ELABORACIÓN DE EXTRACTOS DE STEVIA A raíz de varias consultas que se me han hecho llegar sobre la stevia y los métodos que hay para poder producir extractos, he creído oportuno incluir en este blog esta informació n adicional para todos los interesad@s. PROCESO INDUSTRIAL Y RECETA PARA HACER EXTRACTO EXTRACTO DE STEVIA PROCESO INDUSTRIAL: 3.4.3.1 PROCESO PARA LA PRODUCCIÓN DE ENDULZANTE EXTRAÍDO DE L A PLANTA STEVIA La producción de endulzante en polvo para la industria y consumo masivo se realizará durante 22 dí as laborables del mes. El proceso a implementar es un método que s e lleva a cabo de forma continua, no consume mucha energía, su diseño se facilita a gran escala y se amplia fácilmente, este proceso se denomina Separación por mem branas. COMPRA DE MATERIA PRIMA Adquisición y pesado de la materia prima en estado n ecesario para la producción. PROCESO DE PRODUCCIÓN TRITURACIÓN Luego de haber receptado la materia prima, inmediatamente l as hojas son transportadas al área de trituración para ser molidas y alcanzar el tamaño de 1mm de diámetro que permita pasar por la criba de la máquina trituradora. Las hojas molidas caen a canecas plásticas hasta que tengan un peso de 20 Kg. cada una y son transportadas para ser organizadas en el área de extracción. EXTRACCIÓN Calentamiento del agua y maceración de la hoja triturada de stevia. Luego de la trituración, se procede a colocar en las marmitas a vapor hojas de stevia trituradas; cada marmita tendrá (10 lit ros de agua por cada kg. de hojas que se coloquen en las mismas). El agua es calentada hasta obtener una temperatura de 60º C. La extracción dura 4 horas y por tal motivo el extracto obtenido en la jornada de la tarde es procesado en la mañana del día si guiente. FILTRACIÓN Luego de la extracción se pasa al pre-tratamiento con los filtros. En la parte inferior de la marmita se encuentra una válvula que permite el paso del extracto a través de un ducto de ½ milímetro de diámetro. El extracto pasa a través de una serie de filtros con el fin de ret ener partículas superiores a 1 micra para no saturar l as membranas en los procesos siguientes. Primero se encuentra un filtro de 20 micras, luego uno de 10 micras, después están el de 5 y 1 micra y por último se encuentra el de carbón activado. El flujo en estos filtros es de 19 l itros por minuto. (5 galones por minuto) Impulsado por una bomba de 45 de pr esión, este proceso tarda una hora. MICROFILTRACIÓN Después del filtro de carbón activado el extracto pasa al primer tanque de paso que tiene (capacidad 500 litros), para luego iniciar el proceso de micro filtración donde se remueven algunos pi gmentos y algunas sustancias de alto peso molecular. El extracto es succionado e i mpulsado hacia la membrana de micro filtración por una bomba de 45 de presión, este proceso tarda una hora. De este filtro el extracto se dirige a un s egundo tanque de paso (capacidad 500 litros). ULTRAFILTRACIÓN Del segundo tanque el extracto es succionado y llevado por dos bombas de 70 de presión, hacia dos membranas de ultrafiltración de 1.000 Dalton y una capacidad de 6 litros por minuto cada una. En este proceso se genera 20% de concentrado y 80% de permeado. El concentrado es lo retenido por membrana, en el se encuentran sustancias con un alto peso molecular como proteínas, pectinas y pigmentos. El permeado continua a un tercer tanque de paso mientras que el concentrado es devuelto al segundo tanque para realizar la diafiltr ación que consiste en mezcl ar el volumen de concentrado con un volumen de agua dos veces mayor para volver a pasar por la membrana de ult ra filtración y garantizar una completa extracción de los glucósidos antes de rechazar el concentrado. Del proceso de ultrafiltración (involucrando diafiltración) se obtiene 1.280 litros de permeado y 120 litros de concentrado en un tiempo de dos horas