente es un aspecto complejo y muy sensible que no puede resolverse sin tener en cuenta diferentes puntos de vista y la necesaria coordinación entre las organizaciones implicadas, tanto a nivel nacional como internacional. En este sentido, destacó que CIEMAT trabaja en estrecha colaboración en este campo con el CSN, habiendo iniciado las acciones necesarias para la implicación de otros actores nacionales con responsabilidad en la gestión de emergencias y recuperación postaccidentales.

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I Reportaje Primera fase en la construcción de la Estación Regeneradora de Agua del Camp de Tarragona Veolia Water Solutions & Technologies

Por su condición de ciudad con clima mediterráneo, junto con una importante actividad turística e industrial, la provincia de Tarragona se ha enfrentado con problemas de escasez de agua a lo largo de los años. Para dar respuesta a estos problemas, la Agencia Catalana del Agua (ACA), conjuntamente con la Asociación Empresarial Química de Tarragona (AEQT) y Aguas Industriales de Tarragona (AITASA), deciden poner en marcha un proyecto para reutilizar el agua procedente de dos Estaciones Depuradoras de Agua Residual urbanas (EDAR Tarragona y EDAR Vilaseca- Salou) para abastecer a las industrias del Polo Químico de Tarragona.

Este caudal de agua regenerada, apta para ser utilizada en los sistemas de refrigeración de las diferentes industrias interesadas, permite sustituir al captado del río Ebro, liberando así este volumen de agua para el abastecimiento a la población, hecho de especial relevancia en las épocas de estrés hídrico.

El proyecto de la ACA se va a ejecutar en varias etapas.

Una primera fase, objeto de este reportaje, ha consistido en la construcción de la obra civil para un caudal de entrada de 45.000 m3/día, y en la instalación de los equipos electromecánicos necesarios para tratar 30.000 m3/día. La segunda fase consistirá en ampliar el número de dichos equipos para aumentar su capacidad de tratamiento hasta 45.000 m3/día, instalándolos en los espacios ya previstos en la etapa anterior. Finalmente, en una última fase, se podría acometer la ampliación de la planta hasta una capacidad de tratamiento de 85.445 m3/día.

El alcance de suministro de Veolia Water Solutions & Technologies ha consistido en:

- Diseño de todo el proceso.

- Ingeniería de detalle de obra civil, equipos mecánicos y eléctricos.

- Suministro y montaje de equipos electromecánicos.

- Puesta en marcha y operación de la planta (un año).

- Operación de la planta en UTE con Aitasa durante tres años (comenzando en el año 2013).

- Suministro de todas las especialidades de productos químicos de la marca Hydrex empleadas en el proceso.

Fases de tratamiento del proyecto

Almacenamiento y distribución del agua bruta

El agua bruta procedente del secundario de las depuradoras de Vila-Seca i Salou y Tarragona se acumula en un depósito de regulación que consta de dos cámaras, cada una de ellas con un volumen útil de 3.060 m3 y unas dimensiones de 20 m de longitud, 30 m de anchura y 5,10 m de calado útil. Existen cuatro (2+2R) bombas sumergibles de 625 m3/h de caudal unitario que impulsan el agua bruta a la primera fase del tratamiento de regeneración.

Pretratamiento del agua Proceso Actiflo

En una primera etapa, el diseño de este tratamiento corresponde a una planta de decantación lamelar lastrada, basada en el proceso Actiflo. Se trata de un sistema compacto de clarificación que utiliza microarena como precursor de la formación de flóculos de mayor peso específico.

Esta característica única de operación permite diseños con velocidades hidráulicas elevadas y tiempos de retención cortos. Esto, a su vez, reduce la superficie necesaria de implantación de 5 a 50 veces respecto a otros sistemas de

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I Reportaje

clarificación convencionales para los mismos caudales de tratamiento.

El tratamiento físico-químico con el proceso Actiflo se compone de los siguientes elementos (para cada una de las dos líneas actuales): - Tanque de coagulación - Tanque de inyección - Tanque de maduración - Decantación lamelar Sistema de filtración con microtamices

Al tratamiento físico-químico le sigue un sistema de filtración con microtamices Hydrotech. En esta primera fase se han instalado dos microtamices, equipados cada uno con diez discos de tela filtrante, con una capacidad de tratamiento unitario de 937,5 m3/h y una superficie de filtración de 5,6 m2 por disco. Los discos son desmontables y cada equipo puede incluir hasta 16 unidades, lo que le aporta una gran flexibilidad frente a variaciones del caudal a tratar o cambios en las necesidades del proceso.

Desde el canal de entrada de cada tamiz el agua se distribuye a través de las ranuras del cilindro central entre cada uno de los diez discos. El agua filtrada fluye por gravedad, pasando del interior al exterior del disco a través de la tela filtrante, de manera que los sólidos son separados del agua y retenidos en el interior del medio filtrante, y, por lo tanto, recogiéndose el agua filtrada en un tanque en chapa de acero inoxidable suministrado con el propio equipo.

Los discos están sumergidos en este tanque en un 60-65% para permitir que los filtros puedan seguir funcionando durante el lavado de las telas. El lavado de estos microtamices se realiza con agua a contracorriente y con limpiezas químicas.

talla efectiva de 0,55 mm y antracita con una talla efectiva de 1,3 mm.

El agua filtrada se almacena en un depósito de, aproximadamente, 1.500 m3 de volumen útil, desde donde es enviada a la siguiente fase de tratamiento, y del que aspiran también las bombas de lavado de los filtros abiertos y cerrados.

A continuación, tres (2+1R) bombas centrífugas horizontales de 559,51 m3/h a 5,64 bar envían el agua hasta los filtros cerrados a presión, cuya función es retener las partículas que aún puedan quedar.

Además, se añade coagulante orgánico para mejorar el rendimiento de la filtración, que se almacena en un depósito de 1,25 m3, y se dosifica mediante dos (1+1R) bombas dosificadoras.

Los filtros están fabricados en acero al carbono con una longitud de 17 m y un diámetro de 3,5 m. Cada uno tiene una superficie de filtración de 52,5 m2, y puede tratar un caudal de 354 m3/h. Ósmosis Inversa

Con la finalidad de eliminar pequeñas partículas en suspensión que puedan escapar de los sistemas de filtración anteriores, y como seguridad para proteger las membranas de ósmosis inversa, se ha instalado una filtración con cartuchos consistente en cuatro filtros de 5 micras, con una capacidad de 1.900 litros y una presión de servicio de 6 bar, a una temperatura de 10-30ºC. A continuación, el agua llega a la planta de ósmosis inversa, que está configurada en base a dos líneas de doble paso y tres etapas cada paso, con una factor de conversión del 75% el primer paso y del 95% el segundo.

Actualmente el caudal de alimentación al primer paso es de 1.106 m3/h, y al segundo de 829 m3/h, siendo el rechazo de este último de 42 m3/h. Con esto, el caudal de agua producto final es de 788 m3/h.

Primer paso

El agua previamente tratada es enviada a la línea del primer paso por medio de dos bombas de alta presión de 552 m3/h a 215 bar, equipadas con motor de 500 kW de potencia nominal y reguladas por variadores de frecuencia.

Cada uno de los dos racks instalados dispone de 120 tubos de presión de primer paso, de los cuales 60 son para la primera etapa, 40 para la segunda y 20 para la tercera. A su vez, cada tubo aloja en su interior seis membranas de arrollamiento en espiral y poliamida aromática de 8”.

Filtración doble etapa

Segundo paso

Tras la filtración con microtamices, el agua se alimenta a los filtros de arena bicapa. Cada filtro tiene unas dimensiones de 13,3 m x 4,88 m, una superficie de filtración de 64,9 m2 y un caudal nominal de entrada de 394,13 m3/h. Los filtros abiertos cuentan con falsos fondos Leopold. Sobre ellos se sitúa el lecho filtrante bicapa, que incluye arena con una

Como se ha comentado, el permeado producido en el primer paso es conducido a un segundo paso, también con tres etapas. Un conjunto de dos bombas de alta presión, similares a las anteriores pero con un caudal de 414 m3/h a 12,16 bar, son las encargadas de alimentar este segundo paso. Cada rack cuenta con 56 tubos de presión de segun-

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I Reportaje

- Un depósito de agua para desplazamiento de 30 m3.

- Un depósito de limpieza CIP de 50 m3.

- Un filtro de cartuchos de PRFV fabricado con resinas antiácidas, de idénticas dimensiones y presiones de trabajo que los filtros de proceso.

- Tres (2+1R) bombas de desplazamiento y limpieza, de 180 m3/h cada una.

Proceso de desinfección

do paso: 36 para la primera etapa, 14 para la segunda y 6 para la tercera. Y en cada tubo se alojan seis membranas similares a las de primer paso.

Sistema combinado de desplazamiento y limpieza química

La instalación de ósmosis inversa incorpora un sistema combinado de desplazamiento y limpieza química que permite mantener bajo control los posibles atascamientos y restituir sus propiedades, así como, en caso de parada o avería de la planta, eliminar el agua estancada en las tuberías, bombas y membranas. Este sistema está formado por los siguientes elementos principales:

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El efluente resultante de la etapa de ósmosis inversa, justo antes de entrar en el depósito de agua producto, es sometido a un proceso de desinfección por rayos ultravioleta en tubería y mediante hipoclorito sódico.

Adicionalmente se ha instalado un equipo de almacenamiento y dosificación automática de hipoclorito sódico, que cuenta con dos (1+1R) bombas de dosificación reguladas por variadores de frecuencia y por medidores de cloro libre residual ubicados en el depósito de agua producto.

Tras todas estas fases de tratamiento, el agua regenerada cumple con los parámetros de calidad requeridos por los usuarios finales y, además, se ajusta a las especificaciones para torres de refrigeración y condensadores evaporativos que establece el Real Decreto 1620/2007 para el uso industrial de agua regenerada.

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I Actualidad El consejero delegado de Basf española, nuevo vicepresidente de Feique

El consejero delegado de BASF Española, Erwin Rauhe, ha sido nombrado nuevo Vicepresidente de la Federación Empresarial de la Industria Química Española (FEIQUE), tras la celebración de la Asamblea Anual de la Federación el pasado 19 de junio.

Erwin Rauhe, hasta ahora miembro del Comité Permanente de Feique, es responsable para el Sur de Europa de la multinacional química alemana y preside la compañía en España, Italia, Portugal, Grecia, Chipre, Malta e Israel. Rauhe es también presidente de la Cámara de Comercio Italo-Alemana.

Erwin Rauhe nació en Italia en 1955 y es licenciado en Economía y Comercio por la Universidad Católica de Milán.

Comenzó su carrera en BASF en el ámbito de finanzas y administración en Italia, donde después de haber acumulado experiencia en este campo fue nombrado director de Finanzas. En enero de 2002 fue nombrado presidente del Grupo BASF para España y Portugal y consejero delegado de BASF Española S.A. Tras su paso por la presidencia de Basf Italia y Grecia, de la que fue nombrado en 2005, en julio de 2009 se crea el “Business Center Europe South”, que agrupa las actividades del grupo BASF en España, Portugal, Italia, Grecia, Malta, Chipre e Israel, incluido en este último caso en 2012.

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La industria papelera española se apunta a la sostenibilidad La industria papelera española ha ido incrementando su capacidad recicladora, con nuevas y mejores instalaciones, que le permiten garantizar el reciclaje de todo el papel y cartón que se recoge en España, asegura la Actualización 2013 de la Memoria de Sostenibilidad sectorial presentada por ASPAPEL. En este sentido, la industria papelera española recicla en sus fábricas 5,1 millones de toneladas de papel y cartón usado anualmente, según datos 2012, manteniéndose en un nivel similar al año anterior (-0,5%). Por su parte, la tasa de reciclaje (volumen de papel que la industria recicla con respecto al consumo total de papel nuevo) creció en 2012 tres puntos, hasta situarse en el 82,3%: por cada 100 kg de papel que consumimos la industria papelera recicla 82 kg de papel usado. En 2012 se recogieron para su reciclaje 4,6 millones de toneladas de papel y cartón, el 73,9% del papel que consumimos.

Entre otras claves de desarrollo apuntadas en el informe, se señala que la eficiencia energética, la eficiencia en el uso de agua y en la eficiencia en la gestión de los residuos del proceso son las líneas maestras de actuación del sector de la celulosa y el papel en lo que se refiere al proceso de fabricación.

En este sentido, un mix de combustibles basado en la biomasa (37%) y el gas natural (61%), junto con la cogeneración (1.135 MW de potencia instalada), reconocida como MTD (Mejor Tecnología Disponible), son las grandes apuestas del sector en materia energética. Por su parte, sólo un 5% del agua utilizada en el proceso se consume y el 95% restante se devuelve al cauce o a la red, tras ser depurada en instalaciones propias del sector.

Carlos Reinoso, director general; Ignacio de Colmenares, presidente, y Enrique Isidro, vicepresidente de Aspapel, en la presentación del informe.

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I noticias I breves I calendario I nombres

El agua europea no cumple los estándares medioambientales de la UE La multinacional Hach Lange fue invitada a finales del mes de marzo, en la sede de la Comisión Europea en Bruselas, a la presentación del informe que el eurodiputado rumano, Victor Bostinaru, realizó sobre los estándares de calidad del agua en la Europa de los 27.

Según Bostinaru, las nuevas investigaciones demuestran que el agua de más de 6.000 pueblos y ciudades de toda Europa no cumple los estándares medioambientales de la UE, poniendo en peligro la salud de millones de personas y haciendo responsables a los contribuyentes del pago de multas de más de 1 billón de euros al año. “Este informe demuestra la magnitud del problema que existe en los 27 estados miembros de la UE. En muchos países la calidad del agua tiene que mejorar, y debemos encontrar dinero para hacer que esto ocurra, empezando por la ciudad de Bruselas, que es la sede de las instituciones de la Unión Europea. La propia Bruselas, sede de la Comisión Europea, está entre las 6.311 zonas que no cumplen los requisitos”, manifestó.

El eurodiputado apuntó también que invertir en sistemas mejores para el tratamiento del agua será una garantía para la salud pública, protegerá ecosistemas delicados, ahorrará energía, reducirá el uso de productos químicos, respaldará la industria e, incluso, creará puestos de trabajo.

La investigación mostró que algunos de los destinos turísticos más populares del continente no cumplen la legislación relativa al agua de la UE en su totalidad, incluidas Pisa, en Italia; Halkidiki, en Grecia; Balaton, en Hungría, y Ayia Napa, en Chipre.

Entre las capitales cuyas aguas se encuentran por debajo de los estándares permitidos, se encuentran Bucarest (Rumania), Sofía (Bulgaria), Madrid (España), Budapest (Hungría) y Roma (Italia). Por su parte, los cinco países más infractores son: Rumania, con 2.476 infracciones; España, con 1.148; Bulgaria, con 901; Hungría, con 631, e Italia, con 443.

El Fondo de Cohesión de la UE se estableció en 1994 con el fin de proporcionar financiación a proyectos de infraestructuras y medioambientales. El resultado de las decisiones adoptadas en la última ronda de presupuestos se conocerá dentro de unos meses.

Lance Reisman, Presidente de Hach Lange, uno de los proveedores más importantes del mundo en componentes de instrumentación para realizar pruebas de la calidad del agua y optimización del tratamiento, afirmó: “Está claro que algunas zonas de Europa tienen problemas que se deben tratar; sin embargo, la buena noticia es que se pueden lograr soluciones fácilmente. Nuestra experiencia trabajando por toda Europa ha demostrado que la inversión cosecha importantes beneficios.”

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I Noticias I Equipos I Procesos Agitadores La compañía FluidMix, perteneciente al grupo CRAMIX, presenta su gama de agitadores para todo tipo de industrias y tratamiento de aguas. Cualquiera que sea el proceso, FluidMix diseña un agitador a medida para la mezcla de los productos, teniendo en cuenta las características del tanque y los parámetros propios del proceso.

Los agitadores se diseñan y fabrican con factores de seguridad que garantizan equipos robustos y con una larga vida útil, sin perder de vista el aspecto económico, buscando un equilibrio entre el diseño, las prestaciones, la calidad y el precio, tanto para agitadores verticales, como horizontales.

Los diseños están hechos pensando en el usuario, para facilitar el montaje de los agitadores, ofrecer un alto rendimiento y adaptándose a las diversas normativas, tanto europeas como de otros países. En su fabricación se utilizan equipos y materiales de la mejor calidad, para garantizar años de funcionamiento y mínimo costo de mantenimiento, así como de consumo energético.

Servoaccionamiento integrado para máquinas y proyectos de ingeniería SCHNEIDER ELECTRIC ha presentado la gama Lexium 32i, un nuevo servoaccionamiento integrado para máquinas y proyectos de ingeniería.

Este equipo combina las gamas de servodrives Lexium 32 y servomotores BMH en una única unidad. El servodrive no se instala en el armario eléctrico, sino directamente en la máquina, ya que viene integrado en el mismo servomotor.

De este modo, se reducen los esfuerzos de instalación y no se requieren cables apantallados de potencia y encoder, lo que resulta en una mayor flexibilidad, menos cableado y ahorro energético.

El servoaccionamiento Lexium 32i cuenta con un diseño modular que permite la composición de numerosas versiones individuales mediante unas pocas referencias. Además, con el configurador online, encontrar la correcta configuración es extremadamente simple, y el equipo se entrega por componentes separados que pueden ser montados en cuestión de minutos. Lexium 32i está disponible en bridas de 70 y 100 milímetros, el equipo se alimenta a 110 o 230 V~ monofásico o 208 a 480 V~ trifásico con un rango de potencia hasta 2,2kW y que están disponibles dos versiones de módulos de conectores de bus de campo y E/S: con conectores industriales o de terminales.

El concepto de conexionado de los módulos de conectores que incluye el nuevo Lexium 32i permite montar los cables en la parte superior o trasera del equipo. De este modo, el servoaccionamiento se adapta a los requisitos de diseño de la máquina, y no al revés. Partiendo de esta base, los ahorros que se consiguen resultan de la reducción de cableado, de los costes de instalación y del tamaño del armario de control. Y es que el servodrive y el servomotor son una única unidad, lo que elimina la necesidad de cables de potencia y de encoder.

Como el servodrive está instalado directamente en la máquina, y no en el armario de control, la energía requerida para el aire acondicionado del armario es menor. Asimismo, el nuevo Lexium 32i dispone de refrigeración pasiva y no necesita ventilador, ya que la carcasa irradia el calor generado por el servodrive, por lo que el aire exterior es suficiente para refrigerarlo a temperaturas ambiente normales.

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I Noticias I Equipos I Procesos Cámara termográfica El nuevo modelo THT40, de HT INSTRUMENTS, es una termocámara portátil fabricada con un diseño ergonómico y una estructura robusta, ideal para el uso en distintos ambientes de trabajo, tanto domésticos como industriales. El modelo dispone de un visualizador a color LCD, efectúa el guardado de las termoimágenes (con una gran resolución de 120 x 160pxl) en el interior de la tarjeta de memoria SD en formato estándar JPG, además permite la transferencia de los datos a un PC a través de la interfaz USB. El instrumento es ideal para la detección de problemas eléctricos, control dispositivos mecánicos, análisis predictivos, mantenimiento, etc.

Entre sus funciones cabría señalar las siguientes: escala de medida desde 0°C a 250°C, lectura en °C, °F, enfoque imagen manual y automática, regulación valor de emisividad, tabla integrada en pantalla con los valores de emisividad de los materiales más comunes, corrección en función de distancia, temperatura reflejada y humedad relativa, cursores internos para medidas precisas temperatura, o alimentación por baterías recargables NiMH y alcalinas.

Calderas industriales ANINGAS-ERGÓS ofrece al mercado sus diferentes gamas de calderas. Así, se encuentran las calderas Aningas de aceite térmico de 10.000 kcal/h a 10.000.000 kcal/h, con temperatura máxima de servicio hasta 410ºC y opciones de calentamiento para electricidad, combustibles líquidos (fuel, gasoil), combustibles gaseosos (gas natural, gas propano, biogas, gases efluentes), recuperación de calor en motores o turbinas de cogeneración, o biomasa Por su parte, comercializa las calderas pirotubulares Ergós de vapor, de 250 a 50.000 kg/h, agua caliente de 60.000 a 20.000.000 kcal/h y agua sobrecalentada hasta 190ºC, con opciones de calentamiento en combustibles líquidos (fuel, gasoil), combustibles gaseosos (gas natural, gas propano, biogas, gases efluentes), recuperación de calor en motores o turbinas de gas, o instalaciones mixtas (combustible y recuperación).

Finalmente, se ofrecen las calderas compactas de vaporización instantánea (acuotubulares) de vapor, de 300 a 2.000 kg/h, hasta 10 bar, combustible gas o gasoil; los economizadores; los sobrecalentadores hasta 400ºC para ciclos de cola, y los desgasificadores térmicos.

Esmalte sintético PINTURAS HEMPEL lanza al mercado la nueva versión de su reconocido esmalte sintético Hempalux.

Su nueva fórmula aporta importantes beneficios, entre ellos su reducido tiempo de secado.

Además de secar más rápidamente, el nuevo Hempalux destaca también por ofrecer una mayor dureza en la capa de acabado.

El lanzamiento del nuevo Hempalux por parte de Hempel va acompañado de una actualizada selección de colores hechos en fábrica Así, además de los colores tradicionales típicos para las gamas de los esmaltes sintéticos, la selección de rojos y marrones, muy extendidos en prácticamente todas las regiones de España, se ha ampliado con el rojo cereza, marrón rojizo y el color chocolate.

También se ha aumentado la gama de colores claros con blanco humo, crema y beige. Otras novedades incluyen el verde hoja, un verde claro muy extendido en la decoración de carpintería; el azul turquesa y el azul océano.

En referencia a los substratos, la nueva fórmula de Hempalux es aplicable tanto en la madera como en el metal.

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I NOTICIAS I EQUIPOS I PROCESOS

Filtros de placas y lenticulares

Generación de hidrógeno

TÉCNICA DE FLUIDOS ha incrementado su rango de productos específicos de filtración con los sistemas de filtración del fabricante suizo FILTROX AG, compañía fundada en 1938.

Filtrox fabrica placas filtrantes, filtros de placas, módulos lenticulares y filtros lenticulares para microfiltración de líquidos. Dispone de una amplia gama de medios filtrantes que da solución a los procesos de separación d e s ó li d o s líquidos. Los medios filt rante s so n utilizados en diversas industrias: química, farmacéutica, alimentación, cosmética, etc.

CARBUROS METÁLICOS, del grupo Air Products, ha ampliado su gama de productos de generación de hidrógeno Prism de producción de gas in situ para satisfacer necesidades superiores a 4.500 metros cúbicos normales por hora. Mediante la combinación de la tecnología de los reformadores de Air Products y la capacidad de adsorción por cambios de presión que ofrecen, los generadores de hidrógeno Prism ofrecen el menor coste de hidrógeno de toda su gama.

La gama de productos ampliada, disponible a escala mundial, mejora la oferta actual de Carburos Metálicos para los sectores de procesamiento químico, vidrio, electrónica, acero y procesamiento de metales.

El generador de hidrógeno Prism dispone de una tecnología de generación de hidrógeno in situ con multitud de funciones que permiten una sencilla instalación sobre el terreno y una rápida puesta en marcha. Además, en la búsqueda de la máxima seguridad, el diseño del producto y las unidades son totalmente controlables de manera local o remota. Finalmente, la compañía cuenta con un equipo de asistencia técnica muy experimentado que trabaja con todos sus clientes para aumentar la seguridad, mejorar la eficiencia de los procesos y optimizar el uso del gas.

Detección de hidrógeno ANISOL presenta el nuevo sistema de análisis 720AS-GC para la detección de fugas de hidrógeno en el horno de cromatógrafos de gases, con aplicación en laboratorios de refinerías, plantas de gases especiales, industria química y cualquier otro sector en el que se requiera un cromatógrafo de gases.

Ante la escasez y alto precio del helio como gas portador, algunas industrias han decidido sustituir dicho gas por hidrógeno. Debido a la naturaleza explosiva del hidrógeno, este cambio plantea un peligro en la seguridad de los laboratorios, requiriendo una correcta detección de posibles fugas en caso de roturas en la columna.

