Práctica N1 Ingeniería y Gestión Ambiental

UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS

FACULTAD DE INGENIERÍA

CARRERA DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

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INGENIERÍA Y GESTIÓN AMBIENTAL

PRACTICA CALIFICADA N°1

INTEGRANTES:

Barrios Treviño Manuel Oswaldo                Código U201413555

Carazas Ventura, Luis Eduardo                Código U201323941

Huallpa Flores Junior Raúl                        Código U201415618

Malca Ramírez Carlos Humberto                Código U201416189

PROFESOR:

Gálvez Zarate, Carlos Alberto

Lima – Perú

Abril de 2018

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INGENIERÍA Y GESTIÓN AMBIENTAL (IN218)

PRÁCTICA CALIFICADA 1

Ciclo 2018-01

Secciones:         TODAS

Profesores:        Carlos Gálvez, Claudia León

Duración:        Se estima 8 horas

Indicaciones:

1. Esta evaluación puede ser desarrollada mediante intercambios de información y trabajo grupal.
2. El equipo debe presentar su desarrollo por el Aula Virtual, en la actividad provista para este fin, mediante una entrega única de un archivo con la siguiente nomenclatura: IN218-Sección-PC1-G#.
3. Los errores en la presentación de unidades, las faltas de ortografía y las fallas en la redacción están sujetas a un descuento de hasta 5 puntos sobre el puntaje total de la prueba.
4. Las fuentes de información utilizadas para sustentar las respuestas deben ser citadas.

Sección 1 (20 puntos)

Integración de conceptos – Analice cuantitativa y cualitativamente el siguiente caso y responda las interrogantes.

En la fabricación de cemento se emplean hornos a altas temperaturas para llevar a cabo transformaciones físicas y químicas de la mezcla de minerales. En la sala de control se monitorea la producción de este material fundamental para la edificación de las estructuras que permiten el desarrollo de las naciones. Para llevar a cabo este proceso, utilizan un combustible compuesto por carbono, azufre e hidrógeno en proporciones de 89%, 7.5% y 3.5% respectivamente, y se emplea un sistema de intercambiadores de calor para reducir la temperatura de salida de los gases de combustión por medio de una chimenea de 10 m de altura.

Empezando el 2018, la Gerencia de Producción recibió un reporte donde se analizaban los registros de paradas de planta y de pedidos no atendidos al cierre del 2017, los cuales reportaron oportunidades perdidas por un valor de medio millón de dólares. El análisis de causas llevó a la detección de fallas en los sistemas de combustión debido a la antigüedad de los equipos y deterioro del sistema de aislamiento. Con base en este dato, y con un presupuesto aprobado para repotenciar los equipos, la Gerencia de Producción solicitó la adquisición de un nuevo horno que permitiría un incremento en la productividad en un 10%. Con el nuevo horno, se estimó que el consumo sería de 43800 kg/h del combustible, registrando combustiones incompletas con un 25% de emisiones de CO2, y el resto como CO.

En una comunidad rural ubicada 4720 m al norte de la planta de cemento, la municipalidad recibe frecuentes quejas de los pobladores, quienes consideran que los casos de bronquitis y asma se deben a las operaciones de la planta. Además, afirman que sus zonas de cultivo han reducido su productividad, debido a que el 10% de los productos sembrados se queman antes de llegar a la temporada de cosecha.

Usted ha sido contratado para evaluar principalmente tres puntos de interés: el colegio, la plaza y los campos de hortalizas. En el primero, la zona crítica son las aulas del segundo piso; en contraste con la plaza, donde no hay edificios altos. Cabe notar que las hortalizas se plantan saliendo del pueblo, 5 km al nor-este, a 27° medidos con respecto de la dirección del viento que va de sur a norte.

Los reportes meteorológicos muestran un brillo solar moderado a lo largo del año. Además, la velocidad del viento es de 3.2 metros por segundo durante los momentos más críticos de medición.

Debido a que el comité técnico de salud pública ha emitido un informe indicando que existe un incremento en la cantidad de recursos solicitados por los ya saturados centros de atención médica ambulatoria, el reclamo de la comunidad ha ganado atención mediática, llegando a difundirse una denuncia periodística que acusa a la cementera de no estar llevando los controles ambientales requeridos. Las noticias han ido tomando un tinte amarillista, poco informativo y muy alarmante, avivando el malestar en la población afectada y ganando también la simpatía de las poblaciones aledañas, que han empezado a plantear protestas pacíficas en contra de la empresa.

La imparcialidad y la pericia del equipo evaluador que usted lidera es fundamental para evitar que esta situación escale y desemboque en un conflicto socioambiental.

Desarrolle:

Para el desarrollo de este ejercicio detallamos los datos generales del problema:

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1. ¿Cuál es la composición de los gases en la chimenea de la fundición?

Para tener una imagen global y saber cómo es el proceso de la combustión se procede a graficar las entradas y salidas del proceso:

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De esta manera, empezamos con la resolución del problema. Como primer paso se procedió a realizar los balances químicos de cada uno de los compuestos.

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Para así proceder a hallar el % de concentración del carbono en el CO2 y CO por la combustión incompleta.

1. y (2)

Dato: Combustión incompleta con un 25% de emisiones de CO2, y el resto como CO.

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Proporción de carbono en CO2 y CO

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Porcentaje de concentración de carbono en CO2 y CO

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A partir de ello, se procede a hallar los kg/h de cada uno de los componentes en el combustible con el dato importante del requerimiento calorífico: 43800 kg/h

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Por lo tanto, procedemos a hallar el aire teórico y el aire en exceso:

      Cálculo de los Oxígenos por balance:

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Y por último hallamos los valores de la salida:

Cálculo de las moléculas de salida:

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De esta manera, se concluye la determinación de la composición de los gases en la chimenea de la fundición

1. ¿Cuál es la huella de carbono de la fundición?

La huella de carbono según el ministerio del ambiente consiste en el cálculo de las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) que se generan por las diversas actividades humanas y económicas. En esta oportunidad por las emisiones en la fabricación de cemento (MINAM, 2017). Por lo tanto la huella de carbono es la siguiente:

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