y 20 minutos. NANOFILTRACIÓN Del tercer tanque de paso se succiona y se lleva el permeado a las membranas de nanofiltración de 150 Dalton y con un fl u jo de 6,2 litros por minuto cada una, por medio de dos bombas de 140 de presión. En este proceso también se obtiene 80% de permeado y 20% de concentrado. Con el permeado se realiza la diafiltración de la misma forma que en el proceso de ultra filtración, obteniendo 90% de permea do y 10% de concentrado en dos horas y cuarenta y siete minutos. En el concentrado obtenido se e ncuentran los glucósidos de la stevia. El 90% de permeado son recirculados para ser utilizados en el siguiente proceso de extracción. Como medida de control se instala un manómetro antes de cada filtro, para supervisar la presión en cada medio filtrante. EVAPORACIÓN Y CRISTALIZACIÓN CRISTALIZACIÓN El concentrado que contienen los glucósidos continúa con el proceso de evaporación y cristalización. El agua se evapora con el fin de obtener una sustancia sobresaturada y fomentar la formación de los cristales. SECADO Estos cristales con una humedad del 20% continúan en el proceso de secado en donde se disminuye su humedad a un 2% a través de una corriente de aire que se encuentra a una temperatura de 80ºC. el secado se realiza en dos lotes con una duración de media hora. PULVERIZACIÓN Al finalizar el secado se obtiene lo s cristales de stevia los cuales se emplean para la producción de endulzante de mesa en f orma de polvo. Los cristales son transportados al pulverizador para obtener polvo, el proceso tarda 20 minutos, a medida que se va obteniendo el po lvo este va cayendo a un recipiente. Al f inal de ese proceso un operario se encarga de transportar e l polvo a la mezcladora para ser mezclado con maltodextrina, este proceso dura media hora. Una vez obtenido el endulzante en polvo, el operario saca de la mezcladora y lo va depositando en un recipiente que se encuentra sobre una balanza. Luego pasa a la sacheteadora que coloca en cada sachet 2 0 gramos de endulzante y lo sella, luego de ello pasa al alm almacén acén de productos terminados.
T3K13R0!
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FLUJOGRAMA DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN
FLUJOGRAMA CON SIMBOLOGÍA DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN (ver gráfico en el enlace) Tiempo de duración del proceso 23 horas con 21 minutos
DESCRIPCIÓN DE LA MAQUINARIA
La maquinaria y equipos necesarios para el proceso productivo se describen a continuación.
TRITURADORA.
Es una máquina fabricada en acero inoxidable, consta de una tolva, 42 martillos y una criba de 1mm de diámetro, que sirve para triturar las hojas de stevia.
MARMITAS. Marmita a vapor esférica, fabricada en acero inoxidable que sirve para el proceso de extracción del esteviosídio de las hojas de stevia.
FILTROS Construido en material polipropileno fundido, sirve para retener partículas mayores a 1 micra y que no existan saturaciones de membranas en los procesos siguientes.
MICROFILTRACIÓN Sirve para la aclaración del extracto de las hojas de stevia.
NANOFILTRACIÓN Este filtro sirve para la purificación del agua que es colocada en las marmitas. (Ver foto en el enlace)
EVAPORADOR CRISTALIZADOR.
Sirve para evaporar y cristalizar el extracto. ( ver gráfico en el enlace)
CALDERO.
Constituye el equipo complementario del evaporador cristalizador.
SECADOR
Sirve para secar la humedad de los cristales formados por el evaporador. (ver foto en el enlace)
MOLINO PULVERIZADOR. Construida en acero inoxidable, sirve para pulverizar los cristales obtenidos del extracto. ( ver foto en el enlace)
MEZCLADORA.
Construida en acero inoxidable, la cual se encarga de mezclar los componentes del endulzante. (ver foto en el enlace)
BALANZA ELECTRÓNICA.
Sirve para pesar en gramos el contenido del producto terminado. (ver foro en enlace)
BOMBAS.