El sistema de análisis 720AS-GC proporciona una solución simple y completa para la detección de hidrógeno en el horno de columnas cromatográficas. Se compone de una bomba, una válvula solenoide, puerto de entrada del gas de calibración y el elemento detector de hidrógeno.

El sistema detecta hidrógeno en un rango de 0.4-5%, de forma que, si el hidrógeno alcanzase el set point establecido, comienza una alarma sonora y visual, e incluso puede configurarse de forma que la válvula solenoide automáticamente se active dejando entrar nitrógeno, asegurando que no haya hidrógeno en límites peligrosos.

El sistema 720AS-GC ofrece tiempos de respuesta muy rápidos; es simple de instalar, bien en el horno de la columna o bien alejado de la misma, y requiere de un mantenimiento prácticamente nulo, no siendo necesaria la sustitución del elemento sensor.

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I Reportaje I Noticias I Equipos I Procesos Para dar respuesta a las nuevas necesidades de los clientes

Emerson expande su capacidad de servicio y soporte en Europa Los mercados evolucionan y las necesidades de los clientes también. Sobre cómo se han producido estos cambios en los proyectos, y sobre cómo Emerson se ha preparado y adaptado internamente para afrontar los nuevos requerimientos de los clientes, giró el encuentro de prensa internacional que la compañía celebró recientemente en sus nuevas oficinas centrales en Europa, situadas en la localidad suiza de Baar.

La presentación que la compañía realizó a los medios de comunicación contó con la presencia de Steve Sonnenberg, presidente de Emerson Process Management.

Sonnenberg explicó que la situación económica actual obliga a la mayoría de los fabricantes de procesos a contar solo con el personal necesario para una operación eficaz, lo que provoca una carencia de capacidades cuando existe un pico de requerimientos de mantenimiento. Emerson se ha preparado para suplir este desafío con la incorporación de más de 4.000 empleados de servicio desde 2005, y unas perspectivas de aumento de su equipo de servicio global a un ritmo que prácticamente duplica la tasa de crecimiento de la industria durante los próximos cuatro años.

Adjudicación de proyectos

El Presidente del grupo de soluciones PlantWeb de Emerson Process Management, Jim Nyquist, aseguró que Emerson ha experimentado un “aumento sin precedentes de los proyectos, especialmente de proyectos de gran magnitud, durante los últimos tres años”. Consecuencia de esta realidad, la compañía ha dimensionado sus recursos internos, incrementando sus recursos de ingeniería, y así anticiparse al flujo de proyectos.

Y esta expansión es a su vez la continuación de un crecimiento significativo previo. Emerson ha sumado más de 2.500 ingenieros a su equipo de ejecución de proyectos en los últimos ocho años. En 2012 la cantidad de empleados destinada a la actividad de proyectos llegó a 4.600, y en la actualidad Emerson está incorporando personal de ingeniería a tasas de dos dígitos, y espera mantener este ritmo durante al menos cinco años más.

Y esta expansión abarca todas las disciplinas implicadas, tales como control de procesos, sistemas de seguridad, electricidad e instrumentación o implantación de redes y tecnología inalámbrica.

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Oficina central de Emerson en Europa

La profunda capacidad de ingeniería de Emerson, que incluye varios centros administrativos propios, le permite trabajar en todo el mundo y destinar parte del personal de ingeniería internacional para estos casos. Esto, combinado con la ejecución de proyectos estandarizada a través de la iniciativa Project Management Office (PMO), ha permitido a Emerson reducir de forma importante los costes de ejecución de proyectos y, por tanto, conseguir ahorros significativos para el usuario final.

Resultado de esta política, y según las encuestas internas que Emerson realiza para medir el grado de satisfacción de sus clientes, la compañía ha registrado un incremento general de tres puntos en su nivel de fidelidad. La cantidad de megaproyectos adjudicados a Emerson, por valor de más de cinco millones de dólares, se ha triplicado en menos de dos años.

Nuevos centros formativos en Europa

Emerson Process Management continúa fortaleciendo el servicio y soporte formativo a sus clientes con la apertura en el último año de seis nuevos centros de servicio y tres nuevos centros de educación.

Los centros de servicio de Emerson están dedicados a reunir y analizar las necesidades de los clientes en el más amplio sentido del término, que incluyen desde necesidades específicas a programas de atención total.

El objetivo fundamental de todos los centros de servicio Emerson es “ayudar a los clientes a ser más eficaces en sus procesos”, como destacó Erik Lapre, Vicepresidente de Servicio en Europa. Lapre hizo especial hincapié en la importancia de ofrecer formación a nivel local y a medida de las necesidades del cliente, siempre a través de personal de alta cualificación especializado, y mediante el más avanzado equipamiento, como es el caso de los simuladores.

En el último año, Emerson ha inaugurado nuevos centros de servicio en Alemania, Holanda, Italia, España, Hungría y Junio Junio 2013 2013

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PROCESOS I NOTICIAS I EQUIPOS II Reportaje

Kazajstán. El abanico de servicios que Emerson ofrece contempla desde servicio de campo y diagnóstico, mantenimiento y reparación de válvulas y gestión de inventario.

Además, el centro de Hungría ha sido incluido en el programa de envío rápido europeo, que da respuesta a las necesidades urgentes de los clientes en cuanto a selección y repuesto de válvulas.

En concreto, el centro de formación de Madrid de Emerson también ha sido recientemente mejorado y ampliado con nuevo equipamiento y una más amplia oferta de cursos.

Los clientes de válvula de control Emerson tienen ahora también acceso al centro de educación especializado en válvulas de control en Cernay (Francia).

Como conclusión a su presentación, Erik Lapre resumió en una frase la filosofía de trabajo de su compañía “nuestros clientes entienden que estamos preparados para ayudarles a resolver sus problemas, cuándo y dónde surja la necesidad”.

Emerson crea Flow Lifecycle Care

Para mejorar el soporte al cliente en todo el mundo, Emerson Process Management ha creado la nueva organización Flow Lifecycle Care que ofrece una amplia variedad de capacidades de servicios para caudal orientada a toda la familia de tecnologías de caudal de Emerson.

Larry Flat, Vicepresidente del grupo Emerson Process Management, afirmó que la creación de esta organización “es una extensión natural del compromiso de la compañía de expandir el soporte mundial y ofrecer el alto nivel de conocimiento sobre mediciones de caudal que los clientes esperan de nosotros”.

Scott Anderson, presidente de Flow Lifecycle Process, manifestó que combinar las capacidades de servicios de las tecnologías de caudal de Emerson en un mismo grupo busca aumentar la confianza del cliente al brindarle menor riesgo, mayor confiabilidad y más certeza sobre sus aplicaciones”.

La nueva organización se concentrará en el servicio y soporte para las tecnologías Daniel Medida y Control; METCO; Micro Motion; tecnologías de regulador, Rosemount Flow y Roxar. El servicio incluye instalación, puesta en marcha, reparación, calibración, revisión de medidores, asesoramiento y capacitación.

Casos de éxito

La presentación de Emerson a los medios internacionales incluyó experiencias de cliente. Una de ellas fue la de la húngara MOL Group, una de las compañías más importantes en Europa Central en el sector de gas y petróleo. MOL cuenta con una planta, ubicada en la localidad húngara de Algyo, que tiene una capacidad para procesar más de 12 millones de metros cúbicos de gas al día.

Responsables de MOL aseguraron que la colaboración que mantenían con Emerson desde 2006 les había reportado ahorros cercanos a los 9 millones de euros.

El proyecto más reciente en el que ha intervenido Emerson ha sido una auditoría de gestión sobre el modelo de control predictivo.

Otro caso que se comentó en la presentación a los medios fue la colaboración de Emerson y la corporación internacional tecnológica Kongsberg, con la compañía rusa LUKOIL, basada en la formación que prestan a sus trabajadores a través de un sistema de simulación orientado, tanto a nuevos empleados como a los que ya están trabajando actualmente en la planta de LUKOIL. La solución que Emerson ofrece para la formación de operadores permite a los trabajadores interactuar de forma segura a través del simulador y que éstos se enfrenten a situaciones concretas. En este caso se presentó una simulación en la plataforma de gas y petróleo Yuri Korchagin, ubicada en el Mar Caspio.

La simulación incluye producción de gas y petróleo y procesos de tratamiento, así como el funcionamiento de la central de energía, utilities y sistemas de soporte vital.

Por último, se comentó cómo Emerson había finalizado con éxito un proyecto de instalación de sistemas de seguridad y automatización integrada en tres unidades de un nuevo complejo de hidrodesintegración en la refinería INA Rijeka de Croacia.

Las reformas de la planta incluían una nueva unidad de hidrodesintegración e hidrodesulfuración, una unidad de generación de hidrógeno, una unidad de recuperación de sulfuro y una nueva instalación de control centralizada para las tres unidades. Esta mejora era necesaria para que la refinería pudiera producir combustibles de calidad Euro V, conforme las normas ambientales de la UE.

Planta de gas de MOL en Algyo (Hungría).

Los trabajadores se enfrentan a diferentes escenarios mediante la simulación.

Refinería INA Rijeka de Croacia.

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Quimipol cumple 50 años Entrevista con la familia Blanch

QUIMIPOL fue fundada en 1963 por José Blanch Ferrer, y hoy es una empresa en expansión dirigida por la segunda generación de la familia.

Dispone de unas instalaciones de más de 2.400 m2. Dedica su actividad a la industria química y farmacéutica, manipulación y transformación de plásticos técnicos industriales. ¿Qué balance puede hacernos de los 50 años de existencia de Quimipol?

En sus inicios trabajábamos casi en exclusiva para la industria química y farmacéutica, poco a poco nos abrimos mercado en otros sectores, como el de las artes gráficas y fotografía que han sido durante muchos años muy importantes para nosotros, teniendo en cuenta que los plásticos técnicos con los que trabajamos se adaptan a muchos sectores y gracias a esta diversificación de trabajos nos ha ayudado a poder seguir en el mercado y poder superar épocas difíciles del pasado y presente.

En la actualidad disfrutamos de una posición reconocida en el sector, que nos avala por ofrecer un buen servicio a nuestros clientes con la colaboración de nuestro equipo de profesionales; por lo que cada cliente y trabajo es especial y único con los que mantenemos un trato directo y personal.

En estos 50 años ¿qué cambios han experimentado sus aportaciones a la industria química?

La industria química ha evolucionado con tanta rapidez que nos hemos tenido que adaptar a las nuevas tecno26 Industria Química

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logías del sector, por lo que nuestro departamento técnico investiga las necesidades del mercado, y el departamento de producción mejora los sistemas de fabricación mediante avances tecnológicos, trabajamos con la Certificación ISO 9001 para garantizar la máxima calidad en nuestros productos. ¿Qué productos ofrece Quimipol específicamente para la industria farmacéutica?

Nos hemos especializado en la fabricación de ventiladores anticorrosivos, los cuales son necesarios para cualquier tipo de extracción, tanto para un pequeño laboratorio, como en una planta de producción. Disponemos de una gama que va desde los 100 m3/h hasta los 80.000 m3/h.

Colaboramos con los fabricantes de mobiliario de laboratorio desarrollando cualquier tipo de instalación de aspiración de sus productos, además disponemos de pilas, fregaderos, vitrinas, campanas, accesorios para laboratorio, cabinas a medida, scrubbers, filtros de carbón activo, todo para cumplir con las normas medio ambientales con las que estamos muy comprometidos. ¿Qué porcentaje del negocio de Quimipol supone el área de suministro de material para laboratorios?

Un 60% en industria química y farmacéutica.

Un 20% en exportación. ¿Qué otros servicios o productos ofrece Quimipol?

Debido a nuestra flexibilidad podemos ofrecer desde baños químicos para la fabricación de semiconductores, hasta la más simple cubeta en cualquier material termoplástico técnico.

Piezas mecanizadas en CNC (Control numérico), termoconformado y cualquier tipo de prototipo.

Calderería.

Salas Blancas Nuestros productos se instalan en el sector industrial, laboratorios, centros de investigación, hospitales, universidades, depuradoras, etc.

Con la perspectiva que da una empresa que ha cumplido 50 años ¿Cómo ven el momento actual en el que parece que no podemos quitarnos de encima la crisis económica?

La situación de crisis actual te obliga a reinventarte, a innovar, a investigar, a conocer en profundidad el sector y poder diferenciarte de tu competencia, controlando los riesgos que eso conlleva, por lo que la empresa debe estar constantemente evolucionando para mantener sus productos en primera línea, abrir nuevos mercados a través de participación en ferias con proyección internacional, ya que las empresas exportadoras y las que disponen de recursos propios son las que están subsistiendo en la actualidad. ¿Qué retos se plantean a corto plazo?

Incrementar la exportación y ampliar nuestra presencia en el mercado nacional.

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TA

TRATAMIENTO DE AGUAS

San Pedro del Pinatar (Murcia) Foto: CADAGUA

Ensuciamiento en MBRs para el tratamiento de aguas residuales (I) Aspectos básicos Los biorreactores de membrana se han convertido en una interesante alternativa a los sistemas convencionales de fangos activos para el tratamiento de aguas residuales. Su principal limitación son los altos costes debidos al ensuciamiento de la membrana. Se revisan los principales aspectos de los biorreactores de membrana, centrándose especialmente en los mecanismos de ensuciamiento.

S. Collado, A. Laca y M. Díaz Departamento de Ingeniería Química y Tecnología del Medio Ambiente. Universidad de Oviedo P. Simón y M. Abellan ESAMUR. Murcia M. Polo CADAGUA. Valencia A. Rancaño

Acciona Agua. Madrid

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Ensuciamiento en MBRs para el tratamiento de aguas residuales

Los biorreactores de membrana son una modificación de los sistemas convencionales de tratamiento de aguas por fangos activos, en los que los tanques secundarios de sedimentación han sido reemplazados por unidades de membranas. Estos sistemas se han convertido en una opción muy atractiva para el tratamiento de aguas residuales, tanto urbanas como industriales, debido a que son instalaciones relativamente pequeñas que permiten obtener un efluente de alta calidad con una baja producción de lodos (Tabla 1). Desde el inicio del siglo XXI la instalación y mantenimiento de biorreactores de membrana supone un mercado en clara expansión en España, donde esta tecnología se ha desarrollado más rápidamente que en otros países europeos como Francia, Alemania o Reino Unido. En el momento actual, los MBR en funcionamiento en España son principalmente instalaciones industriales

de tamaño pequeño e instalaciones municipales de tamaño medio, aunque también existe un cierto número de instalaciones municipales de gran tamaño (< 104 m3/ dia). De hecho, dos de las diez mayores instalaciones de MBR del mundo están en España (Sabadell y San Pedro del Pinatar). En cuanto a la aplicación de esta tecnología a aguas industriales, la mayor parte de las instalaciones en operación corresponden a los sectores alimentario, farmacéutico, cosmético y de lixiviados de vertedero [1].

La principal desventaja de los biorreactores de membrana frente a sistemas de lodos activos es su todavía alto coste, debido en gran medida al ensuciamiento de la membrana que dificulta la operación en continuo, y se traduce en unos mayores costes de operación y mantenimiento.

En este trabajo se realiza una revisión de los aspectos básicos de un sistema MBR, incluyéndose un aná-

Tabla 1. Características de la alimentación y del efluente tratado mediante biorreactores de membrana en la EDAR de San Pedro del Pinatar (Murcia) (Datos proporcionados por Acciona Agua) Caudal de diseño Caudal diario

(m3/h) 3/h)

Caudal medio diario (m

3

Caudal punta horario en tiempo seco (m / h)

Invierno

Verano

5.000

20.000

208

833

500

2.000

Características de la alimentación DBO5 (mgO2/l)

400

Sólidos en suspensión (mg/l)

500

Nitrógeno total (mg/l)

60

Fósforo (mg/l)

15

Características del efluente tratado DBO5 (mgO2/l)

≤ 10

Sólidos en suspensión (mg/l)

≤ 10

pH

6-8

Nitrógeno total (mg/l)

≤ 10

Fósforo (mg/l)

≤2

Turbidez (NTU)

≤2

Coliformes totales (ufc/100 ml) E. coli (ufc/100 ml)

≤ 2.2 No detectada

lisis detallado de los mecanismos de ensuciamiento.

Biorreactores de membrana vs. sistemas de fangos activos Los biorreactores de membrana son una tecnología innovadora para el tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales biodegradables. El fundamento de la tecnología de los biorreactores de membrana consiste en la combinación de un biorreactor, en el que una suspensión concentrada de microorganismos en suspensión degrada los contaminantes presentes en el agua residual, y una unidad de filtración por membranas con tamaños de poro entre 0.01 y 0.04 μm para separar la biomasa del agua purificada. Las principales ventajas son que ocupan un menor espacio y permiten obtener mejores calidades en el efluente, ya que [2]: • Los biorreactores de membrana operan con concentraciones de biomasa más altas, lo que se traduce en velocidades metabólicas más elevadas y en una menor generación de lodos (ver Tabla 2).

• Los biorreactores de membrana permiten la manipulación individual de los tiempos de residencia hidráulico y de la biomasa, lo que hace que exista un grado de libertad más para el control del proceso.

• No se requiere un sedimentador, lo que reduce el tamaño de la instalación y hace que la operación sea independiente de los parámetros del lodo.

• La membrana actúa como una barrera para los sólidos suspendidos, logrando una mayor eficacia de separación (ver Tabla 2).

• El mayor estrés hidrodinámico en biorreactores de membrana reduce el tamaño del fóculo a aproximadamente 30 – 60 μm en MBR internos [3] y a 3.5 μm en MBR externos [4], frente a los 100 μm típicos en sistemas convencionales de fangos activos [5]. Esto conlleva una menor resistencia difu-

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TRATAMIENTO DE AGUAS

sional para que el sustrato alcance los sitios activos dentro del flóculo y una mayor velocidad aparente Sin embargo, la aplicación de los biorreactores de membrana está restringida por los altos costes de operación y mantenimiento asociados con la prevención y eliminación del ensuciamiento de la membrana.

Interacción biorreactor – membrana En sistemas MBR, el biorreactor y la

filtración no pueden ser tratados como unidades individuales e independientes entre sí, ya que se interrelacionan de distintas maneras, como se muestra en la Figura 1.

El empleo de la etapa de filtración final permite que el tratamiento biológico opere con una concentración de biomasa más alta, es decir, con mayores edades de lodo y menores velocidades de crecimiento. Con estas condiciones se consigue que el metabolismo de mantenimiento, donde el sustrato asimilado es sólo empleado

Tabla 2. Valores típicos de diseño de sistemas convencionales de lodos activos y sistemas MBR y de las calidades del efluente obtenido (adaptado de [1, 6, 7]).

Parámetros de operación Parámetro

Lodos activos

MBR

5-15

10 - 25

TRC (d) TRH (h)

4-8

3 - 10

0,2 - 0,4

0,3 - 0,7

1-3

4,5 - 12,5

Lodos activos

MBR

6,5 - 8,5

6,5 - 8,5

DBO5 (mg/l)

< 30

<5

DQO (mg/l)

< 100

< 20

SST (mg/l)

< 100

<5

F/M (kg DBO/ SSV d) SST (g/l)

Calidad del efluente Parámetro pH

Figura 1. Interacciones biorreactor-membrana en MBR(T: temperatura; TRH: tiempo de residencia hidráulico; TRC: tiempo de retención celular; SST: sólidos suspendidos totales; SPE: sustancias poliméricas extracelulares) (adaptado de [2])

para producir la energía necesaria para la supervivencia de la célula, sea más importante que el metabolismo de crecimiento, en el que el sustrato se utiliza para generar nuevas células, lo que se traduce en una menor generación de lodos.

La alta concentración de biomasa alcanzable a causa del empleo de membranas también tiene efecto sobre la reología del medio y la transferencia de oxígeno en el biorreactor.

Así, concentraciones de biomasa altas provocan comportamientos no-newtonianos del medio, con viscosidades aparentes elevadas, lo que dificulta la transferencia de oxígeno al medio y la mezcla [8]. Con el fin de permitir una velocidad de transferencia de oxígeno adecuada, en los biorreactores de membrana de escala industrial se suelen emplear concentraciones de biomasa en torno a los 15 g SST / l [9].

A su vez, la permeabilidad de la membrana está fuertemente influenciada por las características del lodo.

Las células pueden formar una capa en torno a la membrana durante la filtración, e incluso adherirse a ella formando una biopelícula que reduce la permeabilidad, problema que puede verse acrecentado por el depósito de partículas y la adsorción de materiales coloidales. Factores biológicos, como el contenido en nutrientes o la edad del lodo y el nivel de agitación, pueden afectar a la producción de sustancias poliméricas extracelulares (SPE), que son las principales responsables del ensuciamiento en aplicaciones biológicas. Debido al flujo en el interior de los módulos de membrana, el medio está sometido a una mayor agitación en biorreactores de membrana que en los sistemas convencionales de fangos activos, lo que favorece la producción de SPE, dando lugar a una interacción de bucle cerrado (ver Figura 1).

Configuración de la membrana La configuración de la membrana, es decir, la forma física de las membra-

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Ensuciamiento en MBRs para el tratamiento de aguas residuales

Tabla 3. Principales características de las configuraciones de membrana más comunes [12] Configuración

Externa

Internas

Membrana

Tubular

Plana

Fibras huecas

Planas

Fibras huecas

Densidad

Baja

Moderada

Alta

Moderada

Alta

Consumo de energía

Alta

Bajo- moderado

Bajo

Bajo

Bajo

Limpieza

Buena

Moderada

Buena Retrolavado posible

Moderada

Buena-moderada

Comportamiento ante sólidos

Bueno

Moderado

Moderada-pobre

Bueno-moderado

Bueno-moderado

nas y la forma en que se montan y se orientan en la instalación industrial, es crucial a la hora de determinar el rendimiento del MBR. Desde un punto de vista económico, es deseable maximizar la relación entre el área de filtración y el volumen ocupado por las membranas (densidad de empaquetado o área específica de membrana), aunque debe de tenerse en cuenta que una densidad de empaquetado muy alta puede complicar la filtración, debido a la dificultad para generar turbulencia en la superficie de la membrana.

Por lo general, varias membranas individuales se suelen hospedar dentro de una carcasa para formar módulos, que serían los recipientes completos por los que el agua fluye. Según como se disponen las membranas dentro de los módulos, existen tres configuraciones básicas que son adecuadas para su empleo en MBR: módulos de membranas planas, módulos de membranas tubulares y módulos de membranas de fibras huecas (Figura 2 y Tabla 3).

Como su nombre indica, un módulo de membranas planas consiste en el montaje de varias membranas planas, cada una alojada en una caja rectangular que recoge el permeado.

El espacio entre membranas en estos sistemas suele estar entre 6- 7 mm, y por él puede pasar sólo el líquido, con lo que se puede conseguir un control hidrodinámico bueno, o el líquido y el gas procedente de la aireación [10].

Suelen presentar densidades de em-

paquetado moderadas o bajas, y no son retrolavables [11].

Los módulos tubulares resultan de la asociación de numerosas membranas tubulares mono o multicanal. Estos tubos son lineales y rígidos, con un diámetro interno en torno a los 5-10 mm, y la filtración suele ser de dentro hacia fuera. Suelen operar con velocidades del líquido altas para reducir lo depósitos en el interior del tubo [1].

Por último, los módulos de fibras huecas están compuestos de manojos de fibras con un diámetro interno de 1.5-2.5 mm. Estos módulos operan filtrando de fuera hacia dentro para evitar el atascamiento de las fibras. Los

manojos son flexibles, por lo que se pueden configurar a su vez de varias formas, según la que adopten [1].

El mercado de suministradores de módulos de membranas para MBR está dominado por tres empresas: Kubota, GE Zennon y Mitsubishi Rayon Engineering (MRE), que suponen en torno al 90% del mercado total [1].

