FACULTAD DE INGENIERÍA ÁREA DE CIENCIAS DE LA TIERRA Nombre de la materia: PREVENCION Y CONTROL DE LA CONTAMINACION DEL AIRE Clave Facultad: ........................ 4087 Clave U.A.S.L.P.: ..................... Nivel del Plan de Estudios: .... VII Carrera: Ingeniería Ambiental Clave CACEI:..... IA No. de créditos: 7 Horas/Clase/Semana: 3 Horas/Práctica (y/o Laboratorio): 1 Horas totales/Semestre: 48 Trabajo extra-clase Horas/Semana: 3 Fecha última de Revisión Curricular: Mayo del 2014 Materia(s) requisito: QUÍMICA AMBIENTAL OBJETIVO DEL CURSO Que el alumno conozca las diferentes formas de prevención y control de la contaminación del aire e identifique y comprenda los métodos de tratamiento de limpieza de gases y de partículas de las emisiones contaminantes. CONTENIDO TEMÁTICO Contenido temático y objetivos por unidad. Unidad 1 Química ambiental de la atmósfera 5h Objetivo particular: Presentar parámetros y criterios de calidad del aire aplicables e introducir al alumno en el tema de la prevención y el control de la contaminación del aire. 1.1. La atmósfera 1.1.1. Composición atmosférica 1.1.2. Características físicas de la atmósfera 1.1.3. Estratificación de la atmósfera 1.2. Naturaleza, origen y clasificación de los contaminantes del aire 1h 1.2.1. La contaminación del aire (definición) 1.2.2. Fuentes naturales u fuentes antropogénicas 1.2.3. Tipos de contaminantes 1.2.4. Reacciones químicas y fotoquímicas 1.3. Contaminación atmosférica y cambio climático 2h 1.3.1. Transferencia de energía en la atmósfera 1.3.2. Balance de radiación de la tierra 1.3.3. Contaminantes del aire y su forzamiento radiactivo 1.3.4. Reacciones químicas y fotoquímicas 1.4. Escala de problema de la contaminación del aire 1h 1.4.1. Escala planetaria o global (macroescala). Ejemplos 1.4.2. Escala regional (mesoescala). Ejemplos 1.4.3. Escala local (microescala). Ejemplos Lecturas y otros recursos: Lecturas complementarias especializadas para ampliar, reforzar e integrar los conceptos y conocimientos discutidos en clase. Métodos de enseñanza: Exposición oral, discusión de temas, estudios de caso, presentación de temas. Actividades de aprendizaje: Investigaciones. Trabajo en equipo. Unidad 2 Normativa Ambiental en materia de calidad del aire 7h Objetivo particular: Que el alumno observe la normativa ambiental de competencia federal, estatal y municipal en materia de calidad del aire y sea capaz de relacionar ésta con la regulación de las emisiones de las diferentes fuentes antropogénicas. 2.1. Leyes y Reglamentos de competencia Federal 3h 2.1.1. Ley General del Equilibrio Ecológico y la Protección al Ambiente (LGEEPA) 2.1.2. Reglamento de la LGEEPA en materia de prevención y control de la contaminación de la atmosfera. 2.1.3. Reglamento de la LGEEPA en materia de Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes. 2.2. Leyes y Reglamentos de competencia estatal 1h 2.2.1. Ley Ambiental del Estado de San Luis Potosí. 2.2.2. Reglamento de la Ley Ambiental del Estado de San Luis Potosí en materia de calidad el aire. 2.3. Reglamentos de competencia municipal. 1h 2.3.1. Reglamento de Ecología del Ayuntamiento de San Luis Potosí, S.L.P. 2.3.2. Reglamento de Verificación Vehicular. 2.4. Valores guía, normas e índices de la calidad del aire. 2h 2.4.1. NOM’s en materia de calidad del aire. 2.4.2. NMX’s en materia de calidad del aire. 2.4.3. Valores guía de la Organización Mundial de la Salud 2.5. Acuerdos y Tratados internacionales. 1h Lecturas y otros recursos: Lecturas complementarias especializadas para ampliar, reforzar e integrar los conceptos y conocimientos discutidos en clase. Métodos de enseñanza: Exposición oral, discusión de temas, presentación de temas. Actividades de aprendizaje: Investigaciones. Trabajo en equipo. Unidad 3 Gestión de la calidad del aire 6h Objetivo particular: Que el alumno conozca los programas y sus estrategias que se establecen en las ciudades de México y el extranjero para el abatimiento y control de las emisiones de contaminantes a la atmósfera. 