Sirven para impulsar y succionar el extracto hacia los medios filtrantes. (ver foto en enlace)
MANÓMETRO. (ver foto enlace)
Sirve para medir la presión de los medios filtrantes.
COMPRESOR.
Sirve para realizar la limpieza de la maquinaria. ( ver fotos enlace)
TRANSFORMADOR.
Sirve para abastecer y regular la energía eléctrica utilizada por la maquinaria de la empresa. (ver foto enlace) El caajé, stevia o azúcar verde (Stevia rebaudiana bertoni ) es una especie del género Stevia de la familia de las Asteráceasnativa de la región tropical de Sudamerica; se encuentra aún en estado silvestre en el Paraguay, especialmente en el Departamento de Amambay, y en la 1 provincia argentina de Misiones, pero desde hace varias décadas se cultiva por sus propiedades edulcorantes y su ínfimo contenido calórico. El nombre en idioma guaraní se transcribe al castellano como "caaje´é", mientras que en el actual idioma guaraní se escribeka'a he' ẽ , palabra [cita requerida] compuesta por las palabras ka'a o caá (hierba) y he' ẽ o jé (dulce). [editar]Historia
Durante siglos, los nativos guaraníes de Paraguay usaron el ka'a he' ẽ como edulcorante natural. La stevia debe su nombre al botánico y médico español Pedro Jaime Esteve (1500 –1556) que la encontró en el nordeste del territorio que hoy es Paraguay. El naturalista s uizoMoisés Santiago Bertoni fue el primero en describir la especie científicamente en el Alto Paraná. Posteriormente, el químico paraguayo Ovidio Rebaudi publicó en 1900 el primer análisis químico que se había hecho de ella. En ese análisis, Rebaudi descubrió un glucósido edulcorante capaz de e ndulzar 200 veces más que el azúcar refinado, pero sin los efectos tan contraproducentes que ést e produce en el organismo humano. La especie fue bautizada cita requerida] oficialmente por Bertoni en su honor como Eupatorium rebaudiana , o Stevia rebaudiana .[ Usada desde la época precolombina por los guaraníes de la región, que la denominan ka'a he' ẽ o "hierba dulce", como edulcorante para el mate y otras infusiones, la especie no llamó la atención de los colonizadores; no fue sino después de que losnativos guaraníes la presentaran al científico cita requerida] suizo Moisés Santiago Bertoni, en 1887, que comenzó a ser estimada por la ciencia occidental.[ A partir de ese momento, Moisés Bertoni comenzó una profunda investigación científica de l a planta. Ya en el año1900solicita la colaboración de su amigo de nacionalidad paraguaya, el químico Ovidio Rebaudi. Tras los primeros estudios sobre sus principios y características químicas, el 2 científico consiguió aislar los dos principios activos, conocidos como el "esteviósido" y el "rebaudiósido". Sin embargo, las dificultades para hacer germinar las semillas hicieron que un i ntento de exportarlas a Gran Bretaña, para cultivarlas comercialmente durante la Segunda Guerra Mundial, cita requerida] resultara infructuoso.[ Fueron la hija y el yerno de Berto ni, Vera y su esposo Juan B. Aranda, quienes comenzaron con éxito la domesticación del cultivo alrededor de 1964; el botánico japonésTetsuya Sumida la introdujo cuatro años más tarde en Japón, que es hoy uno de los mercados principales del producto. En Paraguay el cultivo a gran escala comenzó en losaños 1970, y desde entonces se ha introducido en Argentina, Francia, España, Colombia, Bolivia, Perú, Corea, Chile, Brasil, México, Estados Unidos, Canadá y sobre todo enChina, hoy el principal cita requerida] productor.[ [editar]Descripción Los arbustos de esta especie son perennes y alcanzan los 0,9 m de altura. Sus hojas, lanceoladas o elípticas y dentadas, son alternas, simples, de color verde oscuro brillante y superficie rugosa, a veces algo vellosas, de hasta 5 cm de largo por 2 cm de ancho. Sus tallos, pubescentes y rectos, cita requerida] sólo se ramifican después del primer ciclo vegetativo, con tendencia a inclinarse. [ Las raíces son mayormente superficiales, aunque una sección engrosada se hunde a mayor profundidad; fibrosas, filif ormes y perennes, son la única parte de la planta en la que no se presentan los cita requerida] esteviósidos.