Los modulos Kubota están formados por membranas planas de microfiltración, con áreas efectivas de filtración de 0.8 o 1.45 m2 por membrana, según el modelo. Cada módulo contiene hasta 400 membranas planas. El tamaño de poro está entre 0.2 y 0.4 mm, aunque la formación de una capa dinámica (torta de filtración)

Figura 2. Configuraciones de membranas más comunes

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permite que opere en el intervalo de la ultrafiltración. El material de la membrana es polietileno clorado, soportado sobre un sustrato de tejido no tejido robusto, cuyos extremos están soldados a una placa. La placa está recorrida por una serie de canales estrechos que colectan el permeado, el cual es extraído por la parte superior del módulo. La filtración es desde fuera hacia dentro por succión o, en muchas ocasiones, por gravedad. La aireación (en torno a 0.29 Nm3/ m2 h) consiste en un sistema de burbuja gruesa situado en la base del módulo.

GE-Zennon es el proveedor de los módulos de fibras huecas ZeeWeed para MBR internos. Estos módulos consisten en miles de fibras huecas de ultrafiltración hechas de fluoruro de polivinilideno, y con un tamaño de poro de 0.04 μm, recubiertas por una malla de tejido para dotarlas de resistencia mecánica. Estas fibras están unidas por los extremos a dos cabezas colectoras, formando módulos con áreas de filtración entre 28 y 32 m2 según el modelo. A su vez,

entre 16 y 48 módulos se agrupan para formar casetes. Estos casetes operan mediante ciclos repetidos de filtración consistentes en un periodo de producción seguidos por cortos periodos de relajación o retrolavado.

Mitsubishi Rayon Engineering (MRE) es el proveedor de los módulos de fibras huecas Steraporesur.

Consiste en fibras de poliestireno de 0.54 mm de diámetro externo y con un grosor de pared de 60-70 μm. El tamaño de poro es 0.4 μm. y cada módulo tiene un área de filtración de 3 m2. Los módulos están montados dentro de un armazón de acero inoxidable, orientados horizontalmente, con un área total de filtración de 210 m2.

En la Tabla 4 se muestran los valores medios de los principales parámetros empleados en plantas piloto equipadas con distintos módulos de membranas comerciales [1]. Como se observa, las membranas planas Kubota presentan la permeabilidad más alta, pero también requieren de aireaciones más intensas.

Tabla 4. Características de las membranas de los principales suministradores mundiales [1] Flujo de permeado

Permeabilidad

Aireación

l/ m2 h

l/m2 h bar

Nm3/m2membrana Nm3/ m3permeado

Kubota

24 ± 11

439 ± 176

0,83 ± 0,31

45 ± 24

GE-Zenon

27 ± 14

207 ± 95

0,44 ± 0,14

19 ± 10

MRE

16 ± 9

123 ± 53

0,41 ± 0,18

32 ± 17

Tecnología

Configuración de los MBR Existen dos configuraciones típicas para los biorreactores de membrana, según la disposición de la membrana (Figura 3).

En los MBR externos, el módulo de filtración se sitúa en el exterior del biorreactor. El lodo activo es recirculado a través de las membranas, y el permeado es extraído mediante una filtración de dentro hacia afuera, empleando generalmente membranas tubulares y velocidades de flujo cruzado altas, entre 1 y 6 m/ s, para prevenir el ensuciamiento. La principal desventaja de la configuración externa tradicional es el elevado consumo energético requerido para mantener la velocidad alta.

En los MBR internos, la membrana se encuentra sumergida dentro de lodo activo, bien directamente dentro del biorreactor o bien en un compartimento del propio reactor (Figuras 3 y 4). En este último caso, más utilizado actualmente, se consigue un mejor control del proceso de filtración y un mayor grado de depuración del agua que alcanza la membrana. Sin embargo, requiere un mayor consumo energético de bombeo y aireación que en el caso de que la membrana esté directamente en contacto con el biorreactor. En los MBR internos se suelen emplear membranas planas o de fibra hueca, aprovechando los esfuerzos cortantes generados por la aireación, generalmente de burbuja gruesa, para reducir el ensuciamiento. La filtración se lleva a cabo aplicando vacío en la cara interna de la membrana, por lo

Figura 3. Configuraciones típicas en biorreactores de membranas

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que la dirección del flujo es de fuera hacia dentro. Las condiciones hidrodinámicas en las membranas planas son más fáciles de controlar que en las membranas de fibras huecas, por lo que son menos sensibles al ensuciamiento. Por su parte, las membranas planas están menos densamente empacadas que las de fibras huecas, y se estima que son un entre un 20 y un 25% más caras [13].

Aunque los MBR internos y externos se suelen diferenciar según la disposición de la membrana, realmente el aspecto clave entre las dos configuraciones es cómo se consigue un esfuerzo cortante elevado a lo largo de la superficie de la membrana, mediante aireación en el primer caso o mediante velocidades altas de flujo cruzado en el segundo. En el caso de MBR anaerobios internos, la reducción del ensuciamiento mediante aireación no es una opción, por lo que se suele recircular el biogás producido. Algunas características de ambas configuraciones se muestran en la Tabla 5. El consumo energético en MBR externos es en torno a diez veces superior al de MBR interno. Por esta razón, la mayoría de los MBR instalados para el tratamiento de aguas urbanas son internos [14]. Sin embargo, pese a su coste, los MBR externos presentan algunas ventajas sobre los internos, como son la limpieza in situ de las membranas, el fácil acceso a los módulos, la posibilidad de ampliar/ reducir el número de módulos operativos, o la posibilidad de optimizar la aireación del biorreactor para obtener coeficientes de transferencia de oxígeno máximos [1] En la práctica, no existe una distinción clara entre MBR internos y externos, ya que es frecuente que exista un compartimento separado para las membranas, con su propio sistema de aireación y de bombeo [15, 16]. En un nuevo enfoque, existe una nueva configuración (airlift-MBR) que, básicamente, consiste en un MBR externo en el que el lodo activo circula a través de membranas tubulares impulsa-

Las condiciones hidrodinámicas en las membranas planas son más fáciles de controlar que en las membranas de fibras huecas, por lo que son menos sensibles al ensuciamiento

Figura 4. Biorreactor de membrana de fibras huecas para el tratamiento de aguas municipales (San Pedro del Pinatar, Murcia): a) sistema de recogida del permeado de una batería de módulos de membranas situado en la parte superior del MBR; b) trampilla de acceso al biorreactor; c) extracción del modulo de filtración sumergido para su limpieza (imágenes proporcionadas por ESAMUR- CADAGUA)

Tabla 5. Características de las posibles configuraciones de biorreactores de membrana (adaptado de [1]) Configuración Posición de la membrana Esfuerzo cortante Presión transmembranar (bar) Tipo de filtración Flujo (l m2/h) Consumo de energía

(kWh/m3)

Externa

Interna

Air-lift

Fuera

Dentro

Fuera

Flujo cruzado

Aireación

Flujo cruzado + aireación

2-6

0,2 - 0,5

0,05 – 0,3

Dentro hacia fuera

Fuera hacia dentro

Dentro hacia fuera

50 – 100

20 – 40

30 – 60

2–5

0,2 – 0,5

0,5 – 0,7

Velocidad de flujo cruzado (m/s)

1–6

0,5

0,3 - 0,5 (liq) 0,3 - 0,5 (gas)

Ensuciamiento

Bajo

Alto

Bajo

Smembrana/ Vbiorreactor

Bajo

Alto

Bajo

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do por una corriente de aire. De esta forma se combinan las ventajas de los MBR externos tradicionales (fácil acceso a las membranas, flujos más altos) con un bajo consumo energético (0.5 kWh/ m3) [17] (Tabla 4).

Ensuciamiento Mecanismos y tipos El ensuciamiento puede ser definido como el conjunto de procesos que provocan una reducción en el rendimiento de la membrana debido a la deposición de sustancias suspendidas o disueltas en su superficie externa, en la boca de los poros o dentro de ellos [18].

En filtración tangencial, existen cinco mecanismos teóricos que contribuyen a la resistencia total a la filtración: • Resistencia de la membrana (Rm): la debida a la propia membrana limpia cuando se filtra agua desmineralizada.

• Bloqueo de poros (Rpb): resistencia causada por sustancias o partículas atascadas en el poro, de tal forma que lo bloquean completamente.

• Estrechamiento de poros (Ra): la resistencia causada por partículas o

Figura 5. Mecanismos de ensuciamiento en biorreactores de membrana

sustancias adsorbidas en la pared del poro, de tal forma que estrechan el canal del poro.

• Resistencia de la torta (Rcl): resistencia causada por el material particulado acumulado en la cara externa de la membrana durante la filtración.

Cuando la membrana está limpia, sólo retiene partículas con un tamaño superior al del poro. A medida que pasa el tiempo, el grosor y densidad de la torta aumenta y retiene partículas cada vez más pequeñas.

• Polarización de concentración (Rcp): la retención de solutos por una membrana puede provocar una diferencia de presión osmótica sobre la membrana. Esto causa un transporte convectivo del solvente del lado del permeado al de la alimentación, requiriéndose una presión transmembranar más alta para mantener el flujo de permeado. Este concepto es importante en aplicaciones de ósmosis inversa; sin embargo, en procesos de microfiltración y ultrafiltración se suele considerar que la polarización de concentración no tiene un efecto significativo en el ensuciamiento de la membrana.

Evidentemente, los mecanismos de ensuciamiento explicados ocurren simultáneamente. De tal forma, de

acuerdo con un modelo de resistencias en serie, se puede expresar la resistencia total de la membrana como la suma de las resistencias individuales (Figura 5).

A su vez, el ensuciamiento en un biorreactor de membrana puede ser subdivido en reversible e irreversible.

El ensuciamiento reversible se define como el ensuciamiento que puede ser eliminado a través de una limpieza física, mientras que el irreversible se refiere a aquel ensuciamiento que requiere de una limpieza química para su eliminación (Figura 6). También es frecuente definir un ensuciamiento irrecuperable como aquel que no se puede eliminar con ningún método de limpieza. En definitiva, es este último el que define la vida útil de la membrana, aparte de otras formas de daño. Dado que el ensuciamiento irrecuperable es un proceso inevitable y gradual, a veces es considerado más como una depreciación de la membrana que como una forma de ensuciamiento.

Los ensuciamientos reversible e irreversible vienen determinados realmente por la tenacidad con la que la suciedad se une a la membrana. Los biorreactores de membrana se distinguen de otros procesos de filtración de agua por la alta concentración de sólidos con tamaños divergentes pre-

Figura 6. Ensuciamiento reversible, irreversible e irrecuperable

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Ensuciamiento en MBRs para el tratamiento de aguas residuales

sentes en el medio que dan lugar a la formación de una torta de filtración, siendo éste el mecanismo dominante de ensuciamiento durante las etapas iniciales [19]. Dado que la torta no está fuertemente unida a la membrana, da lugar a un ensuciamiento reversible que puede ser eliminada fácilmente, aumentando el esfuerzo cortante en la superficie de la membrana, bien sea aumentando la aireación (MBR internos) o la velocidad tangencial de la alimentación (MBR externos).

A largo plazo se producen otros mecanismos de ensuciamiento conjuntamente con la formación de la torta. Por ejemplo, las sustancias pueden adherirse con mayor intensidad a la superficie de la membrana o a los poros, causando su estrechamiento y bloqueo y haciendo necesaria una etapa de limpieza química. Así, los ensuciamientos reversible, irreversible e irrecuperable, se producen a distintas escalas de tiempo (Tabla 6).

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Dado que la torta no está fuertemente unida a la membrana, da lugar a un ensuciamiento reversible que puede ser eliminada fácilmente, aumentando el esfuerzo cortante en la superficie de la membrana

Figura 7. Evolución de la presión transmembranar en un MBR que opera a flujo constante (adaptada de [1, 19, 20])

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TRATAMIENTO DE AGUAS

Tabla 6. Tipos de ensuciamiento (adaptado de [20]) Velocidad (mbar/ min)

Intervalo de tiempos

Limpieza

Reversible

0,1 – 1

10 minutos

Física

Irreversible

0,001 – 0,1

Semanas, meses

Química

0,0001 – 0,001

Varios años

Imposible

Ensuciamiento

Irrecuperable

Figura 8. Evolución del ensuciamiento (adaptado de [21])

Durante la filtración, el aumento de la presión transmembranar es debido principalmente a la formación de la torta. Tras un corto periodo de operación, la torta puede ser eliminada mediante una limpieza física. Sin embargo, a largo plazo la limpieza mecánica no es capaz de recuperar la presión transmembranar inicial, por lo que va aumentando tras cada ciclo de filtración y limpieza.

En el momento que la presión transmembranar tras la limpieza física supera un valor umbral, se hace necesaria una limpieza química. Sin embargo, como consecuencia del ensuciamiento irrecuperable, la limpieza química tampoco evita el aumento gradual de la presión transmembranar a lo largo de un periodo de años. El aumento de la presión transmembranar en la Figura 7 durante la filtración está basada en la suposición de una velocidad de ensuciamiento estable a largo del tiempo y constante en todos los ciclos, algo que se ha comprobado experimentalmente que no suele cumplirse en sistemas reales [21], donde se pueden distinguir tres etapas (Figura 8):

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ensuciamiento MBR.indd 36

• Un aumento rápido de la presión transmembranar durante un periodo de tiempo corto, como resultado de la interacción directa entre la superficie de la membrana y los constituyentes de la alimentación. Los mecanismos de ensuciamiento principal durante esa etapa son el bloqueo de poro y el estrechamiento de poro por adsorción, por lo que suele considerarse como ensuciamiento irreversible [22]. Esta primera etapa ha demostrado ser independiente del flujo y de los esfuerzos cortantes en la superficie de la membrana [21, 22] . Además, su contribución al ensuciamiento total una vez que la filtración comienza es muy bajo [23] y depende de la distribución de poros de la membrana, de las características químicas de la superficie de la membrana y de su hidrofobicidad [21]. Además, los flóculos pueden depositarse temporalmente en la superficie de la membrana y rodar y deslizarse por ella, dejando un rastro de pequeños flóculos y de material polimérico extracelular, que permiten a su vez que la biomasa

cercana se una más fácilmente a la superficie para colonizarla y contribuir con ello a la segunda etapa [21].

• Un aumento lento de la presión transmembrana (entre 2x10-4 y 6x10-1 kPa/ h) durante un periodo de tiempo largo (entre 48 y 1200 h), que comienza cuando la superficie de la membrana está prácticamente cubierta por material polimérico extracelular, lo que promueve la fijación de partículas y material coloidal, provocando la formación de la torta [13]. Durante esta etapa, el bloqueo y estrechamiento de los poros puede darse también en cierta extensión. El ensuciamiento suele estar distribuido sobre la superficie de forma más o menos homogénea. Sin embargo, con el paso del tiempo, y debido a una distribución no homogénea de los esfuerzos cortantes, aparece una distribución irregular del ensuciamiento.

• Un aumento repentino de la presión transmembrana, que se achaca a varias causas: 1.- Con poros o regiones de la membrana más sucias que otras, el flujo de permeado en esas zonas disminuye. Como consecuencia, el flujo de permeado total (constante) se distribuye a las áreas menos sucias, por lo que su flujo local aumenta. En estas condiciones, el ensuciamiento aumenta rápidamente, aproximadamente de forma exponencial con el flujo [24, 25].

2.- Existe una presión crítica por encima de la cual se produce el colapso o coagulación de la base de la torta de filtración, lo que genera una capa

En procesos de microfiltración y ultrafiltración para el tratamiento de aguas, el bioensuciamiento es el principal problema, ya que los flóculos son mucho mayores que el tamaño de poro de la membrana

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Ensuciamiento en MBRs para el tratamiento de aguas residuales

fina, densa y poco permeable, en la superficie de la membrana [26].

3.- La porosidad de la torta decrece gradualmente debido a la filtración y a la deposición de materiales dentro de la torta. Al alcanzar unas condiciones críticas, la porosidad es tan baja que la resistencia de la torta aumenta rápidamente [27].

4.- Debido a la pobre transferencia de oxígeno en la torta, las células presentes en la parte interna de la torta pueden morir, liberando al medio una gran cantidad de sustancias poliméricas extracelulares que reducen la permeabilidad [28].

Agentes de ensuciamiento Desde el punto de la composición, el ensuciamiento puede clasificarse en tres grandes categorías: 1.- Bioensuciamiento: se refiere al depósito, crecimiento y metabolismo de bacterias y/o flóculos en las mem-

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branas [29]. En procesos de microfiltración y ultrafiltración para el tratamiento de aguas, el bioensuciamiento es el principal problema, ya que los flóculos son mucho mayores que el tamaño de poro de la membrana. El bioensuciamiento puede comenzar con el depósito de células individuales en la superficie de la membrana, tras lo cual se multiplican y forman una biopelícula. Está generalmente aceptado el importante papel que las sustancias extracelulares excretadas por las bacterias juegan en el bioensuciamiento [30]. Por otra parte, se ha comprobado que las comunidades microbianas presentes en la biopelícula son diferentes a las encontradas en suspensión, ya que se produce un depósito selectivo en función a la capacidad de cada bacteria para adherirse a la superficie [31]. A su vez, la estructura de la comunidad microbiana adherida puede cambiar con el tiempo, debido a condiciones anóxicas en el interior de la biopelícula.

Figura 9. Distribución espacial de los componentes del ensuciamiento en la torta de filtración (adaptado de [32])

2.- Ensuciamiento orgánico: se refiere al depósito de biopolímeros (principalmente proteínas y polisacáridos) en las membranas. Debido a sus pequeños tamaños, se pueden depositar fácilmente en el interior de las membranas. El ensuciamiento orgánico es más difícil de limpiar que el bioensuciamiento. Además,

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TRATAMIENTO DE AGUAS

la distribución del ensuciamiento orgánico en la torta de filtración no es uniforme (Figura 9). Así, la capa externa suele ser porosa y estar formada por la acumulación de flóculos (bioensuciamiento), la capa intermedia está formada tanto por agregados microbianos como por biopolímeros (ensuciamiento orgánico) y es rica en polisacáridos, y en la capa inferior predominan los biopolímeros, principalmente proteínas [32].

3.- Ensuciamiento inorgánico: se refiere al ensuciamiento causado por compuestos inorgánicos. Un gran número de aniones y cationes, como Ca2+, Mg2+, Al3+, Fe3+, CO32-, SO42-, PO43- o OH-, están presentes en los sistemas de tratamiento de aguas y pueden precipitar si superan el valor de saturación, algo que puede ocurrir en casos en que la polarización de membrana sea alta (generalmente en procesos de ósmosis inversa). Además, la aireación y el CO2 producido por los microorganismos pueden provocar la formación de carbonatos insolubles y variar el pH del medio [33].

Por otra parte, los biopolímeros contienen grupos con carga negativa que pueden capturar iones metálicos del medio. En algunos casos el calcio y los grupos funcionales ácidos pueden formar complejos y construir una capa densa o gelatinosa que acelere el aumento de presión transmembranar.

Además, los metales iónicos son atrapados por los biopolímeros presentes en la torta de filtración y son claves en la estabilidad de los agregados microbianos que constituyen el bioensuciamiento [34].

Conclusiones En el tratamiento de aguas residuales los biorreactores de membrana son una tecnología capaz de competir con los sistemas convencionales de fangos activos, ya que permiten obtener un efluente de alta calidad y presentan una gran versatilidad de diseño, tanto en la configuración del proceso global (interna, externa o airlift) como en el módulo de filtración

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(membranas planas, tubulares y de fibras huecas). Sin embargo, un correcto conocimiento de los mecanismos y componentes del ensuciamiento es necesario como paso previo para la correcta operación y mantenimiento de los biorreactores de membrana.

El ensuciamiento es provocado por el depósito e interacción de flóculos, biopolímeros orgánicos y sales en la superficie y/o interior de los poros de la membrana, y ocasiona un aumento de la presión transmembranar, obligando a la realización de limpiezas periódicas y aumentando los costes de operación y mantenimiento. El tipo de ensuciamiento (reversible, irreversible e irrecuperable, según la dificultad para eliminarlo) condiciona los protocolos de operación, así como la vida útil de la membrana.

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MEDIOAMBIENTE

Arranque de un digestor anaerobio tubular vertical Para la depuración de aguas residuales con obtención de biogás El estudio consistió en la puesta en marcha de un nuevo reactor a escala de laboratorio para depurar en anaerobiosis un sustrato líquido de elevada DQO, obteniéndose efluente depurado y biogás. La eficacia depuradora en la fase de arranque (60% de sustrato eliminado) puede aumentar en régimen estacionario tras hallar valores óptimos para las condiciones ambientales. La eficacia de la metanogénesis bacteriana fue escasa, ya que la tasa de producción de biogás por unidad de sustrato degradado fue solo del 18 % de la máxima producción teórica.

G. Riesco Muñoz Dpto. de Ingeniería Agroforestal (Universidad de Santiago de Compostela). Escuela Politécnica Superior de Lugo

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La digestión anaerobia es un proceso biológico en el que la materia orgánica es asimilada, en ausencia de oxígeno, por microorganismos específicos que emplean una pequeña parte de la materia orgánica en la síntesis de nuevos microorganismos, sufriendo el resto un proceso de oxidación hasta los productos finales, que principalmente son anhídrido carbónico, metano y agua [4]. Un digestor anaerobio crea y mantiene artificialmente condiciones favorables para esta actividad microbiana.

En los años 80 tuvieron gran desarrollo en Europa los digestores anaerobios para usos agrícolas, muy ventajosos en el tratamiento de efluentes altamente cargados, como son muchos residuos agropecuarios, para los que la opción aerobia exige instalaciones de tamaño no competitivo y la pérdida de la fuente de energía que supone el metano producido en anaerobiosis. En la actualidad la digestión anaerobia se aplica también al tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales no agroalimentarias, como alternativa al proceso aerobio convencional.

El desarrollo de nuevos sistemas de tratamiento biológico de aguas residuales requiere la modelización de digestores en los que analizar el flujo de líquido y su influencia en las características de los agregados bacterianos responsables de la depuración. El análisis sólo es fiable en dispositivos con gran similitud geométrica a la configuración de reactor deseada [1, 15].

Los digestores tubulares continuos se analizan asimilándolos al modelo ideal más afín, que es el de flujo en pistón, según el cual ningún elemento del fluido sobrepasa o se mezcla con cualquier otro elemento situado antes o después a lo largo de la trayectoria del flujo, aunque en dirección normal a éste puede haber mezcla o difusión [18]. El tiempo de residencia o retención en el reactor

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mente pero altamente cargados en materia orgánica, procedentes de la gelatinización industrial de la nitrocelulosa.

es el mismo para todos los elementos del fluido [1, 15], y coincide con el tiempo de paso del fluido a través del digestor. Debido a la difusión longitudinal (molecular o turbulenta), en la práctica es difícil obtener el régimen teórico de flujo en pistón, que reduce el tiempo de residencia medio e incrementa la dispersión de tiempos de residencia.

En el presente trabajo se expone el diseño y prueba a escala de laboratorio de un digestor tubular continuo patentado [10], que se ha probado en el tratamiento de los efluentes, muy simples química-

Materiales y métodos Material El sistema completo de digestión anaerobia estuvo compuesto por el digestor, el circuito de calefacción del digestor, el sistema de alimentación y el sistema de recogida de gases. La experimentación ha consistido en la puesta a punto y arranque del digestor hasta conducirlo al régimen estacionario, empleando

Figura 1. Sistema de alimentación y efluentes

Tabla 1. Características geométricas principales del digestor tubular anaerobio Tramos (listados en la dirección del flujo)

V (cm3)

%V

S (cm2)

Cono inferior

951,6

14

95,16

802,8

0,84

Seis tubos ascendentes

452,4

6

3,01

2.261,9

4,99

Tubo descendente

811,0

12

5,27

2.567,3

3,16

Tubo ascendente

2.175,6

31

14,70

6.230,4

2,86

Decantador

2.544,0

37

242,30

372,7

0,15

Total

6.934,6

100

12.235,1

1,76

Sup (cm2) Se (cm2/cm3)

V = capacidad %V = capacidad en porcentaje respecto del total S = sección transversal útil Sup = superficie mojada Se = Sup/V, superficie específica.

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Arranque de un digestor anaerobiO tubular vertical

Figura 2. Sistema de calefacción

soluciones de etanol en agua como sustrato a digerir.