3.1. Gestión de la calidad del aire 6h 3.1.1. Introducción a la gestión de la calidad del aire 3.1.2. Políticas de gestión ambiental y manejo de cuencas atmosféricas 3.1.3. Esquemas de regulación industrial (LAU, COA, RETC) 3.2. Programas de gestión ambiental 2h 3.2.1. Estructura de los programas de gestión de la calidad del aire 3.2.2. Programas de verificación de las fuentes móviles 3.2.3. Programas para disminuir las emisiones de las industrias 3.3. Estrategias de control y mitigación para mejorar la calidad del aire 2h 3.3.1. Análisis y discusión de las acciones establecidas en ciudades mexicanas y en el extranjero para la mejora de la calidad del aire Lecturas y otros recursos: Lecturas complementarias especializadas para ampliar, reforzar e integrar los conceptos y conocimientos discutidos en clase. Métodos de enseñanza: Exposición oral, discusión de temas, estudios de caso, presentación de temas. Actividades de aprendizaje: Investigaciones. Trabajo en equipo. Unidad 4 Medición de la calidad del aire 11h Objetivo particular: Que el alumno conozca los métodos para medir la concentración de contaminantes en las fuentes emisoras y en el medio ambiente. 4.1. Medición de los contaminantes en la fuente emisora 3h 4.1.1. Muestra representativa 4.1.2. Determinación de la concentración 4.1.3. Métodos analíticos estándar 4.1.4. Determinación de gastos de contaminantes 4.1.5. Muestreo isocinético 4.1.6. Emisiones visibles 4.2. Medición de contaminantes en el aire del ambiente 3h 4.2.1. Selección de métodos 4.2.2. Métodos para medición de gases 4.2.3. Método para medición de partículas 4.2.4. Telemetría 4.3. Caracterización de contaminantes atmosféricos 1h 4.3.1. Técnicas de análisis para los componentes químicos de las partículas suspendidas 4.3.2. Técnicas de análisis para gases 4.4. Monitoreo de la calidad del aire 2h 4.4.1. Redes de monitoreo atmosférico 4.4.2. Sistemas de gestión de control de calidad para el monitoreo Atmosférico 4.5. Inventario de emisiones 2h 4.5.1. Métodos de inventario de emisiones Lecturas y otros recursos Lecturas complementarias especializadas para ampliar, reforzar e integrar los conceptos y conocimientos discutidos en clase. Métodos de enseñanza Exposición oral, discusión de temas, estudios de caso, presentación de temas. Actividades de aprendizaje Investigaciones. Trabajo en equipo. Unidad 5. Sistemas de control de contaminantes del aire 13h Objetivo particular: Que el alumno comprenda el principio de funcionamiento de los diferentes métodos para la prevención de las emisiones contaminantes al aire, y que sea capaz de definir los mecanismos de prevención y control de la contaminación de una actividad emisora. 5.1 Prevención y Control de emisiones en la fuente 4h 5.1.1 Identificación de las actividades contaminantes. ¿Qué, dónde, por qué, cuándo, qué se puede hacer…? 5.1.2 Definición de situaciones respecto a la normativa aplicable 5.1.3 Mantenimiento, calibración y/o reparación de equipos; Capacitación de personal; Control de fugas; Cambios de materias primas, Sustitución de equipo obsoleto,… 5.1.4 Ideas generales de control de la contaminación del aire 5.1.4.1. Mejorar la dispersión. Uso de chimeneas elevadas 5.1.4.2. Dispositivos de control corriente abajo 5.1.4.3. Recuperación de recursos 5.1.4.4. El último destino de los contaminantes 5.1.4.5. Minimización del gasto volumétrico y de la caída de presión 5.1.4.6. Eficiencia, penetración, factor de descontaminación, nueves. 5.1.4.7. Contaminantes homogéneos y no homogéneos 5.1.4.8. Volumen y composición de los productos de combustión 5.1.4.9. Cambio de los gastos volumétricos 5.1.4.10. Punto de rocío ácido 5.2 Control y eliminación de emisiones gaseosas 2h 5.2.1 Procesos de condensación 5.2.2 Procesos de absorción 5.2.3 Procesos de adsorción 5.2.4 Procesos de incineración 5.3 Control y eliminación de partículas 5.3.1 Cámaras de sedimentación 5.3.2 Colectores húmedos 5.3.3 Colectores por inercia 5.3.4 Precipitadores electrostáticos 5.3.5 Filtros 5.4 Control de emisiones Fugitivas 1h 5.4.1 Antecedentes 5.4.2 Fuentes de emisión fugitiva 5.4.3 Medición de emisiones fugitivas (Uso del método 21, Control de las fuentes de área, Fuentes de partículas) 5.5 Control de emisiones