[ Son plantas dioicas que a comienzos de primavera presentan flores pequeñas, tubulares y de color blanco, sin fragancia perceptible, en panículas corimboides formadas por pequeños capítulos axilares; tardan más de un mes en producir todas las flores. En estado silvestre son polinizadas por abejas, normalmente del género Megachile. Los frutos son aquenios dotados de un vilano velloso que facilita su transporte por [cita requerida] el viento. La diferencia de rendimiento en esteviósidos y rebaudiósidos es muy pronunciada entre los distintos cultivos, alcanzando incluso proporciones de cita requerida] 5:1. Hoy día la de mejor calidad y mayor rentabilidad es la "estevia paraguaya", con hasta 4 a 5 cosechas anuales. [ [editar]Cultivo
El ka´a He´ ẽ , Stevia rebaudiana En estado silvestre crece en terrenos arenosos, poco fértiles y de buen drenaje; es l igeramente acidófila. Requiere días largos, y mucho sol. Para efectos agrícolas se prefiere emplear esquejes, suelo de textura ligera e irrigar con frecuencia durante el período seco. La cosecha se realiza justo cita requerida] antes de la floración, para mantener la máxima concentra ción posible de edulcorante en las hojas.[ [editar]Consumo Los compuestos edulcorantes de la planta están contenidos e n mayor porcentaje en las hojas; en 1931 los químicos de origen francés Marc Bridel y R. Lavieille lograron aislar los glucósidos que provocan su sabor, a los que llamaron "esteviósidos" y "rebaudiósidos". Es entre 250 –300 veces más dulces que la sacarosa,3 los glucósidos de esta especie no afectan la concentración de glucosa en sangre, por lo que resultan inocuos para los diabéticos y útiles en dietas hipocalóricas.4 Los glucósidos más concentrados son el esteviósido (5 –10%), el rebaudiósido A (2 –4%), el [cita requerida] rebaudiósido C (1 –2%) y el dulcósido A (0,5 –1,0%). Tanto las hojas secas como su extracto y los esteviósidos aislados se emplean en Japón actualmente como sustituto del ciclamato y la sacarina, y ocupan un 40% del mercado de edulcorantes. En distintas presentacio nes se emplea también en otros lugares de Asia, en la zona del Río de la cita requerida] Plata, en Sudamérica, y en Israel.[ En Estados Unidos un controvertido fallo de la FDA en 1991 prohibió su consumo, aunque no se adujeron razones para ello y varios de los responsables de la decisión dejaron poco después su cargo en la FDA para trasladarse a la Nutrasweet Company, una fabricante de cita requerida] edulcorantes.[ El fallo se revirtió en 1995 y desde entonces se comercializa como suplemento alimentario. En 2007 las empresas Coca [cita requerida] Cola y Cargill obtuvieron 24 patentes de la "rebiana" para endulzar bebidas y d iversos alimentos. En diciembre de 2008, la FDA de EE. UU. autorizó su uso como edulcorante natural en alimentos y bebidas.5 6 En Europa el uso de plantas de esta especie en productos alimentarios estuvo prohibido preventivamente, por encontrarse toxicológicamente inaceptable.7 No obstante la Asociación Europea de la Stevia (EUSTAS)[1], lucha por su reconocimiento legal en Europa. El 4 de julio de 2011 el Comité Permanente de la Cadena Alimentaria y de Sanidad Animal de la Comisión Europea emitió su voto favorable para autorizar el uso de la