El digestor es una columna vertical (Figura 1) de unos 7 litros de capacidad (Tabla 1), con calefacción por camisa de agua caliente (36 ºC) procedente de un depósito termostatado de 22 litros con termostato de inmersión de 1.000 W. Para la circulación del agua de calefacción a través de la camisa se dispuso una bomba centrífuga de 22 W y caudal fijo, con una renovación teórica del agua cada 22,5 min (Figura 2). La camisa rodea la columna de digestión y contacta con la base cónica. Para mejorar la decantabilidad de los lodos, entre la masa de agua caliente y la base del decantador hay una capa de aire que aísla y permite que en el decantador la temperatura de trabajo sea inferior a la de digestión.

La alimentación se realizó por la parte inferior del digestor con caudal semicontinuo (fijo a intervalos) mediante una bomba de membrana de 35 W y caudal variable entre 0 y 0,8 l/min (Figura 1). Un temporizador electrónico regulaba los periodos de bombeo y de parada del régimen semicontinuo.

Para la construcción del digestor (Figura 3) se empleó metacrilato (tubos y placas de dimensiones co-

merciales), además de otros materiales auxiliares para las juntas (goma blanda, goma corcho y silicona).

Para las conducciones exteriores al digestor se emplearon tubos de goma de 5 y 6 mm, asegurados con abrazaderas metálicas.

Figura 3. Configuración del reactor y flujos principales de materia. Vistas en alzado y en planta

Métodos de análisis Los valores de las variables que definen el estado químico del sistema se determinaron sobre muestras del influente, del efluente y de un punto intermedio del digestor correspondiente al 23% del tiempo de retención, para comprobar los perfiles de concentración decreciente de sustrato y microorganismos en la dirección del flujo, propios del flujo de pistón al que se asimila el digestor [4].

Para la medición de las variables operativas y de control se emplearon métodos de análisis recopilados por Eaton (2005) [7]. La alcalinidad se determinó por valoración con ácido sulfúrico y heliantina como indicador. En la medición del pH se empleó pH-metro y electrodo. Como sólidos orgánicos en suspensión, se consideraron los volátiles a 550ºC; y como sólidos inorgánicos, los fijos a dicha temperatura. La determinación se efectuó sobre cinco muestras por medición, tras desecación en estufa a 103ºC, pesada e introducción en horno a 550ºC durante dos horas. Los valores se expresaron en miligramos por litro y en porcentaje de entrada o de salida. La materia orgánica del agua residual se estimó a través de la concentración de sólidos volátiles, y también mediante la DQO, parámetro de control más eficaz, preciso y rápido de obtener por el método del dicromato, con microdigestión en bloque termostático a 150ºC con cuatro muestras y un vial en blanco. El resultado se expresó en miligramos por litro de O2. La concentración de ácidos volátiles, expresada en miligramos por litro de ácido acético, se determinó por titulación con hidróxido sódico (NaOH), y fenolftaleína como indicador, del destilado de la muestra diluida en ácido sulfúrico y agua desionizada.

Para la recogida y medición del volumen de gas producido en el digestor se empleó un gasómetro constituido por dos tubos verticales

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Figura 4. Gasómetro

comunicados por la base y parcialmente llenos con una disolución acuosa al 10% en peso de ácido sulfúrico, saturado de cloruro sódico y con heliantina como colorante (Figura 4). Con dicha solución se evita que el anhídrido carbónico contenido en el biogás se disuelva en el líquido del gasómetro [2, 3].

Uno de los tubos (A) está graduado y comunica con el colector. El frasco de expansión (B), abierto a la atmósfera, equilibra la presión del gas y la atmosférica. La determinación del volumen de gas se realizó igualando el nivel del frasco de expansión con el del tubo de medida. La lectura del nivel sobre la escala es el volumen de gas a presión atmosférica y temperatura ambiente. Para referir dicho volumen de gas a las condiciones de referencia (una atmósfera de presión y 25ºC de temperatura) se usó la ecuación de los gases ideales.

Resultados y discusión Diseño y funcionamiento del digestor La columna de digestión es un circuito de conductos tubulares que en escaso volumen incluye varios conductos de flujo ascendente y descendente (Figura 3). Detalles adicionales sobre la configuración del reactor, cuyo diseño está patentado, pueden consultarse en Guerrero Villarroel et al. (1991) [10].

El caudal influente es alimentado al reactor a través de un depósito inferior cónico de lodos (A, en la Figura 3), en el que se inicia la actividad me-

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tanogénica. El tubo central (B) conduce el biogás producido al colector (C) situado en la parte superior. Existe agitación de la masa microbiana en el depósito cónico debido a la entrada del influente. El líquido asciende a través de seis tubos circulares (D), arrastrando hasta cierta altura parte de los agregados bacterianos.

Los tubos están abiertos superiormente, por lo que el gas asciende al colector C y el líquido rebosante desciende por la conducción central (E). Al final del tramo descendente se invierte el sentido del flujo y se produce un cierto grado de intermezcla, lo que en parte reduce el carácter de flujo prácticamente en pistón que la corriente ha llevado hasta este punto. El flujo ascensional que sigue tiene lugar en un conducto con sección en corona circular (F). La salida del líquido al tanque de decantación (H) se produce por rebose. El aumento progresivo de la sección a lo largo del recorrido del flujo (Tabla 1) supone la reducción de la velocidad media del líquido, de modo que en el último tramo ascendente la velocidad de sedimentación de los aglomerados bacterianos no es compensada por una suficiente velocidad ascensional de líquido, con lo que la biomasa sedimenta en la zona de inversión del sentido de flujo. Esta sedimentación lleva a reducir la porosidad de la masa microbiana, reduciéndose la transferencia de materia y, por tanto, la eficacia del sistema. Para mantener una biomasa eficaz en suspensión se necesitó una acción exterior periódica de agitación hidráulica por medio de dos tubos (I) de pequeña sección.

El decantador (H) evita que salga del sistema la biomasa arrastrada con el flujo (en suspensión o como agregados bacterianos adheridos a burbujas de biogás). Para lograr la sedimentación adecuada de lodos se le dio al decantador un volumen (Tabla 1) que permitiera un tiempo de residencia suficiente.

El colector de biogás cierra superiormente la columna de digestión

y evita el escape del gas resultante de la digestión. El colector conecta con el gasómetro, del que se purga el biogás (Figura 4).

Se aplicaron bajos tiempos de retención hidráulica para conseguir un equipo poco voluminoso, procurando altos tiempos de retención celular, para aumentar la eficacia depuradora del sistema. Para elevar el tiempo de retención celular se pretendía favorecer la sedimentación de agregados bacterianos, lo cual es difícil en digestores tubulares, por lo que se acudió a un infrecuente modelo vertical sin agitación mecánica [5]. Las altas densidades de biomasa llevan a la formación de aglomerados de microorganismos, más resistentes a ser arrastrados [11]. Para soportar el lavado con el flujo, la alternativa a la formación de agregados bacterianos fácilmente sedimentables es la formación de biopelículas adheridas a las superficies interiores del digestor [1, 17]. En este diseño se ha optado por favorecer la formación de agregados bacterianos, puesto que la formación de biopelículas sobre el metacrilato es mínima y la superficie específica disponible es insuficiente (Tabla 1). No se utilizó recirculación, ya que la sedimentación de lodos era suficiente y no se produjo un fuerte arrastre de biomasa con el efluente [20].

Fase de arranque El digestor termostatado se inoculó con lodos procedentes de digestores anaerobios de una estación depuradora municipal. La alimentación del digestor se inició a baja carga, aumentándola de manera gradual hasta el valor de diseño [12, 14]. La débil actividad metanogénica del lodo recién inoculado y la ausencia de agregación de las especies bacterianas hacen que la fase de arranque sea la más lenta y delicada en la puesta en marcha de un digestor anaerobio, siendo necesaria una vigilancia exhaustiva de las variables de control, especialmente en digestores tubulares continuos.

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ARRANQUE DE UN DIGESTOR ANAEROBIO TUBULAR VERTICAL

Tabla 2. Comportamiento del digestor en la fase de arranque frente a dos niveles de VCO VCO

C

Q

θh

q

ρ

c

SV

1,962

1,0,0

0,865

8,02

412

59

51,3

600

0,981

0,5

0,865

8,02

220

35

92,3

VCO = velocidad de carga orgánica en Kg DQO/m3/día C = concentración del sustrato en porcentaje Q = caudal en l/día θh = tiempo de retención hidráulica en días q = caudal de biogás producido en ml/día ρ = eficacia en la eliminación de DQO, en porcentaje c = eficacia de la conversión de DQO a biogás, en l/Kg SV = sólidos volátiles, en miligramos por litro

Variables operativas

Para probar la eficacia del digestor se eligió un experimento consistente en la degradación anaerobia de un sustrato orgánico a dos niveles de concentración y con temperaturas en el rango mesófilo. El sustrato empleado en la alimentación fue sintético, etanol (CH3CH2OH) disuelto en agua, que es el efluente resultante de la

gelatinización industrial de la nitrocelulosa. La concentración empleada de etanol fue de 0,5 y 1% en agua. La concentración del efluente en la industria llega al 4%, por lo que en un ensayo futuro se aumentaría gradualmente la velocidad de carga orgánica.

La concentración del influente al 0,5% de etanol en agua es de 7.872 mg O2/l DQO, que es el 96% del va-

lor teórico obtenido mediante cálculo estequiométrico. Para un nivel tan alto de carga orgánica, superior a 1.200 mg O2/l DQO, la digestión anaerobia es más eficaz energéticamente que la digestión aerobia [21].

Para prevenir limitaciones a la actividad microbiana por falta de nutrientes, se adicionó urea (NH2)2CO y fosfato monoamónico H2PO4NH4 en la proporción DQO: N:P igual a 97:5,5:1, aunque Mackie y Bryant (1995) [16] recomiendan una solución sin nitrógeno ni azufre para el arranque. Se neutralizó el pH de la alimentación con 1,5 g/l de bicarbonato sódico NAHCO3 [19], ya que las sobrecargas acidifican y desestabilizan el sistema [9] por acumulación de propionato, isobutirato, isovalerato, 2-metilbutirato y valerato [16].

Se ha mantenido una temperatura de 36ºC en la fase de digestión, dejando a temperatura ambiente (media de 18ºC) la fase de decantación, que es

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MEDIOAMBIENTe

lo más eficaz a pesar de que en digestores tubulares una progresión de temperaturas a lo largo de la trayectoria del fluido puede convenir más que el óptimo isotérmico [21]. La isotermia del digestor la garantizan los altos tiempos de retención.

La elevada concentración de biomasa puede reducir la transferencia de materia entre fases, necesaria para hacer más eficaz la biodigestión, por lo que hay que agitar [14, 11] ligeramente para no destruir agregados bacterianos [14]. En este caso la agitación fue periódica e hidráulica, ocasionada por la entrada de alimentación fresca al digestor.

El caudal medio aplicado, por tratarse de una alimentación semicontinua, fue de 0,865 l/día. El tiempo de retención hidráulica correspondiente fue de 8,02 días, que para una DQO de 8.243 mg O2/l supone una velocidad de carga orgánica (VCO) de 0,981 Kg DQO/m3/día.

El tiempo de residencia real fue aproximadamente un día inferior al tiempo de retención hidráulica, debido a que el flujo en pistón no es perfecto y se produce algo de turbulencia y cierta difusión longitudinal en la dirección del flujo.

Variables de control

En la fase de arranque el valor de ciertas variables de control (pH, alcalinidad, concentración de ácidos volátiles) indican si la población microbiana en crecimiento se constituye en un ecosistema estable o, por el contrario, un grupo microbiano prevalece y anula el equilibrio [6]. La alcalinidad es, junto a la concentración de CO2, el más sensible indicador de la marcha del proceso, en tanto que el pH es la respuesta al comportamiento de aquellos. El peligro más importante es la desestabilización por acidificación del reactor. Durante el arranque el rendimiento sólo indica que en el digestor se está implantando una masa microbiana en crecimiento. El rendimiento es la respuesta final del sistema ante los factores que lo con-

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dicionan, y se mide como: - Porcentaje de DQO eliminada respecto de la DQO del influente (r).

- Eficacia en la conversión de DQO a biogás, como producción de biogás por unidad de materia orgánica digerida (c) [14].

El primero es indicador de la eficacia depuradora, y el segundo es indicador de la metanogénesis [23].

La eliminación de DQO fue de un 59%, muy aceptable para el arranque con concentraciones de etanol del 1%. Con concentraciones de etanol del 0,5%, aumentó la eficacia de la eliminación al 63%, aunque en análisis posteriores se redujo al 35% (Tabla 2).

La producción de biogás fue muy variable, lo cual es característico de los reactores tubulares sin recirculación, lo que se añade a la inestabilidad propia de la fase de arranque. El valor medio fue de 220 ml/día para concentraciones de entrada del etanol del 0,5% (92,3 l biogás/Kg de DQO) y 51,3 l biogás/Kg DQO eliminado para el 1% de alimentación.

Por lo tanto, reduciendo la VCO del 1 al 0,5%, la eliminación de materia orgánica se reduce, pero la eficacia de las bacterias metanogénicas en la conversión de la materia orgánica casi se duplica, si bien es aún muy inferior al máximo teórico de producción de biogás, que para este sustrato es de 509 l biogás/Kg DQO [21]. La fracción de metano en el biogás se ha estimado en un 67,5%, mediante cálculo estequiométrico, en función del número de oxidación medio del carbono para el etanol.

El pH se mantuvo en torno a 7,5, con leves oscilaciones dependientes de los cambios de alimentación, hasta llegar a valores de pH 9 en el interior del digestor. La alcalinidad aumentó, junto con el pH, hasta valores de 2.000 mg/l de CaCO3. Junto a lo anterior, se produjo la práctica desaparición de los ácidos volátiles, aunque al inicio aumentó fuertemente su concentración, debido a que en

el arranque las bacterias acidogénicas se reproducen a una velocidad muy superior a las bacterias metanogénicas, que son las encargadas de consumir los ácidos volátiles generados por las anteriores [3, 4, 5]. En definitiva, las condiciones de pH se volvieron adversas para la existencia de una actividad microbiana estable.

Se comprobó que el decantador de sólidos está infradimensionado, puesto que no se ha producido una estratificación en capa sobrenadante y capa sedimentada, habiendo un arrastre importante de la biomasa más difícilmente sedimentable, tal como se observa en los valores de concentración de sólidos volátiles en el efluente (Tabla 2).

Conclusiones La especial configuración geométrica del digestor hace difícil el acceso a la toma de muestras de su interior, siendo éste un aspecto importante para conocer el estado químico en cada punto de la trayectoria del flujo.

Por ello, son necesarios más puntos intermedios de muestreo. Es adecuada la construcción con un material transparente para posibilitar las observaciones del interior, dotando así al digestor de una función didáctica.

La reducción de la VCO hace bajar el porcentaje de eliminación de materia orgánica, pero aumenta la eficacia de las bacterias metanogénicas en la conversión de materia orgánica. Con respecto al estado químico del sistema y su reflejo en la calidad de la depuración, la VCO de 0,981 Kg DQO/m3/día es aceptable en el arranque, mejor con caudales altos para favorecer la agitación de la biomasa celular. Por otra parte, la isotermia del digestor está prácticamente garantizada para aumentos de caudal futuros, puesto que se parte de caudales muy bajos y un diseño de sistema de calefacción eficaz. Los equipos de bombeo por membrana son poco eficientes en esta aplicación, a lo que se añade la baja potencia de bombeo instalada.

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Arranque de un digestor anaerobiO tubular vertical

La eficacia depuradora en el arranque fue del 59%, por lo que cabe esperar valores más altos en régimen estacionario. La actividad degradatoria ha sido más destacada en las primeras fases del recorrido de la alimentación, con elevada sedimentación.

En un trabajo posterior procede ensayar el digestor para diferentes condiciones de las variables operativas, a fin de encontrar sus valores óptimos. En particular, debería aumentarse la velocidad de carga orgánica por reducción del tiempo de retención hidráulica o por aumento de la concentración del sustrato a diferentes valores de temperatura, a fin de aproximarse a las características usuales del efluente en la industria.

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MA

MEDIOAMBIENTE

Estrategias de actuación para la eliminación de NOx Tanto las plantas de combustión como los vehículos pueden equiparse con tecnología de control de emisiones que consiguen eliminar en un 90%, e incluso más, las emisiones de los denominados NOx. Se identifican dos tipos de medidas: técnicas, que implican la aplicación de medios tecnológicos, y estructurales, que suponen un uso más eficiente de la energía. Sin embargo, es difícil establecer una separación entre ambas estrategias y, en la mayoría de los casos, resulta más rentable la combinación de ambas, tanto desde el punto de vista medioambiental como desde el económico. Otra medida sería la sustitución total o parcial de la energía fósil por otras fuentes renovables, biocarburantes de mayor eficiencia energética, y con menor repercusión desde el punto de vista de las emisiones. En este trabajo se realiza una revisión de las distintas estrategias tecnológicas encaminadas a la reducción de los NOx, procedentes tanto de fuentes estacionarias como fuentes móviles.

M. A. Larrubia, C. Herrera, M. Cortés-Reyes, L. J. Alemany Dep. de Ingeniería Química, Facultad de Ciencias, Universidad de Málaga

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Estrategias de actuación para la eliminación de NOx

Una de las principales causas de la contaminación del medio ambiente son las emisiones de los óxidos de nitrógeno, denominados globalmente NOx. Estas emisiones ocurren de forma masiva, vertiéndose a la atmósfera cada año más de 30 millones de toneladas, y son los causantes de problemas tales como el “smog” fotoquímico, la lluvia ácida y la destrucción de la capa de ozono. Estos NOx engloban fundamentalmente tres óxidos estables en fase gas a temperatura ambiente o temperaturas elevadas y bajas presiones parciales: el óxido nítrico (NO), el óxido nitroso (N2O) y el dióxido de nitrógeno (NO2); siendo una de las principales causas los compuestos nitrogenados contenidos en los combustibles fósiles, cuya oxotransformación da lugar a la emisión de estos compuestos. Estrictamente, el conjunto NO y NO2 es denominado NOx, y sus emisiones están reguladas. Las emisiones de N2O aún no están reguladas; sin embargo, está implicado en la destrucción de la capa de ozono estratosférico y es responsable, en cierta medida, del preocupante calentamiento global o efecto invernadero, por lo que se espera que en corto período de tiempo sus emisiones se encuentren también sujetas a medidas de control. En las últimas décadas se ha realizado un significativo esfuerzo para desarrollar procesos y tecnologías que limiten tales emisiones [1-6], con una legislación ciertamente más restrictiva, aplicables tanto a fuentes estacionarias de emisión como a fuentes móviles.

Aspectos generales de la formación, descomposición y reducción de NOx. Termodinámica

ΔHº298 = 180’6 kJ/mol

(1)

Es desfavorable termodinámicamente. La proporción de NO formado se modifica desde un centenar de partes por millón a unas miles cuando la temperatura es próxima a 1.000ºC o supera este valor. Sin embargo, la contribución a la formación de NO por oxidación de compuestos nitrogenados, tales como NH3 (2) o amidas, es un proceso favorecido a baja temperatura.

2NH3 + 5/2O2 → 2NO + 3H2O

ΔHº298 = -452 kJ/mol

CH* + N2 → HCN + N*

(3)

CH2* + N2 → HCN + NH*

(4)

C + N2 → CN + N*

(5)

Estas especies pueden sufrir un ulterior proceso de oxidación, dando NO2, cuya proporción se puede establecer a partir del equilibrio descrito por la ecuación (6). Dado el carácter de este proceso, se establece que a baja temperatura se favorece la formación de NO2, por lo que el NO, inicialmente, será la especie mayoritaria que se encuentra en la salida de los humos, aunque la proporción varía según la temperatura. Sin embargo, esta reacción de formación de NO2 a partir de NO está limitada cinéticamente.

NO + 1/2O2 ↔ NO2

ΔHº298 = -113 kJ/mol

(2)

La contribución a la cantidad de NOx en la emisión depende también de la cantidad de compuestos con nitrógeno contenido en el combustible, siendo ciertamente variable dependiendo del origen y tipo del combustible (líquido: gasolinas, gasóleos o fuelóleos; sólido: carbón o biomasa).

Una tercera vía, más compleja y que contribuye en menor extensión, involucra a la molécula de nitrógeno y a la

(6)

El NO también puede ser convertido a N2O, según se indica por la ecuación (7), favorecido a temperatura relativamente baja; siendo ésta la razón de que el N2O pueda ser considerado un intermedio en la formación de NO a alta temperatura.

2NO ↔ N2O+ 1/2O2

Se distinguen tres rutas para describir la formación del óxido nítrico durante el proceso de combustión según la procedencia: i) NO-térmico (thermal NO); ii) NO-instantáneo (NO-prompt) y iii) NO-combustible (NO-fuel).

El proceso de formación del NO-térmico a partir de los componentes del aire se representa mediante la ecuación (1).

N2 + O2 ↔ 2NO

presencia de especies radicalarias (3, 4 y 5) que favorecen la formación de HCN, y especies N* intermedias que son responsables de la formación de NO-prompt.

ΔHº298 = -99kJ/mol

(7)

La presencia de NO2 y N2O puede ser consecuencia de que el NO sufra un proceso de desproporción, tal y como se refleja por la ecuación (8).

3NO ↔ N2O + NO2

ΔHº298 = -155kJ/mol

(8)

La formación de N2O, que como se conoce se trata de una molécula más estable que el NO a baja temperatura, puede proceder de otros procesos de oxidación secundarios, que son también termodinámicamente favorecidos a baja temperatura, de compuestos nitrogenados, como el amoníaco, tal y como se indica mediante las ecuaciones (9 y 10).

4NH3 + 4O2 → 2N2O + 6H2O

ΔHº298 = -1103 kJ/mol

4NH3 + 4NO + 3O2 → 4N2O + 6H2O

(9) (10)

Una de las alternativas en el abatimiento de estas moléculas es su mineralización mediante descomposición de forma directa [(11), inversa 1, y (12)], siendo procesos favorecidos a baja temperatura; sin embargo, están limitados cinéticamente y se mantienen líneas de investigación que promueven catalíticamente este proceso [7-9].

NO ↔ 1/2N2 + 1/2 O2

ΔHº298 = -90’3 kJ/mol

(11)

N2O ↔ N2 + 1/2O2

ΔHº298 = -82 kJ/mol

(12)

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medioambiente

Figura 1. Contribución de los distintos sectores en la emisión de NOx

También la mineralización directa, para el caso de la molécula de NO, mediante el empleo de agentes reductores externos (13 a 16), puede ser efectiva; sin embargo, necesitan la presencia de catalizadores para conseguir una más que aceptable selectividad a N2, evitando la formación de N2O a temperaturas suficientemente bajas.

NO + CO → 1/2N2 + CO2

ΔHº298 = -328 kJ/mol

(13)

4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O ΔHº298 = -1627 kJ/mol (14) NO + CH4 + 3/2O2 → 1/2N2 + CO2 + 2H2O ΔHº298 = -847 kJ/mol NO + H2 → 1/2N2 + H2O

(15) ΔHº298 = -287 kJ/mol

(16)

El CO es el actual reductor en los llamados catalizadores de “tres vías” (TWC), usados en vehículos con motores gasolina, mientras que el NH3 es el reductor usado en el proceso de Reducción Catalítica Selectiva (SCR- Selective Catalytic Reduction), aplicado a la eliminación de los óxidos de nitrógenos procedentes de fuentes fijas y operando en exceso de oxígeno. El uso de metano como reductor podría ser una buena alternativa al uso del amoníaco en plantas industriales, trabajando en condiciones de exceso de oxígeno; pero aún no es un proceso comercial. El uso del hidrógeno parece menos atractivo hoy en día, y no se aplicaría en condiciones oxidantes.