de vehículos automotores 1h 5.5.1 Sistemas de control para emisiones vehiculares (Nuevas tecnologías) 5.5.2 Sustitución de combustible 5.5.3 Monitoreo de emisiones vehiculares (Verificación vehicular) 5.6 Estudio de caso. Control de emisiones en diferentes giros industriales 2h 5.7 Control de emisiones de ruido 1h 5.7.1 El sonido. Propiedades 5.7.2 Medición del ruido 5.7.3 Control del ruido 6. Unidad 6 Modelación de la calidad del aire 6h Objetivo particular: Que el alumno entienda las bases de la modelación del transporte de contaminantes en aire a la escala local, y que sea capaz de modelar la contaminación que pueden producir las fuentes fijas puntuales. 6.3 Modelos a escala local 1h 6.3.1 Ecuaciones de la difusión de los contaminantes en la atmósfera 6.4 Modelos numéricos simples (El modelo Gaussiano) 1.5h 6.4.1 Cambio de la velocidad del viento con la altura 6.4.2 Definición de la estabilidad atmosférica 6.4.3 Los coeficientes de difusión empíricos y y z 6.4.4 Sobreelevación del penacho (Modelos de Briggs y de Holland) 6.4.5 Ventajas e inconvenientes del modelo gaussiano 6.5 Ejercicios prácticos 2h Lecturas y otros recursos: Lecturas complementarias especializadas para ampliar, reforzar e integrar los conceptos y conocimientos discutidos en clase. Métodos de enseñanza: Exposición oral, discusión de temas, estudios de caso, presentación de temas. Actividades de aprendizaje: Investigaciones. Trabajo en equipo. 6.1 Generalidades 0.5h 6.1.1 Meteorología de las capas bajas de la atmósfera 6.2 Modelos del trasporte y difusión de los contaminantes en el aire 1h 6.2.1 Modelos numéricos 6.2.2 Modelos físicos METODOLOGÍA Exposición del maestro con apoyo de recursos visuales. Tareas e investigaciones relacionadas con los temas. Exposición de estudiantes de manera individual y/o en equipo. Análisis de textos. Escritura de ensayos y análisis de casos. Métodos Clases presenciales, discusión de artículos y análisis de normas oficiales mexicanas. Tareas y trabajos de investigación. Ejercicios Prácticas Se realizarán visitas a empresas para conocer la operación de los dispositivos de control de misiones a la atmósfera. EVALUACIÓN Elaboración y/o presentación de: Primer examen parcial (70% de la calif/periodo) Segundo examen parcial (70% de la calif/periodo) Tercer examen parcial (70% de la calif/periodo) Actividades varias (30% de la calif/periodo) Examen a título Incluirá el contenido de las 6 unidades Examen de regularización Incluirá el contenido de las 6 unidades Periodicidad (semanas) 1 Abarca Unidad 1, 2 y 3 Ponderaci ón 23.1% 1 Unidad 4 y 5 23.1% 1 Unidad 5 y 6 23.1% Asistencia, tareas, participación 9.9% continua Otras actividades académicas requeridas Tareas y trabajos de investigación. Ejercicios. Lecturas complementarias. BIBLIOGRAFÍA Bibliografía y recursos informáticos Textos básicos Nevers N. (1997). Ingeniería de Control de la Contaminación del Aire. Mc Graw Hill E. Roberts Alley & Asociates, Inc. (2001) Manual de Control de la calidad del aire. Kiely Gerard. (1999) Ingeniería Ambiental. Fundamentos, entornos, tecnologías y sistemas de gestión. Mc Graw Hill. SEMARNAT, SEGAM. Normativa Mexicana en materia de calidad del aire. Stanley E. M. 2007. Introducción a la química ambiental. Reverte. Allen D.T. & Rosselot K.S. 1997. Pollution Prevention for Chemical Processes. Wiley Interscience. Textos complementarios Beychock M.R. 1994. Fundamentals of Stacks Gas Dispersion. Milton R. Beychock Boubel RW, Fox D., Turner B., Stren C.A. 1994. Fundamentals of Air Pollution. Academic Press Freeman H.M. 1998. Manual de Prevención de la Contaminación Industrial W. Strauss W y S.J. Mainwaring S.J. 2000. Contaminación del Aire, Ed. Trillas Inche, Jorge L. 2004. Gestión de la calidad del aire: causas, efectos y soluciones. Instituto de Investigación de Ingeniería Industrial-UNMSM. Instituto Nacional de Ecología. 2000. Gestión de la calidad del aire en México. ISBN 968-817-467-X Sitios de Internet www.semarnat.gob.mx www.profepa.gob.mx www.ine.gob.mx www.segam.gob.mx http://www.epa.gov/ http://ready.arl.noaa.gov/HYSPLIT.php http://www.sanluis.gob.mx/index.php