estevia como aromatizante,8 Desde el 2 de diciembre de 2011 los glucósidos de esteviol de alta pureza extraídos de la stevia están autorizados por el Reglamento 1131/2011 de la UE como aditivo alimentario edulcorante con el número E-960. Su ingesta diaria admisible (IDA) es de 4 mg/kg de 9 10 masa corporal. cita requerida] Su consumo en los países en donde está autorizado tiene muchas vertientes:[ Como edulcorante, en forma de glucósido de esteviol, en presentaciones de polvo, líquido y en pequeños co mprimidos. O como aditivo alimentario. En la veterinaria se usan las hojas para alimentar animales de granja y de competición a f in de mejorar su desarrollo y cría, así como a las mascotas En Japón, sus extractos concentrados se aplican en la cría de animales de vivero (peces), en cultivos agrícolas (frutas más dulces y grandes), siendo cita requerida] una rama de la horticultura muy prestigiada y con altos precios.[ Los residuos de la planta fermentados son aplicados en terrenos estériles por la sobreexplotacion con agroquimicos, o contaminados con dioxinas, cita requerida] siendo estos recuperados en pocos años.[ [editar]Seguridad cita requerida] Pruebas animales y la extensa experiencia japonesa con la especie sugieren que su uso es seguro.[ Basados principalmente en la aparente creencia incorrecta de que ha sido usada tradicionalmente para prevenir el embarazo, algunos investigadores han exp resado preocupación de que [cita requerida] podría tener efectos antifertilidad en hombres o mujeres. Sin embargo, la evidencia de la mayoría de los estudios sugiere que no debe existir preocupación si se toma en dosis normales. Por otro lado, se ha demostrado mediante inves tigaciones posteriores que los resultados de [cita requerida] estas investigaciones no eran correctos. Sin embargo, su seguridad para niños pequeños, mujeres embarazadas o lactando, o en aquellos con enfermedad hepática o renal severa no ha sido establecida.11
DESCRIPCION DE PROCESOS DE OBTENCION: En esta parte se va efectuar una descripción de las propiedades y la transformación de algunas materias primas como el aire, agua y cloruro de sodio para su posterior uso doméstico e industrial y la descripción de los procesos de obtención de algunos productos químicos básicos de gran consumo industrial y de poco valor unitario, estos productos se emplean en la fabricación de un gran número de productos más elaborados y también como reactivos en otros procesos industriales, entre estos tenemos el ácido clorhídrico, ácido nítrico, ácido sulfúrico, fósforo, hierro, aluminio, cobre, carburo de calcio, cemento, vidrio, y el estudio de la situación de la industria nuclear en el Perú. AIRE Definición: Se conoce como aire a la mezc la de gases que forma la atmósfera terrestre, sujeta alrededor de la tierra por la fuerza de la gravedad. El aire es un manantial de oxígeno para la combustión, es el medio por el que se transmiten los sonidos, en él ocurren muchos fenómenos físicos, es un gran laboratorio en el que continuamente se producen las reacciones químicas más diversas. El aire interviene en procesos biológicos, respiración de las plantas y los animales, la descomposición y las oxidaciones industriales. Almacena agua y lo devuelve a la tierra en forma de lluvia. Composición del aire: En la presente tabla se puede ver la composición en volumen de los constituyentes del aire Tabla 1: Composición del aire
COMPOSICION % EN VOLUMEN COMPUESTOS PRINCIPALES
%
Nitrógeno (N2)
78.090
Oxigeno (O2)
20.950
Argon (Ar)
0.930
Dióxido de carbono (CO2)
0.032
COMPUESTOS MENORES
%
Neon (Ne)
0.0018
Helio (He)
0.00052
Metano (CH4)
0.00015
Criptón (Kr)
0.0001
Hidrogeno (H2)
0.00005
Oxido nitroso (N2O)
0.00002
Monóxido de carbono (CO)
0.00001
Xenón (Xe)
0.000008
Ozono (O3)
0.000002
Amoniaco (NH3)
0.0000006
Dióxido de nitrógeno (NO2)
0.0000001
Oxido nítrico (NO)
0.00000006
Dióxido de azufre (SO2)
0.00000002
Sulfuro de hidrogeno (H2S)
0.00000002
Propiedades físicas: Es de menor peso que el agua. Es de menor densidad que el agua. Tiene Volumen indefinido. No existe en el vacío. Es incoloro, inodoro e insípido. Propiedades químicas: Reacciona con la temperatura condensándose en hielo a bajas temperaturas y produce corrientes de aire.