Dentro del sector transporte, el transporte por carretera es el principal emisor de óxidos de nitrógeno. En los últimos años el sector energético está cambiando con la incorporación del biodiésel, por sustitución parcial del petrodiesel, fundamentalmente al sector automovilístico. El biodiésel es un combustible diesel alternativo, renovable, consistente en ésteres alquílicos y ésteres metílicos obtenidos mediante transesterificación de los ácidos grasos del aceite o grasa de partida. En relación a las emisiones, una ventaja del biodiésel es su potencial para reducir significativamente emisiones de escape reguladas, incluyendo materia particulada (PM o soot, alrededor de un 77%) que, según algunos autores, puede deberse al mayor contenido en oxígeno en el biodiésel, lo que provoca una combustión más completa, ayudando a la oxidación del soot, lo que sugiere que dependerá de las características del biodiésel, en relación al número de insaturaciones, y, por lo tanto, relacionado con la procedenciatipología. Sin embargo, en la literatura existe prácticamente unanimidad en afirmar que los NOx se ven incrementados con la proporción de biodiésel presente en el combustible, que se puede llegar a superar el 12% [7-11].

La necesidad de frenar los problemas ambientales derivados de los contaminantes emitidos al aire ha hecho que se impongan límites legales a las emisiones. Gran parte de la normativa está enfocada a reducir las emisiones contaminantes procedentes de los automóviles y de otros vehículos de transporte, aunque también se regulan las emisiones industriales, plantas de generación de energía, pequeños equipos domésticos equipados con motores de combustión y generadores diésel. Los estándares impuestos generalmente regulan las emisiones de NOx, CO, HC (hidrocarburos inquemados) y MP (partículas). El Programa Figura 2. Normativas reguladoras de emisiones contaminantes procedentes de vehículos diesel en Europa

Fuentes de emisión de contaminantes.

Legislación El principal responsable en el desequilibrio en los niveles de NOx globales se atribuye al sector transporte, que llega a representar el 55% del total, y el resto se debe a sectores como el energético (23%), fundamentalmente en plantas de producción, sector industrial y agricultura, y menor medida en procesos de eliminación y otras fuentes naturales (Figura 1).

La necesidad de frenar los problemas ambientales derivados de las emisiones contaminantes ha hecho que se impongan límites legales a las emisiones de NOx, CO, hidrocarburos inquemados y material particulado 48 Industria Química

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Estrategias de actuación para la eliminación de NOx

Figura 3. Técnicas de eliminación-control de los NOx

Nacional de Reducción Progresiva de emisiones nacionales de determinados contaminantes atmosféricos establece en España unos niveles máximos a una fecha determinada, de forma que, para alcanzarlos progresivamente hasta llegar a esa fecha, la legislación va imponiendo medidas cada vez más restrictivas. En la Figura 2 podemos ver la evolución de las emisiones de HC, CO, MP y NOx en Europa, desde 1992 (Euro I) y hasta la actualidad controladas por la normativa Europea, normas Euro (Euro VI). Se observa un importante descenso a partir del 2000 con la aplicación de la Euro III.

Estrategias de actuación para la eliminación de los NOx Las técnicas desarrolladas para controlar las emisiones de estos compuestos se pueden clasificar en dos grupos (Figura 3). En primer lugar estarían aquellas que actúan antes de la formación de los NOx, denominadas medidas o acciones primarias, de las que existe una gran variedad, todas ellas basadas en la modificación de parámetros de operación (combustión con bajo exceso de aire y reducción del precalentamiento del aire) o de diseño de los sistemas de combustión de las instalaciones, e, incluso, consistentes en tratamientos del combustible, como la desnitrificación. La reducción de NOx alcanzada mediante estos sistemas no sobrepasan el 50-60%, de forma que difícilmente se puede cumplir la legislación vigente.

El otro grupo de medidas consiste en el tratamiento de efluentes para eliminar los óxidos de nitrógeno una vez formados (medidas o acciones secundarias). A su vez, estas medidas secundarias se caracterizan por aplicar tecnología en húmedo, como oxidación y absorción, y tecnologías en seco, donde se encuentran englobadas las tecnologías catalíticas, tanto selectiva como no selectiva (RCS y RCNS, en inglés SCR y NSCR), que con su aplicación permite asegurar los niveles de emisión establecidos por la legislación. Por aplicación de la RCS se alcanzan porcentajes de eliminación incluso superiores al 90%.

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medioambiente

Reducción Catalítica Selectiva (SCR) Entre los procesos de desnitrificación (De-NOx) más desarrollados se encuentra la Reducción Catalítica Selectiva (Selective Catalytic Reduction, SCR), que emplea amoníaco como agente reductor externo. Esta tecnología fue desarrollada en la década de los setenta en Japón, y se aplica como tratamiento de final de línea en fuentes estacionarias. Ha demostrado ser una tecnología eficiente, permitiendo abatir de forma eficaz, selectiva y económica, los óxidos de nitrógeno presentes en efluentes industriales, tanto de centrales térmicas como de fábricas de ácido nítrico y otras fuentes fijas, llegando a representar en Europa y Japón, aproximadamente, el 85% del total del control de los óxidos de nitrógeno, aunque se mantienen aspectos científicos y técnicos por desarrollar y es tema de discusión en la literatura científica abierta [5, 6, 12-21].

El proceso SCR con amoníaco está basado en la reducción química preferencial de los NOx en presencia de oxígeno, empleando un catalizador y de acuerdo al siguiente esquema de reacciones: 4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O

(14)

6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O

(17)

NO2 + NO + 2NH3 → 2N2 + 3H2O

(18)

El amoníaco, tanto en forma gaseosa o de hidróxido amónico líquido, que es vaporizado y diluido con aire, es inyectado directamente en la corriente de gases a tratar a través de un distribuidor y un ecualizador de flujo. El catalizador industrial es un monolito de anatasa (TiO2) impregnado con sales de vanadio y wolframio, o vanadio y molibdeno, y oscila entre 0’3-5% (w/w) en peso en V2O5 y contenidos en MoO3, y WO3 entre un 5 y un 12% (w/w), trabajando a temperaturas cercanas a los 350ºC. Existe consenso en la literatura en que la reacción ocurre entre el NH3 fuertemente adsorbido y la fase gas o de la molécula de NO débilmente adsorbida.

Una alternativa al empleo del amoníaco como agente reductor externo, básicamente por el problema añadido del empleo del NH3 a bordo de vehículos automóviles y su implantación en la eliminación de NOx en fuentes móviles (básicamente vehículos pesados), proponiéndose como viable técnicamente el uso de urea como reductor [22-24], y que estequiométricamente atiende a la ecuación (19).

4NO + 2H2N-CO-NH2 + O2 → 4N2 + 4H2O + 2CO2

(19)

La reducción en la temperatura de los procesos por ahorro energético-ambiental y el implementar procesos de post-tratamiento que operen a menor temperatura, como en algunas aplicaciones SCR (100-250ºC), promueve el desarrollo de catalizadores que operen de forma efectiva en

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El problema en los convertidores catalíticos aplicados al sector automoción es que las condiciones de trabajo del motor no son constantes, sino que varían en un amplio margen

estas condiciones. En la literatura científica se encuentran trabajos que indican una mejora significativa cuando se emplea catalizadores de naturaleza zeolítica que incorporan, mediante intercambio, metales de transición como Fe, Co y Cu, empleando hidrocarburos ligeros como agentes reductores [25-29].

Reducción Catalítica No Selectiva (NSCR) Las modificaciones primarias realizadas para la disminución de los niveles de emisión en fuentes no son suficientes para lograr los límites impuestos, obligando al empleo de tratamientos de final de línea, como la Reducción Catalítica No Selectiva (Non Selective Catalytic Reduction, NSCR). El diseño de catalizadores es función de factores tales como las características químicas y físicas y las condiciones de operación, tales como la temperatura de reacción, la velocidad espacial y la composición de la corriente gaseosa a tratar. El problema en los convertidores catalíticos aplicados al sector automoción es que las condiciones de trabajo del motor no son constantes, sino que varían en un amplio margen. Esto dificulta la aplicación de una tecnología catalítica, puesto que los catalizadores utilizados en el proceso deben conseguir altas conversiones y selectividades en todas las condiciones de operación a las que se someten, que abarca desde los valores de un motor a ralentí hasta las condiciones de un coche en plena carga. También se hace necesaria la diferenciación entre vehículos que equipan motorizaciones diésel y gasolina.

Los motores diésel ofrecen algunas ventajas con respecto a las emisiones sobre los de gasolina: emplean un 70% del combustible requerido, reduciendo significativamente las emisiones de CO2, CO (un orden de magnitud inferior) e HC (la tercera parte) por kilómetro. Sin embargo, el mayor impacto de los diésel son las emisiones de NOx y materia en forma de partículas (soot, MP), que llegan a representar un orden de magnitud superior que las de un vehículo equipado con motor de combustión (gasolina). Las nuevas tecnologías para la reducción de emisiones para vehículos diésel incluyen nuevos diseños de filtros de partículas y sistemas de control de NOx. Los filtros de partículas permiten conversiones superiores al 95% cuando se emplean combustibles de ultra bajo contenido en azufre, con un buen nivel de funcionamiento y durabilidad.

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Estrategias de actuación para la eliminación de NOx

A final de la década de los setenta la imposición de una legislación ambiental hizo necesario la reducción en los límites de emisión de los CO, HC y NOx a unos niveles tales que, para su consecución, se impuso un cambio de filosofía en el diseño de motores y catalizadores de automóviles, puesto que la mineralización de CO e HC se promueve en condiciones oxidantes, mientras que la reducción de los NOx en ausencia de oxígeno. Se desarrolla un sistema de tratamiento a final de línea con un catalizador que permite la eliminación simultánea de NOx, CO e HC mediante Reducción Catalítica No Selectiva, conocidos por este motivo como catalizadores de tres vías (TWC). Para mantener la eficacia de estos sistemas se hicieron necesarias modificaciones en las condiciones de operación de los motores, ya que la eliminación simultánea es únicamente posible en condiciones estequiométricas de mezcla aire-combustible (A/F=14’6). Cuando un motor opera en condiciones de mezcla rica en combustible [rich fuel conditions, l<1 (20)], los niveles de emisión de CO e HC son máximos, mientras que los de NOx disminuyen. Esto se produce porque la combustión es incompleta, debido a la deficiencia de oxígeno. En el punto de mezcla estequiométrica (l=1) las emisiones de CO2 son máximas y las de NOx aumentan con respecto a la anterior situación, disminuyendo los valores de HC y CO, llegando a mínimos cuando el motor opera en condiciones de mezcla pobre en combustible (lean fuel conditions, l>1). razón aire - combustible en el motor l = ——–—––––––––––––––––––––––––––– razón aire - combustible estequiométrica

(20)

Con esta aplicación se hacen reaccionar los óxidos de nitrógeno con los HC o con el CO, produciendo N2, y se permite sólo el oxígeno necesario para oxidar completamente el resto de productos, según se establece en las siguientes ecuaciones (21-25). El control de la mezcla aire-combustible se consigue mediante la incorporación de una sonda (sonda lambda), que se localiza inmediatamente antes del catalizador.

CyHn + (1 + n/4)O2 → yCO2 + n/2H2O

(21)

CO + 1/2O2 → CO2

(22)

CO + H2O → CO2 + H2

(23)

NO (ó NO2) + CO → 1/2N2 + CO2

(24)

(2 + n/2)NO (ó NO2) + CyHn → (1+n/4)N2 + yCO2 + n/2H2O (25)

El diseño estándar de un catalizador TWC es el que utiliza un soporte en forma de monolito, que consiste en un cuerpo cilíndrico y cerámico compuesto por múltiples canales rectos. Normalmente el material cerámico más empleado es tipo cordierita (2MgO.2Al2O3.5SiO2). Estos sistemas contienen un porcentaje entre 0’10 y 0’15% en peso de Pt y Rh

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medioambiente

Figura 4. Esquema del proceso NSR de almacenamiento seguido de reducción para la eliminación de NOx

en relación 5:1, un contenido en CeO2 variable entre 10-20% sobre un soporte tipo γ-Al2O3, estabilizada con 1-2% de La2O3 y/o BaO. Un nuevo cambio en las condiciones de operación de los motores de combustión ha favorecido el desarrollo de motores que emplean gasolina que trabajan en exceso de oxígeno (lean engines, con mezclas pobres en combustible), logrando una disminución del combustible y, simultáneamente, la reducción de los valores de emisión de CO, HC, CO2, e incluso NOx. Concretamente, las nuevas motorizaciones operan con una razón aire-combustible en torno a 18-20 (l>1’2). El catalizador tipo TWC no presenta la eficiencia suficiente, y se impone el desarrollo de nuevos materiales, como son los catalizadores de almacenamiento y reducción de NOx, por lo que se desarrolla el proceso NSR (NOx Storage-Reduction), también conocido como Trampas de NOx (Lean NOx Trap, LNT).

Catalizadores para motores lean-burn. Proceso NSR El proceso NSR (NOx Storage-Reduction) emplea un nuevo concepto: la utilización de catalizadores que operan bajo condiciones ricas-pobres en combustible de forma alternante y cíclica. Cuando el oxígeno está en exceso, mezcla pobre en combustible, los óxidos de nitrógeno (NOx) son retenidos en la superficie del catalizador, mientras que, cuando está próxima a saturación, las condiciones de operación se invierten, pasando a con-

diciones pobres en oxígeno, etapa pobre de menor duración (exceso en combustible, rich-fuel) que permite la reducción de los NOx-almacenados a N2, regenerándose la superficie catalítica, que de nuevo puede volver a la fase de almacenamiento.

Este proceso requiere catalizadores con doble funcionalidad, ya que la forma de almacenamiento precisa de la existencia de cierta afinidad entre los óxidos de nitrógeno y la superficie catalítica, pasando por una interacción ácido-base y haciéndose imprescindible el empleo de un elemento alcalino o alcalino-térreo que permita el almacenamiento de los NOx durante las condiciones pobre en combustible.

La superficie catalítica ha de facilitar la movilidad del oxígeno, imponiéndose la presencia de un metal noble (Figura 4).

El primer catalizador de este tipo fue desarrollado y puesto en funcionamiento por Toyota en 1994 [30], y estaba basado en un TWC, aunque incorporando altas cargas de un metal alcalino térreo.

Hasta el momento, la formulación catalítica más estudiada está compuesta básicamente por bario y platino, soportados sobre Al2O3, con un porcentaje que varía entre el 1 y el 2% en peso para el Pt, y el 10 y el 20% para el Ba. Existe una alta dispersión de los datos existentes en la bibliografía, puesto que son muchas las variables que se analizan, tanto relacionadas con el catalizador en sí como con el uso de diferentes soportes: metales nobles y alcalinos, carga metálica, presencia de dopantes, así como las condiciones de operación, entre las que destaca la influencia de la composición de la corriente gaseosa, tanto de la etapa de almacenamiento como de la etapa de reducción, la presencia de H2O y CO2. Existen también numerosos estudios relacionados con los problemas de desactivación, principalmente causados por la presencia de azufre (tio-resistencia del catalizador)

El proceso NSR emplea un nuevo concepto: la utilización de catalizadores que operan bajo condiciones ricas-pobres en combustible de forma alternativa y cíclica

Figura 6. Esquema de reacción para un sistema NSR-SCR de doble lecho. Adaptado de SAE Technical Papers Series, 200701-0233 [39]

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EstratEgias dE actuacióN para la ElimiNacióN dE NOx

[6, 31-33], por lo que puede resultar muy difícil la comparación de resultados. aspectos aún sin aclarar son los relacionados con el papel del soporte y del metal noble en la etapa de almacenamiento. Frente a quienes opinan que los óxidos de nitrógeno sólo son almacenados sobre el alcalino, en forma de óxido o carbonato, otros autores indican que el soporte, concretamente la alúmina, puede actuar como centros de almacenamiento, interviniendo el metal noble como promotor. en cuanto a la reducción, la mayor parte de los autores indican que el papel del platino en esta etapa es, por un lado, catalizar la descomposición de los carbonatos, disminuyendo la temperatura, y, por otro, la activación de la molécula del reductor. los estudios van encaminados, fundamentalmente, al tipo y carga de alcalino en la formulación, el estudio de la modificación de la alúmina, incluso la sustitución por otros soportes como el titanio. en cuanto al metal noble, los más estudiados son, además del pt, el pd y el rh, que dependerá del tipo de reductor empleado. algunos estudios [34] han demostrado que la capacidad de almacenamiento de nOx con catalizadores pt/Ba/al2O3 es suficiente, incluso, a relativamente baja temperatura; pero la fase de reducción (regeneración del catalizador) y la tasa de liberación de nOx pueden ser lentas e insuficiente. esta eficiencia de regeneración no se puede reforzar únicamente por el aumento de la cantidad de H2 inyectado como agente reductor, ya que de esta manera se forma una gran cantidad de nH3. sin embargo, un estudio comparativo del catalizador pt/Ba/al2O3 con pt/K/al2O3 reveló ausencia en la producción de amoniaco en esta etapa de reducción con el catalizador pt/K/al2O3. en presencia de soot se ha demostrado que esta formulación presenta un mejor rendimiento en términos de combustión del hollín; sin embargo, se origina una disminución progresiva en la capacidad de acumulación de nOx con el tiempo [35]. en este sentido, un sistema mixto Ba-K-pt/al2O3, con una carga alcalino en base a una determinada relación Ba/K, apropiada, puede resultar beneficioso, puesto que combina las propiedades de actuación del catalizador formulado con Ba y las propiedades del K en la regeneración y eliminación de material particulado [36],

Una alternativa para la reducción de NOx es una combinación de catalizadores NSR y SCR que puede conducir a una mayor conversión de NOx y selectividad a N2 que con el sólo uso del catalizador NSR

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Figura 5. Conversión NOx/Selectividad N2 de catalizadores modelo y modificados.

mejorando considerablemente tanto la conversión como la selectividad a N2 (Figura 5).

Para cualquiera de estos sistemas, sin embargo, el envenenamiento por azufre se mantiene como un problema principal, debido a los óxidos de azufre (SOx) en el gas de escape que pueden reaccionar con los sitios activos del catalizador. La presencia de TiO2 en la formulación del catalizador puede resultar beneficiosa en este sentido. La presencia de H2O y CO2, y el efecto combinado de H2O y CO2, provoca una disminución en la capacidad de oxidación de almacenamiento de NOx [37, 38].

Tecnología acoplada NSR-SCR Una alternativa económica para la reducción de NOx es una combinación de catalizadores NSR y SCR que puede conducir a una mayor conversión de NOx y selectividad a N2 que con el sólo uso del catalizador NSR, y que incluso puede solventar la problemática de la producción de NH3 en el proceso NSR a baja temperatura, puesto que este NH3 podría ser utilizado en la etapa posterior, en el proceso SCR combinado, tal como se ilustra en la Figura 6, donde se presenta un sistema de doble lecho.

A pesar de los beneficios de este enfoque, sistema híbrido NSR+SCR, hay que considerar que aún se está lejos de implementar una tecnología que requiere el desempeño coordinado y sinérgico de un componente de almacenamiento múltiple (es decir, oxígeno y NOx para el caso de la etapa NSR y NH3, e incluso HC para el catalizador SCR), lo que plantea un desafío de enormes proporciones cuando nos centramos en los niveles de emisiones muy bajos, necesarios para los futuros vehículos diésel ligeros.

Además de un considerable número de variables que son necesarias analizar, la mayoría de los trabajos actuales en esta línea están encaminados al estudio de los catalizadores y su regeneración, que suele ser un dual NSR-SCR; normalmente, un catalizador típico NSR en cuya formulación entra en juego un alcalino y un metal noble soportado sobre alúmina, y un catalizador SCR, típicamente una zeolita intercambiada con Cu, Fe debido a su durabilidad a alta temperatura, ya que el catalizador recibirá los gases procedentes del NSR a altas temperaturas [40,41, 42].

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Conclusión Apuesta de sistemas híbridos por acoplamiento de tecnologías catalíticas de post-tratamiento para minimizar el impacto de los NOx, tanto de los combustibles fósiles como de los nuevos biocarburantes en la calidad ambiental.

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[35] I.S. Pieta, M. García-Diéguez, C. Herrera, M.A. Larrubia, L.J. Alemany, Journal of Catalysis 270, (2010) 256.

[36] M.C. Herrera, M. Cortés-Reyes, I. Pieta, M.A. Larrubia, L.J. Alemany. Submitted.

[37] W.S. Epling, G.C. Campbell, J.E. Parks, J.E. Catal. Lett. 89 (2003) 45.

[38] W.S. Epling, J.E. Parks, G.C. Campbell, A. Yezerets, N.W.Currier, L.E. Campbell, Catalysis. Today 96 (2004b) 21.

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MEDIOAMBIENTE

El impacto acústico en instalaciones industriales Tradicionalmente el impacto asociado al funcionamiento de las instalaciones industriales ha tenido una consideración menor si se tiene en cuenta otros potenciales efectos propios de la actividad industrial, como la afección a la calidad del aire, la generación de residuos o la contaminación de acuíferos. No obstante lo anterior, en los últimos tiempos ha venido cobrando un importante protagonismo la repercusión de la puesta en marcha de plantas industriales sobre los niveles acústicos de las zonas en las que estas se localizan.

A. Pérez Garrido Jefe de Área de Modelizaciones Ambientales. División de Medio Ambiente. INERCO P. Flores Domínguez- Rodiño Director - Gerente. INERCO Acústica

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Esta situación ha venido impuesta sin duda por un fuerte impulso normativo que, si bien ya tenía una importante tradición en países con políticas de evaluación de impacto consolidadas, ha ganado una importante vigencia en el grupo de países denominados emergentes.

En este marco es en el que surge la necesidad de tener en cuenta (incluso en fases muy temprana de proyecto) el potencial de alteración sobre los niveles acústicos que pueden ser inducidos por las instalaciones industriales. Así, se hace imprescindible la evaluación de la afección sonora de los proyectos, cuyo enfoque práctico debe orientarse en función de la finalidad perseguida: Estudios para fases iniciales de diseño.

Este tipo de estudios se centran en el análisis de configuraciones o implantaciones en fases tempranas del proyecto, de manera que se considere desde el punto de vista acústico la compatibilidad con los futuros límites que los nuevos equipos (e incluso el tráfico inducido, si lo hubiere) deban cumplir. Este tipo de estudios está basado en la modelización de múltiples alternativas, de manera que, finalmente, se optimice la implantación de los equipos, se determinen las especificaciones acústicas a requerir a los suministradores, o se incluyan en los presupuestos la ejecución de determinadas medidas correctoras. Este tipo de estudios, propios de las fases de licitación de ingenierías, es especialmente relevante a la hora de introducir las partidas correspondientes a medidas correctoras o a equipos de especiales características acústicas, cuestión que, de no ser tenida en cuenta, puede dar lugar a importantes desviaciones presupuestarias en proyectos como los contratados bajo la modalidad “llave en mano” (EPC).

Estudios para procedimientos de permitting.

Este tipo de estudios están destinados a integrar, desde el punto de

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Figura 1. Reconstrucción 3D del lay-out de una instalación de generación eléctrica

vista acústico, la información exigible al promotor en determinadas figuras de procedimiento (estudios de impacto ambiental, autorizaciones ambientales integradas, por ejemplo).

En este tipo de estudios es habitual que la flexibilidad para modificar el proyecto sea más limitada que en el caso anterior, por lo que las posibilidades para lograr el cumplimiento de límites suelen ser más reducidas, caso de ser necesarias. En cualquier caso, el objetivo de este tipo de trabajos conlleva el amoldamiento a una serie de contenidos usualmente predefinidos y, en cualquier caso, la justificación del futuro cumplimiento de límites, con propuestas de campañas de medida a posteriori para la verificación de tal extremo.

Estudios para especificaciones acústicas en el proceso de adquisición de equipos.

Este tipo de estudios están destinados a definir las especificaciones acústicas que deben considerarse para los distintos equipos de un proyecto en el proceso de compra de los mismos. En esta etapa, que habitualmente comienza tras finalizar el permitting, el diseño del proyecto está avanzado y se trata de definir con detalle el conjunto de especificaciones acústicas a requerir para

cada equipo en el momento de su compra, de manera que se garantice el cumplimiento de los niveles acústicos legalmente aplicables en el entorno del proyecto. Este tipo de estudios está basado en la modelización de múltiples combinaciones de especificaciones y, en ocasiones, ubicaciones de equipos, de manera que, finalmente, se generen un conjunto de especificaciones acústicas que permitan cumplir la legislación de ruidos aplicable con el menor coste posible para el proyecto.