Esta compuesto por varios elementos entre ellos el oxigeno (O2) y el dióxido de carbono elementos básicos para la vida. Capas o regiones de la atmósfera: Troposfera: Alcanza una altura media de 12 km. (es de 7km. En los polos y de 16km. En los trópicos) y en ella encontramos, junto con el aire, polvo, humo y vapor de agua. Estratosfera: Zona bastantemente fría que se extiende de lo s 12 a los 50km de altura; en su capa superior (entre los 20 y los 50km) contiene gran cantidad de ozono (O3). Mesosfera: Zona que se sitúa entre los 50 y los 100km de altitud; su temperatura media es de 10°C; en ella los meteoritos adquieren altas temperaturas y en su gran mayoría se volatilizan y consumen. Ionosfera: Empieza después de los 100km. Y va desapareciendo gradualmente hasta los 500km de altura. En esta región, constituida por oxígeno (O2), la temperatura aumenta hasta los 1000°C. Exosfera: Comienza a 500km. de altura y extiende más allá de lo s 1000km; está formada por una capa de helio y otra de hidrogeno. Después de esa capa se halla una enorme banda de radiaciones (conocida como magnetosfera) que se extiende hasta unos 55000km de altura, aunque no constituye propiamente un estrato atmosférico.
Figura 31: Capas De La Atmósfera Fuente: Libro Química Elemental Moderna Inorgánica de Celso-Jacobucci La calidad del aire es una indicación de cuanto el aire esté exento de polución atmo sférica, y por lo tanto apto para ser respirado. . Las principales fuentes andrógenas de contaminación del aire son: Las fábricas o instalaciones industriales, que no tienen los f iltros adecuados para las emisiones aéreas; Centrales termoeléctricas; Vehículos automotores con motor de combustión interna La calidad del aire puede ser comprometida también por causas naturales como por ejemplo: Erupciones volcánicas; Vientos fuertes con transporte de partículas en suspensión. La lucha contra la contaminación atmosférica se desarrolla en los siguientes frentes: En el control de las fuentes de contaminación andrógenas y fijación de estándares adecuados para las emisiones; y Monitoreo de la calidad del aire y determinación de estándares mínimos, a partir de los cuales se desencadenan las medidas excepcionales de limitacio nes de emisiones. Industria contaminante CFC Utilizados en los sistemas de refrigeración y de climatización por su fuerte poder conductor, son liberados a laatmósfera en el momento de la destrucción de los aparatos viejos. Utilizados como propelente en los aerosoles, una parte se libera en cada utilización. L os aerosoles utilizan de ahora en adelante ot ros gases sustitutivos, como el CO2. Monóxido de carbono Es uno de los productos de la combustión incompleta. Es peligroso para las personas y los animale s, puesto que se fija en la hemoglobina de la sangre, impidiendo el transporte de oxígeno en el organismo. Además, es inodoro, y a la hora de sentir un ligero dolor de cabeza ya es demasiado tarde. Se diluye muy fácilmente en el aire ambiental, pero en un medio cerrado, su co ncentración lo hace muy tóxico, incluso mortal. Los motores de combustión interna de los automóviles emiten monóxido de carbono a la atmósfera por lo que en las áreas muy urbanizadas tiende a haber una concentración excesiva de este gas hasta llegar a concentraciones de 50-100 ppm,[] tasas que son peligrosas para la salud de las personas. Dióxido de carbono La concentración de CO2 en la atmósfera está aumentando de forma constante debido al uso de carburantes fósil es como fuente de energía[] y es teóricamente posible demostrar que este hecho es el causante de producir un incremento de la temperatura de la Tierra. [] Monóxido de nitrógeno También llamado óxido de nitrógeno (II) es un gas incoloro y poco soluble en agua que se produce por la quema decombustibles fósiles en el transporte y la industria. Se oxida muy rápidamente convirt iéndose endióxido de nitrógeno, NO2, y posteriormente en ácido nítrico, HNO3, produciendo así lluvia ácida. Dióxido de azufre La principal fuente de emisión de dióxido de azufre a la atmósfera es la combustión del carbón que contiene azufre. El SO2 re sultante de la combustión del azufre se oxida y forma ácido sulfúrico, H2SO4 un componente de la llamada lluvia ácida que es nocivo para las plantas, provocando manchas allí donde las gotitas del ácido han contactado con las hojas.[2] SO2 + H2O = H2SO4 La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con el óxido de nitrógeno o el dióxido de azufre emitido por fábricas, centrales eléctricas y automotores que queman carbón o aceite.