Estudios de medidas correctoras.

Este tipo de servicios es usualmente solicitado ante el caso de instalaciones existentes y en operación que dan lugar a niveles acústicos no compatibles con los límites establecidos, tanto en materia medioambiental como en materia de seguridad e higiene en el trabajo. En estos casos los estudios están dedicados fundamentalmente a delimitar cuál o cuáles de los emisores existentes son los responsables de las hipotéticas superaciones, así como a definir qué niveles de presión acústica máximos no deben sobrepasar los focos en cuestión y/o, alternativamente, qué medidas de control o atenuación deben implantarse.

El desarrollo de este tipo de trabajos se afronta mediante el empleo de

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El impacto acústico en instalaciones industriales

Figura 2. Representación típica de líneas isófonas

software específico de cálculo. Así, se recurre al empleo de modelos suficientemente contrastados y de reconocido prestigio que permiten trabajar con varios métodos de cálculo, entre los que se encuentra el método basado en la Norma ISO 9613-2 (ruido industrial) y el método de cálculo XPS/NMPB (ruido por tráfico rodado); métodos de cálculo propuestos en la Recomendación de la Comisión de 6 de agosto de 2003 relativa a las orientaciones sobre los métodos de cálculo provisionales revisados para el ruido industrial, procedente de aeronaves, del tráfico rodado y ferroviario, y los datos de emisiones correspondientes y en el Anexo II del Real Decreto 1513/2005, de 16 de diciembre, por el que se desarrolla la Ley 37/2003, de 17 de noviembre, del Ruido, en lo referente a la evaluación y gestión del ruido ambiental.

El software antes mencionado permite tener en cuenta en las modelizaciones aspectos tan importantes como la topografía de la zona, mediante la introducción de un Modelo Digital Terrestre (MDT) de la misma o la influencia de la rosa de vientos característica de la zona, lo que es fundamental, por ejemplo, para el caso de parques eólicos o en aquellos proyectos donde medien amplias distancias entre los focos emisores y los emplazamientos donde deben verifi-

carse los límites de ruido. En función del país o de la región pueden limitarse al perímetro de las instalaciones y/o a fachadas de edificaciones más o menos próximas.

Como datos de partida se consideran el listado de equipos, así como su localización, dimensiones y niveles de potencia acústica (o de presión determinada a una cierta distancia, preferiblemente por frecuencias), siendo lo habitual trabajar con distintas implantaciones alternativas, puesto que no debe olvidarse que la primera medida correctora a tener en cuenta es la propia distribución de los equipos y, siempre que sea posible, la elección de un buen lay-out en un momento en el que el proyecto está abierto puede suponer un importante ahorro económico (Figura 1).

Una cuestión importante a tener en cuenta es que en no pocos casos la disponibilidad de determinados datos es muy limitada, por lo que es fundamental el contar con un equipo de trabajo con amplia experiencia que pueda aportar estimaciones objetivas, basadas en el desarrollo de numerosos proyectos, que posibiliten minimizar la incertidumbre en los resultados finales ante la ausencia de datos cuya estimación a priori puede ser razonablemente solucionada. Esta situación es típica en el caso de las especificaciones acústicas de equipos

en fases muy avanzadas de proyecto, por lo que disponer de completas bases de datos de espectros de potencia sonora, alimentada a través de años de experiencia como laboratorio acústico que permitan caracterizar las emisiones, se convierte en una herramienta de máxima importancia.

Esta experiencia cobra también especial relevancia a la hora de la propuesta de medidas correctoras a abordar, puesto que las sugerencias a realizar deben ser factibles y realmente implementables (desde un punto de vista del análisis coste-beneficio), de modo que las soluciones planteadas no se alejen de lo realmente viable.

En caso de que se requiera modelizar los niveles sonoros generados por unas instalaciones existentes, se puede abordar la caracterización de emisión acústica de los equipos que conforman la instalación mediante los requisitos de la Norma ISO 1996:2 y selección de puntos medidas realizadas conforme a ISO 3744 e ISO 3746 (estimación de niveles de potencia sonora a partir de medidas de presión sonora). Este tipo de análisis es el apropiado cuando se desea conocer cuáles son los focos emisores responsables de los mayores niveles de ruido en el entorno de una instalación existente, para posteriormente proponer medidas acústicas correctoras con el fin mitigar el impacto de dichos focos.

Todos los resultados obtenidos en las modelizaciones realizadas son presentados mediante tablas e isófonas sobre cartografía de la zona a escala adecuada (Figura 2).

Análisis de sensibilidad de las medidas acústicas Un uso experimentado de los modelos de predicción sonora permite no sólo tener una clara representación gráfica de la radiación sonora en forma de curvas isófonas, sino que son una valiosa herramienta para llevar análisis de sensibilidad del comportamiento de soluciones constructivas

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y de soluciones correctoras a problemas de ruidos.

Rara vez la solución acústica es única, por lo que la experiencia en la adecuación a cada problema de ruidos, en la optimización de tiempos y de recursos económicos, son factores siempre a considerar. Estos análisis de sensibilidad acústicos permiten cuantificar técnica y económicamente la implicación de cada solución constructiva, reduciendo riesgos futuros y permitiendo optimizar la inversión económica.

No obstante, la facilidad de manejo de los modelos de cálculos acústicos mediante software está reñida con la dificultad que conlleva modelizar elementos de control pasivo del ruido.

Al trabajar a escala real estos modelos, implantar medidas de control de ruido implica conocer no sólo las limitaciones físicas de la implantación de cualquier medida, como, por ejemplo, podría ser la ubicación de una pantalla acústica, su forma, longitud y altura, sino que esta información debe de ser complementada con la introducción del comportamiento acústico de estos elementos (índices de aislamiento acústicos, índice de absorción sonora). La incertidumbre propuesta por los algoritmos de cálculos en los que se basan los modelos de predicción sonora están cuantificada tradicionalmente en 3 dBA; sin embargo, si estamos utilizando estas técnicas para analizar medidas correctoras de ruido, será imprescindible “calibrar” cada modelo, específicamente cada caso.

Un factor clave en la calibración de los modelos acústicos es la experiencia del equipo técnico. Estos equipos conocen la dificultad de introducir dentro del modelo no sólo los espectros sonoros de cada fuente principal de ruido, sino, sobre todo, la directividad de la radiación sonora, dado que ésta influye en la tipología de fuente sonora (puntual, lineal y/o superficial), en la cantidad de las mismas, su ubicación física y dimensiones, a fin de que éstas representen fielmente

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Figura 3.

Figura 4.

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El impacto acústico en instalaciones industriales

la realidad sonora del entorno analizado. En muchas ocasiones, aun disponiendo de equipos con una gran experiencia, con vastos conocimientos de las fuentes ruidosas y extensas bases de datos de espectros sonoros, se hace imprescindible el uso de mediciones sonoras in situ para validar los modelos acústicos.

Una vez validada en forma de mapas de ruidos (a través de isófonas) la realidad que nos cuantifica y cualifica la necesidad de implementar medidas correctoras para reducir el ruido, es el momento de poder analizar el comportamiento esperado de la imFigura 5.

plantación de medidas de control del ruido (Figura 3 y 4).

Existen tres grandes vías para reducir los niveles de ruido en un determinado receptor: actuar sobre la fuente, actuar sobre el medio, o bien actuar sobre el receptor. Las normativas medioambientales y normativas de prevención del ruido en el puesto de trabajo son claras, transmitiendo directrices en este sentido: actuar sobre el receptor del ruido (sea un puesto de trabajo o bien un edificio) debe de ser la última alternativa de solución correctora. Por lo tanto, se deberá trabajar en reducir la emisión sonora de las fuentes y del

medio de transmisión: los modelos de cálculo en los que se basan los software de simulación acústica permiten actuar en este sentido.

La familia de Normas Internacionales UNE EN ISO 12354 es una referencia imprescindible para entender la modelización de las fuentes de ruido, y son la base para poder introducir el comportamiento de los elementos de control del ruido. En ellas podemos encontrar, entre otros aspectos, cómo calcular la radiación acústica de un edificio considerando los elementos que componen los cerramientos y la cubierta (influencia de las puertas, ventanas y elementos de ventilación, así como de la superficie de radiación), aspectos fundamentales a tener en consideración desde un punto de vista medio ambiental cuando la fuente de ruido que estamos tratando de modelar está ubicada dentro de un edificio: por ejemplo, una sala de motores o una sala de turbinas, en donde modelaremos el ruido de estos mediante la radiación de un edificio, como mínimo representado en cinco (5) superficies radiantes, y no como una fuente puntual que pudiera representar a la emisión de la turbina (Figuras 5 y 6).

Modelización de medidas de control pasivo del ruido

Figura 6.

El uso de modelos de predicción sonora permite predecir el comportamiento acústico de las medidas correctoras, y, por lo tanto, representar los resultados previstos de introducir estos cambios dentro del modelo base. En las fachadas y cubierta de las edificaciones que encierran a los focos de ruidos deberán de analizarse no sólo el aislamiento acústico de los paramentos ciegos (tipología de paramentos verticales y de cubiertas), sino, sobre todo, el comportamiento acústico de las puertas y ventanas (su necesidad de que éstas tengan un grado mínimo de aislamiento acústico), y de los sistemas de ventilación de estos (necesidad de que existan

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MEDIOAMBIENTe

silenciadores y/o rejillas acústicas para la aspiración y descarga de aire), e incluso de la extracción de gases (silenciadores en los escapes de motores de combustión, silenciadores en las chimeneas de las calderas…).

Si modelizamos el nivel sonoro generado en el interior de un recinto, deberemos de ser capaces de representar mediante modelos la contribución de la energía acústica reflejada, así como el efecto que controlar la misma tendría en la emisión sonora (por ejemplo, el uso de bafles absorbentes permitirá reducir el nivel de potencia del recinto, dado que reduciremos la cantidad de energía radiada por cada paramento en su origen y, muy posiblemente, el espectro sonoro) (Figuras 7 y 8).

En la utilización de cerramientos y cabinas acústicas como medidas correctoras debemos de tener siempre en consideración las directrices de la Norma UN EN ISO XX, no sólo en la definición de comportamiento acústico de los elementos que componen los mismos (la tipología de paneles acústicos, la tipología de puertas y visores acústicos, silenciadores..), sino, sobre todo, en el comportamiento práctico de estas soluciones y de cómo las dimensiones y los “defectos” constructivos afectan al rendimiento acústico de la solución.

Cuando simulemos fuentes de ruidos de origen industrial ubicadas en espacios exteriores debemos de ser muy precisos en la forma de representar estos focos de ruidos, así como en la descripción de las medidas correctoras a implementar. Por ejemplo, recomendar la necesidad de colocar un determinado silenciador para reducir la emisión sonora en una descarga de fluidos implica ubicar físicamente este nuevo elemento, introducir el nuevo espectro de potencia sonora que esta fuente representa dentro del modelo (considerando la atenuación acústica de este elemento de control pasivo del ruido, así como su limitación por ruido regenerado), y analizar la nueva directividad sonora.

Reunir todas estas tipologías de medidas correctoras de forma indi-

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vidual (mejorar aislamientos acústicos de soluciones constructivas y de elementos que componen la edificación, reducir energía reflejada mediante absorción, implantar silenciadores, cerramientos y cabinas acústicas,…), e implementarlas dentro de los modelos de predicción sonora, es una técnica muy avanzada que permite llevar a cabo un análisis comparativo del resultado en dBA, esperado de cada una de ellas y del coste económico individual y conjunto de cada solución. Es decir, esta metodología resume el alcance de la asistencia técnica que una ingeniería acústica ofrece cuando es requerida para diagnosticar y diseñar soluciones a problemas de ruidos.

Entender los resultados de los modelos acústicos Las salidas gráficas de los modelos de simulación acústica en forma de curvas isófonas representan los dB o los

dBA acorde con las directrices de la Norma UNE EN ISO 1996. Estas deben de ser entendidas como niveles de presión sonora esperados a partir de la definición de un entorno físico y de unas fuentes de ruidos.

Las actuales normativas acústicas medioambientales internacionales requieren de un análisis más profundo de estos resultados a la hora de evaluar el cumplimiento de los límites normativos, dado que todas ellas tienen en consideración dos aspectos fundamentales que influyen la valoración final. El primero de ellos es el espacio temporal de tiempo en el que se realizan las valoraciones acústicas: normalmente utilizamos como índice de valoración acústicos el nivel continuo equivalente (LAeq(t)). Los límites establecen diferentes valores cuantitativos para espacios temporales de un (1) año, 24 horas, o bien un determinado momento o instante (puede ser de 5 segundos o bien de

Figura 7.

Figura 8.

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El impacto acústico en instalaciones industriales

Figura 9. Identificación de penalización Kt por existencia de componentes tonales armónicas

10 / 15 minutos según cada normativa). Todos ellos deben de cumplirse para garantizar el cumplimiento normativo. Sin embargo, dependiendo de la hora, el día, el ciclo productivo, las condiciones meteorológicas y otros

aspectos varios, los focos de ruidos varían; aspectos que, por lo tanto, debemos de considerar a la hora de modelizar una situación acústica cuando representemos la variabilidad de cada fuente de ruido.

El segundo considerando en el que debemos siempre de insistir es en la necesidad de valorar las posibles penalizaciones por tipologías de ruidos: penalizaciones por ruidos con claras componentes predominantes de baja frecuencia, penalizaciones por ruidos tonales y penalizaciones por ruidos impulsivos. Estas penalizaciones pueden llegar incluso a los 9 dBA, dependiendo de la normativa de aplicación, y, por lo tanto, deben de considerarse en toda representación y valoración acústica medio ambiental. La presentación en forma de mapa de ruidos no permite tener en cuenta esta consideración para todo un entorno físico representado, por lo que estos deberán siempre complementarse con valoraciones individuales de forma numérica (dBA) y espectral (Hz) para los receptores que se identifiquen como representativos, y valorar en ellos los índices “Lk(t)”, que incluyen mencionadas penalizaciones (Figura 9).

+34 937 357 500 +34 937 358 135 119 Avenc del Daví, 22. Pol. Ind. Can Petit 08227 TERRASSA (Barcelona) SPAIN e-mail: info@vycindustrial.com http://www.vycindustrial.com

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MA

MEDIOAMBIENTE

Remoción de metales pesados de un efluente industrial Proveniente de una planta productora de sulfatos mediante electrocoagulación empleando electrodos de hierro y aluminio Aplicando la técnica de electrocoagulación, se ha investigado la remoción de múltiples metales provenientes de un efluente industrial de una planta productora de sulfatos de cinc y magnesio (Lima, Perú). El efluente, con alto contenido de metales pesados (Cr, Pb, Mo, Zn, Fe, Ni, Tl, B, At, Cu, P, Sb, Ti, V), fue tratado empleando electrodos de hierro y aluminio. La densidad de corriente empleada varió en un rango de 2 a 5 A/dm2. Los análisis mediante la espectrometría de masas con plasma de acoplamiento inductivo (ICP) muestran que el efluente contiene 32 metales y los niveles de remoción alcanzados para el Cr, Pb, Mo, Zn, Fe, Ni, Tl fueron de 99%, y del 80% para el At, Cu, P, Sb, Ti, V. El pH inicial de la muestra fue de 1, y al final del proceso se mantuvo en un rango entre 8 a 9. El nivel inicial de turbidez fue de 36 Unidades Nefelométricas de Turbidez (NTU), y descendió en un 99%. El consumo del ánodo fue de 0,05 g/g metal removido. Los resultados obtenidos indican que es posible aplicar ésta técnica a efluentes con grandes cantidades de metales pesados.

W. Reátegui y R.S. Westres Universidad Nacional de Ingeniería / Facultad de Ingeniería Química y Textil / Lima / Perú

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Remoción de metales pesados de un efluente industrial

Las principales fuentes industriales de aguas residuales con altos contenidos de metales pesados son las industrias minera, de quema de carbón, siderúrgica, metalmecánica, galvánica, pintura, colorantes, textiles, baterías, curtiembre, entre otros. Efluentes industriales conteniendo metales tóxicos tales como Cr, Pb, Zn, Ni, Cu y otros son perjudiciales para el medio ambiente cuando son vertidos directamente [1, 2, 3]. Dichos metales pueden ser fácilmente absorbidos por peces y vegetales debido a su alta solubilidad en los medios acuáticos, por lo que pueden acumularse en el cuerpo humano a través de la cadena alimenticia [4].

Brevemente nos referiremos a tres de los elementos metálicos presentes en el efluente estudiado (Cr, Pb y Ni), que son elementos a los cuales estamos expuestos a través de diferentes efluentes. Los compuestos de cromo (VI) han sido asociados con cáncer del pulmón en trabajadores y han causado cáncer en animales [5, 6]. Las personas y animales pueden estar expuestos al plomo a través de los alimentos, agua y aire contaminados. El plomo es distribuido por la sangre a órganos y tejidos: hígado, pulmones, riñones, cerebro, bazo, músculos y corazón. El plomo y los compuestos de plomo son carcinogénicos [6, 7, 8]. Inhalar altos niveles de compuestos de níquel genera cáncer de los pulmones y de las fosas nasales [9].

Para eliminar sus efectos adversos en la salud humana y medio ambiente es absolutamente necesario tratar las aguas residuales antes de ser descargados. Hay muchas técnicas, tales como precipitación, coagulaciónfloculación, flotación, intercambio iónico, separación a través de membranas, extracción por solventes, adsorción y electrocoagulación (EC), que han sido aplicados para remover metales pesados de efluentes industriales [4]. Un tratamiento químico para la remoción de metales pesados es la coagulación química, que puede inducir contaminación secundaria causada por las altas cantidades de sustancias químicas adicionadas.

Esta desventaja alentó muchos estudios sobre el uso de la electrocoagulación para el tratamiento de varios efluentes industriales [3]. Los procesos de electrocoagulación (EC) y electrocoagulación (EC)-electroflotación (EF) pueden ser aplicados a un amplio rango de sistemas de tratamientos de agua y aguas residuales, y más efectivos para remover contaminantes inorgánicos y patógenos. Debido a su amplia aplicabilidad, éstos han sido usados para remediación de aguas del subsuelo y aguas superficiales en diferentes sitios [10].

En un sentido general, la EC o EF son tecnologías basadas en los conceptos de celdas electroquímicas, específicamente conocidas como celdas electrolíticas. En un proceso electrolítico, una fuente de corriente directa es conectada a un par de electrodos inmersos en un líquido que actúa como electrólito [10]. La base de la electrocoagulación es la formación en el mismo lugar de una especie coagulante que puede remover contaminantes del agua y agua residual que está siendo tratado [11, 12, 13]. Se cree que las especies coagulantes son las responsables de la agregación, así como de la precipitación de partículas suspendidas y, simultáneamente, de la adsorción de disolventes contaminantes [13]. Hay tres mecanismos en el proceso total de EC-EF, que son oxidación del ánodo, desprendimiento de burbujas de gas hidrógeno en el cátodo, y sedimentación o flotación de flóculos formados [3]. Los materiales de electrodos más ampliamente usados en procesos de EC son el aluminio (Al) y el hierro (Fe). En el caso del aluminio, las principales reacciones son [13]: Ánodo (Al): 2Al → 2Al3+ 6e-

(1)

Cátodo (Al): 6H2O + 6e- → 3H2 + 6OH- (2)

A valores de pH elevados, el cátodo puede ser químicamente atacado por los iones hidroxilos OH- formados en el proceso de evolución del hidrogeno gaseoso [13, 14].

2Al + 6H2O + 2OH- → 2Al(OH)4 + 3H2 (3)

Los iones Al3+ y H- generados mediante las reacciones de electrodo (1) y (2) reaccionan para formar varias especies monoméricas tales como Al(OH)2+ , Al(OH)2+, Al2(OH)24+, Al(OH)4− , y especies poliméricas tales como Al6(OH)153+, Al7(OH)174+, A l 8( O H ) 204+, A l 13O 4( O H ) 247+, Al13(OH)345+, que finalmente se transforman en Al(OH)3(s) de acuerdo a cinéticas de precipitaciones complejas [13].

Al3+ + 3H2O → Al(OH)3 + 3H+ (s)

(4)

Los flóculos amorfos recientemente formados Al(OH)3(s) tienen área superficial grande, que son beneficiosos para una rápida adsorción de compuestos orgánicos solubles y captura de partículas coloidales [13, 14, 15].

Finalmente, estos flóculos son removidos fácilmente del medio acuoso por sedimentación o flotación de H2 [13]. Cuando el hierro es usado como ánodo en un sistema electrolítico, este produce hidróxido de hierro, Fe(OH)n, donde n = 2 o 3. Dos mecanismos para la producción de este hidróxido han sido propuestos [13].

Mecanismo 1:

Ánodo: 4Fe → 4Fe2+ + 8e-

(5)

4Fe2+ + 10H2O + O2 → 4Fe(OH)3 + 8H+ (6)

Cátodo: 8H+ + 8e- → 4H2

(7)

Proceso global:

4Fe(s) + 10H2O + O2 → 4Fe(OH)3 + 4H2 (8) (s)

Mecanismo 2:

Ánodo: Fe → Fe2+ + 2e- (9) Fe2+ + 2OH- → Fe(OH)2

(10)

Cátodo: 2H2O + 2e- → H2 + 2OH-

(11)

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MEDIOAMBIENTe

los materiales coagulados. El proceso de EC está asociado con la electroflotación, desde que las burbujas de hidrógeno y oxígeno son producidas en el cátodo y ánodo, respectivamente [13]. La remoción por electrocoagulación del Cr (VI) tiene lugar a través de la reducción de Cr (VI) a Cr (III) cerca de la superficie del cátodo y/o adsorción sobre el flóculo de Al(OH)3 o Fe(OH)3 [3, 16]. La precipitación del cromo en forma de hidróxidos empleando electrodos de hierro se expli-

Proceso global: Fe + 2H2O → Fe(OH)2(s) + H2

(12)

Similarmente, los iones férricos generados mediante oxidación electroquímica pueden formar iones monoméricos y complejos de hidróxidos poliméricos, tales como: Fe(H2O)63+, Fe(H2O)5(OH)2+ , Fe(H2O)4(OH)2+, Fe2(H2O)8(OH)24+ y Fe2(H2O)6(OH)44+ dependiendo del pH del medio acuoso. Los gases liberados en el electrodo pueden afectar y causar flotación de

ca mediante las siguientes ecuaciones químicas [3]: Cerca de la superficie catódica: Cr2O72- + 6e- + 7H2O → 2Cr3+ + 14OH- (13)

Hay otras reacciones que ocurren en el seno de la solución. El Fe2+ disuelto en el ánodo reduce al Cr (VI) a Cr (III): Cr2O72- + 6Fe2+ + 7H2O → → 2Cr3+ + 6Fe3+ + 14OH-

(14)

Tabla 1. Caracterización de tratamientos realizados con electrocoagulación Muestra

Concentración metales pesados (ppm) Ag

Al

As

B

Be

Bi

Ca

M0

0,099

787

28,619

6,569

0,0894

41,67

315

M8

0,026

161

2,441

0,003

0,0003

0,02

41,07

M25

0,012

0,33

0,008

0,014

0,02

7,682

8,47

Muestra

Concentración metales pesados (ppm) Cd

Co

Cr

Cu

Fe

K

Li

M0

19.350

1210

6,534

18.915

1169

142

0,905

M8

7,103

0,544

0,004

1,351

1,36

119

0,004

M25

1,315

0,131

0,004

1,295

0,12

303

0,005

Muestra

Concentración metales pesados (ppm) Mg

Mn

Mo

Se

Ni

P

Pb

M0

541

2.798

13,73

3,43

186

164

10,13

M8

3,5

1,193

0,091

0,79

0,002

1,19

0,01

M25

0,52

0,051

0,248

48.721

0,43

0,2

0,008

Muestra

Concentración metales pesados (ppm) Sb

SiO2

Sn

Ti

Tl

V

Zn

M0

49,359

133

1,451

13,75

16,36

3,566

50.708

M8

0,008

3,9

0,05

0,01

5,03

0,064

70,167

M25

0,02

1,77

0,007

0,01

3,46

0,003

7,141

Muestra

pH

Turbidez (NTU)

Sn

Ti

Tl

V

Zn

M0

1

36

M8

6

1

M25

8

0,2

Donde: M0: muestra del efluente inicial sin tratamiento M8: muestra obtenida del reactor por lotes con electrodos de hierro M25: muestra obtenida del reactor flujo continuo con electrodos de aluminio.

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Remoción de metales pesados de un efluente industrial

Los iones hidróxido formados en el cátodo incrementan el pH del efluente y pueden inducir la precipitación de Cr(III) en la forma de hidróxido [3]: Cr(ac)3+ + 3OH- → Cr(OH)3

(s)

Figura 1. Sistema experimental

(15)

Experimental El proceso experimental fue realizado en lotes, así como en flujo continuo. a. Caracterización del efluente

El agua residual utilizada en este estudio fue recolectada del efluente de una planta productora de sulfatos de cinc y magnesio. Este efluente fue caracterizado por su pH, turbidez y concentración de metales pesados.

Esta data es presentada en la Tabla 1.

Figura 2. Concentración de contaminantes en el efluente antes y después del tratamiento

b. Procedimiento para la técnica de electrocoagulación

El reactor de electrocoagulación fue construido en material acrílico de las siguientes dimensiones: 266 cm x 190 cm x 236 cm. El equipo experimental usado en los experimentos se muestra en la Figura 1. El volumen total de efluente tratado en cada experiencia es variable, ya que depende del flujo de entrada al reactor, pero en promedio fue de 20 L por vez. Se diseñaron electrodos de hierro y aluminio de 118 cm x 190 cm. Todos los electrodos de sacrificio fueron de 1/16”, arreglados en una configuración mono polar. La densidad de corriente se mantuvo constante en un valor de 5 A/dm2, con un rectificador de corriente continua de regulación fina, con un rango de voltaje de 0 – 10 v y un rango de corriente de 0 – 100 A. El pH del efluente fue medido con un pH metro marca Lovibond. El nivel de turbidez fue medido con un turbidímetro marca La Motte 2020.

Figura 3. Concentración de contaminantes en el efluente antes y después del tratamiento

Figura 4. Concentración de contaminantes en el efluente antes y después del tratamiento

Discusión de resultados a. Efecto de la densidad de corriente en la remoción de metales pesados

El material usado como electrodo siempre será un factor influyente en el proceso de electrocoagulación. El efecto de la densidad de corriente fue estudiado en el rango de 3 – 5 A/dm2,

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MEDIOAMBIENTe

usando como electrodo aluminio y hierro. El incremento de la densidad de corriente trae consigo el incremento de la remoción de metales pesados con el proceso de electrocoagulación.

Para una densidad de corriente de 3 A/ dm2 en un reactor por lotes se alcanzó un porcentaje de remoción promedio de 90% de los metales pesados, tales como plata, aluminio, arsénico, cromo, cobre, molibdeno, selenio, fósforo, plomo, estaño, titanio y vanadio. Para una densidad de corriente de 5 A/dm2 en un reactor de flujo continuo se obtuvo un porcentaje de remoción de 96%

para contaminantes como plata, aluminio, arsénico, boro, bismuto, calcio, cadmio, cobalto, cromo, cobre, hierro, litio, magnesio, manganeso, molibdeno, sodio, níquel, plomo, fósforo, antimonio, óxido de silicio, estaño, titanio, vanadio y zinc. En las Figuras 2 a 4 se evidencia el nivel de contaminantes que están presentes en el efluente al inicio (muestra M0) y el nivel que alcanzan dichos contaminantes luego de un tratamiento en un reactor flujo continuo con electrodos de aluminio (Muestra M25), por un tiempo de 20 minutos.

Figura 5. Nivel de pH y porcentaje de remoción vs. tiempo

Tabla 2. Comparación de concentración de metales pesados obtenido con tratamiento de EC vs. leyes de efluentes Según1 (ppm)

Según2 (ppm)

Valor del mejor tratamiento con EC (ppm)

Aluminio

-

10

0,33

Boro

-

4

0,01

0,01

0,5

0,61

Cobre

1

3

1,3

Cromo

0,05

0,5

0,004

Fósforo

-

10-45

0,1

Manganeso

-

4

0,051

Níquel

0,002

4

0,002

Plomo

0,05

1

0,008

Selenio

0,01

-

0,02

Parámetro

Cadmio

1: Perú: Ley General de Aguas DS N° 261-69-AP 2: Chile: Límites máximos permitidos para descargas de efluentes que se efectúen a redes de alcantarillado que no cuenten con plantas de tratamiento de aguas servidas. Ministerio de Obras Públicas de Chile DN 609/98

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b. Efecto del pH en la remoción de metales pesados

El pH inicial del efluente es de alrededor de 1. Este alto pH influye en la performance del proceso de electrocoagulación. Para que el efluente sea apto para ser tratado con electrocoagulación se debe hacer un pre acondicionamiento de pH, que, dependiendo si se usan electrodos de hierro o de aluminio, variará en un rango de 5 a 8, aproximadamente. Para el caso del reactor flujo continuo, se ve una mayor remoción de metales pesados cuando se usan electrodos de aluminio, con un pH cercano a 8, que cuando se usan electrodos de hierro con un pH cercano a 6. En la Figura 5 se puede observar que, conforme transcurre el tiempo de tratamiento, el porcentaje de remoción va disminuyendo de 94 a 87%, mientras que el pH pasa de neutro a básico, llegando hasta un valor de 9. Este gráfico corresponde al reactor flujo continuo con electrodos de aluminio, donde la muestra tomada en el tiempo 0 minutos es del efluente acondicionado a un pH neutro previamente a ser introducido al reactor flujo continuo.

La remoción de los metales pesados de acuerdo a la ley general de aguas de Perú - DS N° 261-69-AP está por debajo de los límites máximos permisibles, como se indica en la Tabla 2. Además, como esta ley no detalla los LMP de otros metales, como aluminio, boro, fósforo entre otros, se tuvo que recurrir a los LMP para descargas de efluentes que se efectúen a redes de alcantarillado que no cuenten con plantas de tratamiento de aguas servidas del Ministerio de Obras Públicas de Chile. c. Consumo del ánodo de sacrificio versus tiempo de tratamiento

Los metales pesados presentes en el efluente son removidos por la absorción de los hidróxidos metálicos producidos por los coagulantes, ya sea el caso con los ánodos de sacrificio de hierro o de aluminio. Como son ánodos de sacrificio, éstos se consumen a cierta velocidad y deben de ser reemplazados

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Remoción de metales pesados de un efluente industrial

para poder seguir con el proceso. Para el trabajo en el reactor de flujo continuo se tomaron cuatro muestras (M25, M26, M27, M28), trabajando con electrodos de aluminio con un tiempo de tratamiento de 10, 20, 30 y 40 minutos, respectivamente. Se evidencia en la Figura 4 que el consumo de los ánodos de aluminio va disminuyendo conforme transcurre el tiempo. Esto se debe a que el sistema dosifica el coagulante necesario para poder remover los metales pesados del efluente y, conforme transcurre el tiempo, la concentración de metales disminuye. Por lo tanto, el sistema suministra menor cantidad de coagulante para la menor cantidad de metales pesados que aún queda en el efluente a tratar.

Figura 6. Consumo de los ánodos en el tiempo para el reactor flujo continuo con electrodos de aluminio

Figura 7. Comportamiento de la variable turbidez en el tiempo

d. Comportamiento de la turbidez versus tiempo de tratamiento

Con el reactor flujo continuo con electrodos de aluminio se logró disminuir la turbidez en un 99%, de una turbidez inicial de 36 UNT (muestra M0) a una turbidez final (en la muestra M28) de 0,2 UNT. En la Figura 7 se observa cómo disminuye el nivel de turbidez conforme transcurre el tiempo. Se utilizaron electrodos de aluminio, los cuales, en comparación con los electrodos de hierro, muestran una mayor disminución de la turbidez del efluente.

Conclusiones • Del proceso por lotes se puede afirmar que cuando se utilizan electrodos de aluminio se consigue un porcentaje de remoción de metales pesados igual a 90%.

• Del proceso en flujo continuo utilizando primero electrodos de Fe, seguido por electrodos de Al, se alcanzó una remoción del 99%.

• De acuerdo a los resultados experimentales obtenidos, es posible afirmar que el proceso electroquímico de electrocoagulación para tratamiento de efluentes industriales con altos contenidos de metales pesados es un proceso a tener en cuenta a fin de depurar efluentes altamente contaminados.

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Agradecimiento Deseamos agradecer a la Universidad Nacional de Ingeniería- Facultad de Ingeniería Química y Textil, en especial al Laboratorio Fisicoquímica Nº 11, donde se ha desarrollado la parte experimental de éste trabajo, así como a la empresa IC Industrial SRLTDA, por brindarnos el efluente con el cual se trabajó.

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bio

BIOMASA

Aprovechamiento energético de maderas residuales Módulo de cogeneración de baja potencia vía gasificación de biomasa Las necesidades energéticas son crecientes. No sólo se necesita energía para vivir, sino además para el desarrollo de diferentes tipos de proceso e industria que satisfacen necesidades vitales de la sociedad. Los continentes y países dependientes de las energías fósiles, como Europa y, dentro de ésta España, mira cada vez más, y con mayor interés, las energías renovables y apuesta por el desarrollo de las mismas. La biomasa en general, y dentro de ella la forestal, constituyen una valiosa materia para la producción de energía y productos químicos. Los procesos de tratamiento térmico, como la pirolisis, combustión y gasificación, son tecnologías hoy disponibles para valorizar esta biomasa desde el punto de vista energético, y con ello suplir necesidades de diferentes tipos de entidades.

J. Reina Hernández Energy & Waste Technologies. Tec. Engineering

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Aprovechamiento energético de maderas residuales

La cogeneración es un procedimiento de generación de energía en el que se genera simultáneamente electricidad y calor. Es un sistema altamente eficiente, ya que el calor es producido durante el proceso de generación de la electricidad y supone, por tanto, el aprovechamiento de un calor residual. Los módulos de cogeneración de baja potencia (MCBP), sustentado en la gasificación de biomasa, constituyen una alternativa para suplir necesidades energéticas locales de entidades, tales como granjas agrícolas, casas rurales, hoteles e instalaciones distantes de la red eléctrica.

Los modulo de cogeneración MCBP se diseñan para una producción electrica comprendida entre 10 a 75 kWe/h, dando la posibilidad, a su vez, de poder tener aire y/o agua caliente para la climatización de locales e instalaciones o para otros usos de la mismas La gasificación como proceso termoquimico presenta cada día una más amplia aplicación como medio de obtención de energía a partir de la biomasa en general, y de las biomasa forestal en particular, tanto en aplicaciones domésticas como industriales.

Tipos de biomasas Se puede considerar biomasa a toda la materia orgánica de origen vegetal o animal, incluyendo los materiales procedentes de su transformación natural o artificial.

Atendiendo a su origen, la biomasa se puede clasificar en: Figura 1. Pelet de madera

Biomasa natural

Es la que se produce en ecosistemas naturales. Es la que se produce en la naturaleza sin la intervención humana. La explotación intensiva de este recurso no es compatible con la protección del medioambiente.

Biomasa residual

Es la que genera cualquier actividad humana, principalmente en los procesos agrícolas, ganaderos y los del propio hombre, como basuras y aguas residuales. Incluye los residuos forestales y agrícolas, los residuos de industrias forestales y agrícolas, los residuos sólidos urbanos y los residuos biodegradables.

Cultivos energéticos o biomasa producida

Es la cultivada con el propósito de obtener biomasa transformable en combustible, como la caña de azúcar en Brasil, orientada a la producción de etanol para carburante. Son cultivos que se caracterizan por una gran producción de materia viva por unidad de tiempo y por permitir minimizar los cuidados al cultivo.

Excedentes agrícolas

Los excedentes agrícolas no utilizados para la alimentación humana son biomasa. Pueden aprovecharse, por ejemplo, para la elaboración de biocombustibles líquidos.

Las Figuras 1, 2 y 3 muestran diferentes tipos de biomasa forestal suceptible de ser usada para la generación de energía a por medio de la gasificación.

Entre las diferentes técnicas de Figura 2. Piña y cáscara de pino

tratamiento térmico, la gasificación ofrece una mayor versatilidad que la combustión como método de aprovechamiento de los residuos lignocelulósicos y una mayor simplicidad tecnológica que la pirólisis. La gasificación permite una mayor flexibilidad en la composición del combustible, así como una más amplia gama de posibilidades en las aplicaciones finales comparada con los sistemas de combustión. La gasificación es una tecnología de mayor eficiencia y menor impacto ambiental cuando se trata de producir electricidad a bajo coste a partir de materiales sólidos.

Gasificación

Es el proceso de conversión térmica de la materia orgánica a elevada temperatura y, en condiciones reductoras, para producir fundamentalmente gases combustibles y, en menor medida, vapor de agua y compuestos condensables (alquitranes).

Para ello se utilizan diferentes tipos de agentes gasificantes: aire, aire enriquecido, aire más vapor de agua, aire más hidrógeno, aire más CO2. El uso de uno u otro agente gasificante está en función del tipo de gas que se desea obtener (gas pobre o gas de síntesis), es decir, fin que se persigue: producción de energía o productos químicos.

En este proceso, la materia se oxida parcialmente para garantizar la energía necesaria para el desarrollo del proceso, por lo que se puede decir que la gasificación es un proceso autotermico, es decir, genera su propia energía para el desarrollo del mismo.

Figura 3. Cáscara de almendras

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biomasa

Reacciones involucradas.

Combustible + O2 subestequiométrico — — Gas combustible + Calor

a).C(s) + CO2(g) — 2 CO(g) (Boudouard) b).-C(s) + H2O(g) — CO(g) + H2(g) (water gas shift) c).-Atmósfera/ambiente reductora.

El principio de diseño de la gasificación se basa en maximizar la transformación de la materia prima (biomasa) en gas, principalmente en CO y H2.

Los equipos utilizados para este proceso son conocidos como gasificadores (reactores) y tienen la función de transformar la materia a tratar en un gas combustible, portador, tanto de energía química como térmica.

En la Tabla 1 aparecen, reportado, los tipos de gasificadores y sus caraterísticas básicas.

Las Figuras 4.1 a 4.4 muestran los diferentes tipos de gasicadores existentes en el mercado En la Figura 5 se presentan las etapas/proceso que toman lugar durante la gasificación en dependencia del tipo de gasificador (reactor).

De la Tabla 1 se deduce que los gasificadores del tipo downdraft son los que mejor se pueden adaptar a los sistemas de cogeneración de baja potencia, pues en ellos, además de la cantidad de biomasa a tratar, la tendecia a la producción de alquitranes es menor que en cualquier otro tipo de gasificador.

Módulo de cogeneración de baja potencia via gasificación de biomasa Esta tecnología se sustenta en un gasificador del tipo downdraf, pero con la característica de que la corriente del gas generado sale por la parte superior, similar a un gasificador tipo updraft, por lo que se le denomina gasificador downdraft de corriente

Tabla 1. Tipos de gasificadores. Características principales Gasifier type (air blown)

Typical Gas outlet Efficiency, Higher heating capacity % value MJ/Nm3 temperature, ºC range, t/h

Downdraft

0,1 ÷ 0,7

4,5 ÷ 6

400 ÷ 1.000

70 ÷ 90

Updraft

0,2 ÷ 10

4,5 ÷ 6

100 ÷ 400

60 ÷ 80

FBG

0,3 ÷ 15

4÷6

500 ÷ 900

70 ÷ 80

CFBG

2÷3

5 ÷ 6,5

700 ÷ 1.100

75 ÷ 85

Pirolysis-Gasification

1 ÷ 10

13 ÷ 22

750 ÷ 1.150

65 ÷ 80

Figura 4.1. Downdraft

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Figura 4.2. Updraft

invertida. En este gasificador el calor sensible del gas se utiliza para calentar la materia a gasificar de manera indirecta, lo cual garantiza unas condiciones optimas para el desarrollo tanto de las etapas como de las reacciones de gasificación, pues se trabaja cerca del equilibrio químico del proceso.

La Figura 6 representa el modelo conceptual de planta de gasificación modular. En ella se encuentran montados todos los equipos y máquinas que conforman la tecnología sobre una base metalica de tramex, formando un pack tecnológico que facilita las tareas de mantenimiento, instalación y transporte del mismo.

La tecnología se compone de forma general de las siguientes partes fundamentales: Acondicionamiento de la materia (opcional)*

• Reducción de tamaño por trituración: molinos de cuchillas.

• Secado del material. Reducción de humedad hasta valores próximos al 10-20% • Peletización: elaboración de partícula de tamaño medio de 20 mm.

• Almacenamiento: silos y tolvas.

• Transporte del material: transporte del material hasta el sistema de alimentación, silos y tolvas (neumático o mecánico). * Se considera opcional porque, aunque se puede suministrar con la tecnología, el desarrollo actual que ha alcanzado el mercado de la biomasa permite adquirir la materia prima ya acondicionada. Un ejemplo lo constituye el mercado del pelet.

Figura 4.3. Burbujeante

Figura 4.4. Circulante

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Aprovechamiento energético de maderas residuales

Planta de de gasificación

• Tolvas de almacenamiento.

• Reactor tipo downdraft de corriente invertida a presión atmosférica.

• Separador de partículas: ciclón de alta eficacia.

• Quemador.

• Soplante canal lateral.

• Recuperador de calor.

Acondicionamiento del gas producto

• Sistema de acondicionamiento del gas. Para producciones electricas superiores a los 50 kWe se utiliza un condensador evaporativo.

• Sistema de recuperación de calor: caldera de recuperación o intercambiador gas-aire (opcional).

• Filtro de cartucho cerámico/ inox316.

• Intercambiador de calor. Tipo aire-gas o agua- gas.

• Soplantes canal lateral

terior de un sistema de distribución de aire, por medio de boquillas, que garantiza la distribución uniforme del aire (agente gasificante) en toda la sección de la garganta del gasificador.

Para el arranque del proceso, el gasificador esta provisto de un quemador de gasoil/GN o un calentador de aire, que depende del tamaño de la planta, y que se utiliza para atemperar al reactor.

La temperatura dentro del gasificador se eleva escalonadamente hasta valores cercano a los 550ºC. Una vez alcanzada esta condición, se inicia la alimentación de la biomasa al gasificador. Inicialmente se realiza la combustión de esta biomasa, para continuar elevando la temperatura hasta alcanzar la temperatura de trabajo (800ºC). Una vez alcanzadas las condiciones de trabajo, se reduce el flujo de aire hasta la relación establecida para la gasificación de la biomasa alimentada.

La alimentación del agente gasifi-

cante (aire) se lleva a cabo por medio de una soplante de canal lateral a una presión aproximada de 100 mbar, lo que permite una alimentación controlada al gasificador. Este aire, antes de entrar al gasificador, es calentado hasta unos 400ºC en el recuperador de calor (Figura 8).

Para ello se utiliza el gas producido procedente del ciclón, una vez se le ha eliminado el contenido en particular. No todo el aire caliente se alimenta al gasificador, por lo que parte de él queda libre para ser utilizado como fuente de energía térmica para la instalación.

Por tanto, la corriente del agente gasificante se divide en dos: una primaria, que se introduce por la parte inferior del reactor para el desarrollo del proceso, y una secundaria, remanente del proceso.

En el gasificador se forman dos productos: las cenizas, que son ex-

Planta de cogeneración

• Gasometro campana invertida.

• Motor y sistema de cogeneración.

Figura 5. Etapas/procesos que ocurren dentro del reactor en dependecia del tipo de gasificador

Módulo

• Control y sistema de recuperación. Sistemas auxiliares.

• Antorcha llama oculta/llama vista.

Descripción del proceso El material acondicionado (tamañohumedad) pasa a la tolva de recepción por medio de tornillo de Arquimidez (sinfín), que lo eleva hasta dicho equipo. Dicha tolva cuenta con un visor para controlar el llenado de la misma y dosificar a su vez la cantidad de material que alimenta al gasificador por medio de una válvula de cuchilla.

El reactor (gasificador) (Figura 7) está construido en refractario, resistente a altas temperaturas y revestido exteriormente en acero. Su forma es cilíndrica y su cuerpo cuenta con dos secciones diferentes, siendo la parte superior del mismo de mayor sección que la inferior para garantizar el suministro constate de biomasa a gasificar. El reactor dispone en su in-

Figura 6. Diseño conceptual de planta. Módulo de cogeneración de baja potencia vía gasificación de biomasa

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biomasa

Figura 7. MCBP. Gasificador downdraft

Figura 8. MCBP. Recuperador de calor

Figura 9. MCBP. Sistema de acondicionamiento del gas

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Figura 10. MCBP. Sistema de cogeneración

traídas periodicamente por el fondo del gasificador, por medio de una válvula, y un gas (combustible), que sube por la parte exterior del gasificador, calentando el material a gasificar.

El gas sale del reactor (gasificador) y pasa al ciclón, donde se le eliminan las particulas que pueda arrastrar.

El gas procedente del ciclón (combustible), a una temperatura de 750800ºC, intercambia calor con el aire de alimentación en el recuperador de calor, que disminuye su temperatura hasta los 550ºC, aproximadamente. El gas a 550ºC, con trazas de particulas y alquitranes, pasa al sistema de acondicionamiento, donde por intercambio térmico con agua y/o aire se limpia y enfría hasta temperatura proxima a los 40ºC. El intercambio de calor que tiene lugar posibilita tener otras fuentes de producción de energía térmica para ser utilizada para la instalación, lo que permite suplir las necesidades de energía térmica del local.

El gas limpio y frío es bombeado por la soplante al gasometro de campana invertida para su almacenamiento y distribución. Este constituye, a su vez, un pulmón para absorber la posibles intermitencias que puedan surgir en el proceso.

Del gasometro se distribuye el gas hacia el motor, y tanto el exceso de pro-

ducción de gas como el gas que se produce durante el arranque pasa directamente a la antorcha para ser tratado.

La primera planta de este tipo fue construida en el 2010 para el departamento de Ingeneiría Química de la Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona (UPC). Dicha planta tiene una producción electrica de 20 kWe y una producción aproximada de 38 kWt térmicos.

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GE

GESTIÓN ENERGÉTICA

Aplicación y diseño de un sistema de gestión de la energía conforme a la Norma UNE-EN ISO 50001 en plantas químicas En este artículo se exponen los requisitos que confieren un carácter singular a los sistemas de gestión de la energía (SGE) respecto de otras modalidades de gestión, y se realiza una aproximación a la adaptación de estos requisitos a las actividades de la industria química.

A. Carretero Dr. Ing. Industrial de especialidad química. Subdirector de Desarrollo de AENOR.

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GESTIÓN ENERGÉTICA

Objeto y campo de aplicación. Concepto de desempeño energético e indicadores de desempeñO El objeto de la Norma UNE-EN ISO 50001:2011 es especificar los requisitos para establecer, implementar, mantener y mejorar un sistema de gestión de la energía, con el propósito de contar con un enfoque sistemático para alcanzar una mejora continua en su desempeño energético, que incluye conceptos como la eficiencia energética, los usos de energía (inventario de instalaciones/ equipos consumidores de energía) y los consumos de energía propiamente dichos (combustibles, energía térmica, energía eléctrica, etc.)

(Figura 1).

El desempeño energético incluye, además, la necesidad de establecer unos indicadores que describan la evolución de las diferentes tendencias observadas de parámetros energéticos de interés. Esta parte del concepto de desempeño energético recoge la necesidad de establecer sistemáticas de medida y tratamien-

to de datos de dichos parámetros para traducirlos a unos indicadores que faciliten la interpretación de la evolución de la optimización energética de los procesos químicos.

Los indicadores de desempeño en numerosas ocasiones coinciden con los indicadores energéticos de los procesos de la planta. Son ejemplos de este tipo de indicadores los siguientes: • Energía eléctrica consumida/Ud producida.

• Energía térmica consumida/horas trabajadas.

• Energía producida/ energía primaria consumida.

• Energía consumida/ km recorrido.

• Energía consumida/ tm transportada.

• Energía consumida/ ud longitud producto.

• Energía consumida/peso de producto.

Cuando estos indicadores se relacionan con variables independientes

Figura 1. Representación conceptual del desempeño energético.

Fuente: AENOR

de los procesos se obtienen indicadores de desempeño en los que las ratios incluyen conceptos tales como nominales de producción, relación entre producción monoproducto/multiproducto, calidad de materias primas/auxiliares, calidad de suministro de la energía, etc.

El análisis del desempeño energético se utiliza para determinar los usos significativos (procesos, instalaciones o equipos con un consumo sustancial o un potencial de mejora considerable) y establecer objetivos de mejora. Como objetivos de mejora se puede abordar un amplio rango de actividades, tales como reducir los picos de demanda, utilizar los excedentes de energía o la energía desperdiciada, optimizar los consumos de energía e intercambios de calor y mejorar las operaciones de los sistemas, procesos o equipos.

Límites y alcance Puesto que un sistema de gestión de la energía estudia el reparto energético entre las diferentes instalaciones y equipos de los procesos químicos, puede ajustarse el sistema de gestión a todas o parte de las instalaciones y equipos que se considere de interés para el análisis de este reparto, que, en todo caso, podrá realizarse siempre que se disponga de la instrumentación necesaria para determinar los valores de los parámetros energéticos de las entradas y salidas de los procesos seleccionados, a fin de poder disponer de la información de los balances de materia y energía de los mismos de forma aislada (Figura 2).

Revisión energética Una revisión energética debe contemplar: a) La estructura de usos y consumos de la energía basándose en mediciones y otro tipo de datos, por lo que resulta imprescindible identificar las fuentes de energía actuales,

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Aplicación y diseño de un sistema de gestión de la energía conforme a la Norma UNE-EN ISO 50001 en plantas químicas

Figura 2. Flujo de usos de la energía/procesos de calidad

así como examinar usos y consumos pasados y presentes de la energía. b) La identificación de las áreas de uso significativo de la energía, es decir: - Identificar las instalaciones, equipamiento, sistemas, procesos y personal que afecten significativamente al uso y al consumo de la energía.

- Identificar otras variables pertinentes que afectan a los usos significativos de la energía.

- Determinar el desempeño energético actual de las instalaciones, equipamiento, sistemas y procesos relacionados con el uso significativo de la energía.

- Estimar el uso y consumo futuros de energía.

de elaborar la línea base de dicho desempeño se muestra en la Figura 4. En la parte izquierda de la matriz se observan cuatro columnas, que permiten realizar el inventario de instalaciones, los equipos que las constituyen, las modalidades de energía consumidas en ellos y las áreas físicas en las que se encuentran los elementos anteriores; es decir, se realiza el despliegue de usos y consumos de la organización, clasificado, si es posible, por áreas físicas.

Sin embargo, en las columnas de la parte derecha se puede obser-

var el conjunto de indicadores de desempeño que la organización estima adecuados para un correcto seguimiento de las operaciones; es decir, se realiza el despliegue de indicadores de desempeño energético.

Es habitual que queden cuadrículas sin valores, pues no es una situación real en las organizaciones disponer de sistemas de adquisición de datos en el 100% de los elementos inventariados, por lo que algunos indicadores se aplican al conjunto de una instalación o a equipos con una especial incidencia en la energía.

Esta información sirve de base comparativa para otros periodos iguales, anteriores y posteriores al de la base de cálculo, permitiendo establecer fácilmente correlaciones, tendencias o singularidades en la evolución del desempeño energético.

En las plantas químicas puede llegar a ser necesario establecer tantas matrices como desempeños independientes, por producto, conjunto de variables por proceso/línea de producción/maquina, etc. En este caso la línea base estaría constituida por el conjunto de matrices necesario para facilitar la base de comparación del desempeño energético.

Figura 3. Evolución de actividades de una revisión energética

c) La identificación, priorización y registro de oportunidades para mejorar el desempeño energético.

Las oportunidades pueden tener relación con fuentes potenciales de energía, la utilización de energía renovable u otras fuentes de energía alternativas, tales como la energía desperdiciada.

En la Figura 3 puede observarse la evolución de actividades de una revisión energética.

Línea base energética Tal y como se ha definido el desempeño energético, una buena manera

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GESTIÓN ENERGÉTICA

Objetivos, metas y programas energéticos En todas las modalidades de gestión el concepto de mejora continua se impulsa principalmente a través de objetivos de mejora. Cada objetivo está estructurado en metas, y para alcanzar el objetivo deben estar designados un calendario, unos medios y unos responsables de su ejecución, todo ello establecido en un programa de actuación.

La novedad de la norma UNE-EN ISO 50001:2011 en este apartado consiste en la necesidad de establecer una declaración del método mediante el cual debe verificarse la mejora del desempeño energético, y una declaración del método para verificar los resultados alcanzados.

Una forma bastante sencilla de dar cumplimiento a este requisito consiste en diseñar indicadores de seguimiento que también sirvan para verificar la mejora, para lo que, además, pueden aprovecharse indicadores ya disponibles en el seguimiento de otras actividades energéticas. La verificación de los resultados alcanzados y el grado de

ejecución de los objetivos se puede realizar estableciendo un criterio de consecución –normalmente un valor numérico- que cada indicador debe alcanzar para evidenciar su finalización.

Control operacional En plantas químicas, el control automático de procesos y su desarrollo informático mediante sistemas de control distribuido tiene una aplicación directa en la optimización energética, estableciendo intervalos de consigna dentro de los que se puede considerar las operaciones bajo control para toda clase de variables con incidencia en la energía (presión, temperatura, caudal, nivel, humedad, etc.).

Además, estos sistemas son la primera voz de alarma ante contingencias, por lo que constituyen los dispositivos que normalmente se incluyen en las plantas de proceso para afrontar situaciones imprevistas, tanto de carácter energético como ambiental o de seguridad. Cuando se quiere desarrollar procedimientos para atender a emergencias,

contingencias o desastres potenciales desde el punto de vista energético, una buena práctica es revisar los procedimientos ya existentes para estas otras perspectivas, pues suelen contener pautas de actuación útiles también para la optimización energética, por lo que es habitual que sólo deban completarse dichos planes con algunas pautas de actuación complementarias.

Seguimiento, medición y análisis Los procedimientos e instrucciones de trabajo para el seguimiento y medición deben incluir los parámetros energéticos seleccionados y la frecuencia con la que se realiza la adquisición de datos de los mismos.

La selección se realiza con el objeto de poder abordar el estudio de los balances de materia y energía de las instalaciones y equipos de los procesos químicos. Asimismo, deben establecerse protocolos de calibración o tratamiento de los instrumentos utilizados, así como la frecuencia con la que deben ser vigilados para asegurar lecturas fiables.

Figura 4. Estructura elemental de una línea base

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APLICACIÓN Y DISEÑO DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DE LA ENERGÍA CONFORME A LA NORMA UNE-EN ISO 50001 EN PLANTAS QUÍMICAS

DISEÑO En este apartado la norma requiere que la evaluación del desempeño energético deba ser tenida en cuenta a la hora de decidir si se realizan instalaciones nuevas, modificadas o renovadas, de equipos, de sistemas y de procesos, por si pueden tener un impacto significativo en el mismo, ya sea perjudicial o beneficioso.

Una vez decidida la actuación, se aplicarán para las actividades de diseño técnicas ya conocidas, similares a las contempladas en los sistemas de gestión de la calidad y sus correspondientes revisiones, verificaciones y validaciones de diseños.

ADQUISICIÓN DE SERVICIOS DE ENERGÍA, PRODUCTOS, EQUIPOS Y ENERGÍA En este apartado la norma requiere que uno de los criterios de selec-

ción de compras sea la componente energética de productos y servicios.

Por ello, deben establecerse de antemano unos requisitos energéticos para la fase de vida útil de los elementos que tengan incidencia en la gestión de la energía.

En numerosas plantas químicas los departamentos de compras contemplados ya en la estructura de sistemas de gestión de calidad están realizando un esfuerzo considerable, revisando todas las fichas de requisitos de productos y servicios para incluir, junto a las condiciones de calidad, coste, seguridad o medio ambiente, las cláusulas energéticas que plantea la norma.

CONCLUSIÓN El objeto y campo de aplicación de la Norma UNE-EN ISO 50001:2011, el alcance que debe contemplar el sistema de gestión, las definicio-

nes más novedosas y los requisitos específicos de esta referencia en materia de control operacional, diseño, adquisición de servicios de energía, productos, equipos y energía, así como las actuaciones en materia de seguimiento, medición y análisis, constituyen el núcleo central de un SGE. Las plantas químicas se encuentran en una posición favorable para la implantación de los requisitos de la norma, por aplicación de las técnicas de control y seguimiento de datos mediante los sistemas automáticos de control distribuido existentes para la mayoría de los procesos químicos.

Actualmente, AENOR tiene vigentes más de 80 certificados del Sistema de Gestión de la Energía, conforme a la Norma UNE-EN ISO 50001, a organizaciones de todos los sectores de actividad y tamaños.

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GMa

GESTIÓN MEDIOAMBIENTAL

Reducción de benceno en reformato controlando precursores de aromáticos Debido a las regulaciones ambientales del contenido de benceno en la gasolina, se hace necesario evaluar alternativas en las refinerías para reducir la composición de benceno en las corrientes que se mezclan para obtener gasolinas, como son el reformato y naftas de FCC. Una alternativa que aprovecha la capacidad instalada es la reducción de la cantidad de precursores aromáticos en la carga de reformado catalítica. En este estudio se utilizó la simulación de procesos para revisar cuál sería el contenido de benceno en el reformato variando las especificaciones de la carga, como son el punto inicial de ebullición y el flujo volumétrico de la carga a prefraccionamiento. Si se requiere reducir benceno entre 5,6% y 1%, por cada unidad de porcentaje de benceno se requiere 900 barriles/día adicionales en la carga de prefraccionamiento, y un incremento de 5°C en el PIE D86 del corte de nafta.

J. E. Torres Ecopetrol S.A. Instituto Colombiano del Petróleo. Santander. Colombia M. J. Ardila Ecopetrol S.A. Refinería de Barrancabermeja. Santander. Colombia

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Reducción de benceno en reformato controlando precursores de aromáticos

Las refinerías de crudo deben contemplar la planeación y ejecución de proyectos que les permita cumplir las regulaciones ambientales que restringen el contenido de benceno en gasolinas. En 1990 la organización US Clean Air Act identificó al benceno como un potente cancerígeno y contaminante tóxico del aire (los niveles de benceno en la mayoría de ciudades con alta polución son del orden de 100 ppm). Se conoce que estas cantidades elevadas de benceno en el aire pueden producir leucemia, cáncer de piel y pulmón, por lo que se mantiene un límite de seguridad de benceno en el aire de 10 ppm. Para cumplir este límite, la Asociacion internacional de compañías fabricantes de automóviles (World Wide Fuel Charter) estableció en enero de 2000 un contenido de benceno en gasolinas <1.0% vol, mientras que EPA MSAT II, en enero de 2011, fijó en Estados Unidos un valor <0,62% vol de benceno, que se aplica para refinadores e importadores [4, 5, 6].

MSAT (Mobile Source Air Toxics) son los contaminantes peligrosos del aire clasificación por US EPA. Estos son los siguientes: benceno, 1,3-butadieno, formaldehido, acetaldehído, acroleína, naftaleno. Los MSAT son conocidos cancerígenos que causan efectos serios a la salud y ambiente.

El benceno está presente en pequeñas cantidades en corrientes vírgenes, tales como el crudo y condensados del gas natural. Pero la mayor cantidad de benceno en la gasolina es formado en la refinería a través de procesos catalíticos y térmicos, principalmente en reformado catalítico y craqueo catalítico.

Como se puede observar en la Tabla 1, el 70-85% del benceno de las gasolinas es contribuida por el reformato (producto del proceso de reformado catalítico) y el 10-25% de la gasolina FCC (de donde no es fácil retirar el benceno). Lo anterior hace que el reformato sea la corrien-

Tabla 1. Aporte de benceno en la gasolina por corrientes de refinería

Reformato Gasolina FCC Gasolina natural Alquilato

Benceno, % vol

% vol en gasolina

Contribución al contenido de benceno, % vol

4-9

30

70 - 85

0,5 - 1,5

35 - 40

10 - 25

0,3 - 3

0-5

1

0

10 - 5

0

- Deshidrogenación de ciclohexano a benceno.

- Isomerización de metilciclopentano a ciclohexano y posterior deshidrogenación a benceno.

- Conversión de parafinas C6 a ciclohexano, seguido de deshidrogenación a benceno.

- Hidrocraqueo de aromáticos pesados a benceno.

El benceno adicional es formado en el reformador por hidrocraqueo de aromáticos pesados. La producción de benceno con reformado catalítico es función de PINA (parafinas, isoparafinas, naftenos, aromáticos) de la nafta, corte de la separación de la nafta pesada y liviana, operación del reformado tales como presión, reciclo de hidrogeno, etc. [1, 2, 3] La remoción de benceno en la gasolina representa pérdidas de uno de los componentes con mayor octano (RON=106). Hay varias opciones de reducir el contenido de benceno en la gasolina:

En el reformado catalítico los precursores de benceno en el alimento (parafinas C6, ciclohexano y metilciclohexano, ver Tabla 2) son parcialmente convertidos a benceno. La conversión de ciclohexano es prácticamente el 100%, cerca de la mitad del metil-ciclopentano y el 20% de parafinas C6 es convertido a benceno.

- Reducir los precursores de benceno en el alimento del reformado catalítico vía prefraccionamiento.

- Saturación de benceno contenido en la nafta liviana.

- Instalar un separador de reformato para producir una corriente rica de benceno, seguido por hidroprocesamiento para remover benceno.

te natural para enfocar la reducción de benceno.

En el proceso de reformado catalítico, el benceno es formado por medio de varias rutas (Figura 1):

Figura 1. Mecanismos de obtención de benceno en reformado catalítico

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GESTIÓN MEDIOAMBIENTAL

Tabla 2. Propiedades físicas de precursores de benceno

El problema antes planteado se puede resolver por medio de la simulación de procesos, al definir la topología del proceso, método termodinámico (ecuación de estado SRK), caracterización de la carga (ver Tabla 3), configuración de equipos, y cinética de reformado catalítico y severidad del reformador (RON 96,5).

Precursor

Peso Molecular

Gravedad Específica

Punto de ebullición normal, ºC

n-hexano

86,18

0,66511

68,73

2,2 dimetil butano

86,18

0,65388

49,73

2,3 dimetil butano

86,18

0,66618

57,98

2 metil pentano

86,18

0,65770

60,26

3 metil pentano

86,18

0,66927

63,27

Resultados

ciclohexano

84,16

0,78229

80,72

metilcicloheano

84,16

0,75698

71,81

En la Figura 3 se puede observar el comportamiento del incremento del PIE D86 del corte de nafta con el porcentaje de benceno en el reformato.

Para obtener un porcentaje de benceno menor al 1% se requiere aumentar el PIE D86 en 107°C, obteniendo un reformato con 74,3% de aromáticos, pero se requiere incrementar el flujo de la carga a prefraccionamiento hasta 18.100 barriles/día (Figura 4), lo que sobrepasa la capacidad de esta planta.

Teniendo en cuenta la restricción de capacidad de 17.000 barril/día de la planta de prefraccionamiento, se tendría la siguiente solución: 2% benceno en reformato, 17.000 barril/día de carga a prefraccionamiento, PIE D86 98,5°C del corte de nafta, 74,2% aromáticos en reformato.

Al observar las Figuras 3 y 4, existe una dificultad de alcanzar valores bajos de porcentaje de benceno en el reformato debido al comporta-

- Remover benceno del reformato con extracción con solventes.

- Comprar créditos de benceno de otras refinerías.

Este estudio se enfocará en el prefraccionamiento de la nafta debutanizada para reducir el contenido de precursores de benceno en el corte de nafta que, finalmente, se convertirá en el reformato (Figura 2). Por lo tanto, se requiere minimizar el contenido de benceno en el reformato al aumentar el punto inicial de ebullición de la nafta de corte (reducción de precursores por destilación).

En la Tabla 3 se puede observar la caracterización de la corriente de carga a prefraccionamiento, donde aparecen los porcentajes másicos de

los precursores de aromáticos (parafinas C6, ciclohexano, metilciclopentano), el punto inicial de ebullición (PIE) ASTM D86 de la nafta de corte de 81,5°C, y la severidad de 96,5 RON del reformador.

Si se requiere un flujo volumétrico constante de nafta de corte de 8.000 barriles/día (restricción de carga al reformador), al aumentar el PIE D86 de la nafta de corte se reduce el flujo volumétrico de la misma, por lo que se requerirá aumentar el flujo volumétrico de la carga a prefraccionamiento para mantener los 8.000 barriles/día.

Entonces existirá un valor máximo de carga a prefraccionamiento, que será la capacidad máxima de diseño, en este caso 17.000 barriles/día.

Figura 2. Diagrama de flujo de la ruta de la nafta virgen hasta el reformato

80 Industria Química

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Reducción de benceno en reformato controlando precursores de aromáticos

miento asintótico de las curvas. Si se requiere reducir benceno entre 5,6% y 1%, por cada unidad de porcentaje de benceno se requiere 900 barriles/ día adicionales en la carga de prefraccionamiento, y un incremento de 5°C en el PIE D86 del corte de

nafta. Mientras que, si el valor final de benceno requerido es menor al 1%, los valores anteriores se pueden elevar dramáticamente.

En caso de tener una planta de extracción liquido-líquido, para separar aromáticos después del reformador se

Tabla 3. Caracterización base de corrientes de carga, corte de nafta y reformato Carga prefraccionamiento

Corte de nafta

Reformato

14.200

8.000

5.450

60,5

42

0,6

Índice de refracción 20ºC

1,4140

1,4147

1,4595

Gravedad específica

0,7338

0,7390

0,8018

Barril/día Azufre, ppm

RON

96,5

%parafinas

55,6

50,6

29,8

%olefinas

1,4

0,8

1,0

%naftenos

26,6

34,6

2,0

%aromáticos

16,4

13,9

67,2

%parafinas C6

14,7

13,4

11,8

%ciclohexano

3,3

4,5

0,4

%metil ciclopentano

3,1

3,2

1,3

%benceno

1,2

1,3

8,6

PIE

68,0

81,5

67,3

50%

101,7

102,4

109,6

PFE

176,5

143,0

157,9

ASTM D86, ºC

Figura 3. % másico de benceno en el reformato vs PIE D86 del corte de nafta de prefraccionamiento y % de aromáticos en reformato

debe realizar una evaluación adicional si la planta puede operar adecuadamente un reformato con un contenido mayor de aromáticos (en este caso 74,2%).

Conclusiones - Para reducir el contenido de benceno por remoción de precursores a través de destilación es necesario incrementar el flujo de carga a prefraccionamiento si se requiere un flujo volumétrico constante al reformador, lo que conlleva sobrepasar la capacidad máxima de la planta.

- Por limitaciones en los equipos y de separación en las plantas de prefraccionamiento y reformado catalítico, es posible no cumplir los requerimientos de benceno en la gasolina (<1%), ya que esto conlleva tener un valor máximo practico de reducción de benceno en reformato, por lo que se recomienda complementarlo con otra alternativa para reducción de benceno.

Referencias [1] Little D. Catalytic Reforming. Penwell Books (1985) [2] Antos G., Aitani A. Catalytic naphtha reforming.

Second edition. Marcel Dekker (2004) [3] Parkash S. Refining Processes Handbook, First Edition. Gulf Publishing (2003) [4] NPRA AM-08-10. Options reducing benzene in the refinery gasoline pool.

[5] NPRA AM-08-14. Cost effective solutions for reduction of benzene in gasoline.

[6] DInkov R., Stratiev S., Chomakov M., Kirilov K. Prefractionation of high benzene precursors feed for hybrid reformer unit. Petroleum & Coal (2003).

Figura 4. % másico de benceno en el reformato vs flujo volumétrico de carga a prefraccionamiento si la nafta de corte es 8.000 barril/día

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Industria Química Normas de publicación para autores La revista INDUSTRIA QUÍMICA editada por INFOEDITA COMUNICACIÓN PROFESIONAL, S.L. publica trabajos técnicos originales, sobre todas las áreas relacionadas con la industria de procesos: producción de gas y petróleo, refino y petroquímica, química, cemento, papel y celulosa, etc.; así como de instrumentación y control, selección de equipos, tratamiento de residuos, aguas, mantenimiento y seguridad. Los trabajos enviados bajo la firma de más de un autor serán revisados asumiendo que todos los autores están de acuerdo con el texto enviado y que el manuscrito final ha sido aprobado por todos los firmantes tácita o explícitamente. Los trabajos que sean aceptados para publicación no podrán ser reproducidos en ningún otro medio o en otro idioma sin el consentimiento expreso de INFOEDITA COMUNICACIÓN PROFESIONAL, S.L. Los artículos deberán escribirse preferentemente en español, aunque excepcionalmente se aceptarán también trabajos en inglés.

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Ejemplos de citas en el texto: [1], [ 6-8 ], [1, 5]. Las referencias bibliográficas deberán consignarse numeradas y por orden de aparición siguiendo la estructura de estos ejemplos: 1. Apellidos, Inicial., Apellidos, Inicial., …, AÑO. “Título del trabajo completo en el idioma original de publicación”. Abreviatura de la revista, Vol (nº), pág inicio - pág final.

2. Apellidos, Inicial., Apellidos, Inicial., …, AÑO, “Título del libro”, Edición, Editorial, Ciudad.

3. Apellidos, Inicial. y Apellidos, Inicial., AÑO, “Título del capítulo del libro”. En: Editor, Edición, Título del libro, Volumen, Editorial, Ciudad, páginas.

Ejemplos de referencias bibliográficas: 1. Crowe, L.M., Crowe, J.H., Womersley, C., Reid, D., Appel, L., Rudolph, A., 1986. “Prevention of fusion and leakage in freeze-dried liposomes by carbohydrates. Biochim”. Biophys. Acta, 861, 131-140.

2. Deppeler, H.P., 1981. Hydrochlorothiazide. En: Florey, K. (Ed.), “Analytical Profiles of Drug Substances”, Vol. 10, Academic Press, New York, pp. 405-441.

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i Directorio A ACCEsorIos pArA TuBErÍAs ACopLAMIENTos rÁpIDos ACTuADorEs ELÉCTrICos ACTuADorEs NEuMÁTICos ACuMuLADorEs HIDroNEuMÁTICos DE VEJIgA AgITACIÓN AgITADorEs Y MEZCLADorEs ALEACIoNEs DE NIQuEL ANTICorrosIVAs ANALIZADorEs ANALIZADorEs pArA AguAs

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D DECANTADorEs DECANTADorEs pArA TrATAMIENTo DE

AguA DEpÓsITos DEpurACIÓN DE gAsEs DETECTorEs DE gAs DIÓXIDo DE CLoro DIsCos DE rupTurA DIsEÑo, INgENIErÍA Y CoNsTruCCIÓN DIsEÑo Y FABrICACIÓN DE EQuIpos A prEsIÓN DosIFICACIÓN

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s

HoMogENEIZADorEs

sECADorEs sECADorEs AL VACÍo sECADorEs ENFrIADorEs sILos Y ToLVAs soLuCIoNEs DE gEsTIÓN sopLANTEs

I

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Fax: 918 554 073

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Solarca, sl Limpieza química de equipos y plantas.

Decapados preoperacionales.

Limpieza química de mantenimiento de centrales térmicas.

Limpiezas químicas lado agua y lado gases de hornos de proceso.

Limpiezas químicas on-line.

Decapados preoperacionales de ciclos combinados.

Limpieza de tanques.

Limpieza zona radiación y convectiva de hornos de proceso en funcionamiento.

Soplados de sistemas de vapor.

Gestión para el tratamiento de residuos industriales.

Desinfección de legionela en instalaciones industriales.

Soplado y secado de plantas industriales.

Inertizado de equipos/sistemas y control de estanqueidad.

Servicio global de mantenimiento en paradas.

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Levante. Tel.: 963 579 013

Tel.: +34 902 209 219

Galicia. Tel.: 688 88 17 86

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Tel.: 935 730 770

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