Metano El metano, CH4, es un gas que se forma cuando la materia orgánica se descompone en condiciones en que hay escasez de o xígeno; esto es lo que ocurre en las ciénagas, en los pantanos y en los arrozales de los países húmedos t ropicales. También se produce en los procesos de ladigestión y defecación de los animales herbívoros. Ozono Su concentración a nivel del mar, puede oscilar alrededor de 0,01 mg kg-1. Cuando la contaminación debida a los gases de escape de los automóviles es elevada y la radiación solar es intensa, el nivel de ozono aumenta y puede llegar hasta 0,1 kg-1. Las plantas pueden ser afectadas en su desarrollo por concentraciones pequeñas de ozono. El hombre también re sulta afectado por el ozono a concentraciones entre 0,05 y 0,1 mg kg-1, causándole irritación de las fosas nasales y garganta, así como sequedad de las mucosas de las vías respiratorias superiores CONTAMINANTES A MONITOREAR EN FUNCIÓN A PRINCIPALES FUENTES FUENTE
CONTAMINANTE
Vehiculo intenso trafico
CO2,CO,SO2,PM – 10,PM – 25
Domicilio(leña)
PM – 10,PM – 25, CO
Industria domestica/carbón
SO2, PM – 10,PM – 25
Industrias/consumo combustible residual
SO2, PM – 10,PM – 25
Pesqueras
H2S,PM
Fundición
SO2
Cemento
PM – PM – 25
Generación eléctrica/carbón
SO2,PM – 10,PM – 25
Generación eléctrica/gas natural
NO2 , H2S
Unidades para el monitoreo de la calidad del aire: Tabla 2: Composición del Aire COMPONENTE
UNIDADES
Monóxido de Carbono Dióxido de azufre Dióxido de nitrógeno Ozono
(CO)
PPM
(SO2)
PPM
(NO2) (O3)
Oxido de nitrógeno Acido sulfhídrico Partículas menores a 10 micras
PPM PPM
(NO)
PPM
(H2S)
PPM
(PM)
-10ug/m³
Partículas suspendidas totalmente (PST)
ug/m³
Plomo
(Pb)
ug/m³
Cobre
(Cu)
ug/m³
Fierro
(Fe)
ug/m³
Cadmio
(Cd)
ug/m³
Níquel
(Ni)
ug/m³
Temperatura
(T)
°C
Humedad Relativa
(RH)
% de Hum. Re
Velocidad del viento
(WSP)
metros por segundo
Dirección del viento
(WDR)
grados
MÉTODOS EQUIVALENTES CONTAMINANTE SO2
MÉTODO EQUIVALENTE Espectrometría de absorción óptica diferencial con calibración in situ. Método de la pararosanilina Método acidimétrico Cromatografía por intercambio de iones. Método de hidróxido de potasio/glicerol por espectrofotometría Método de carbonato de sodio/glicerol por cromatografía de intercambio de iones.
PM-10
Microbalanza oscilante de elementos iónicos (TEOM) Analizadores de absorción por reducción beta. Por transducción gravimétrica de oscilaciones inducidos. Método gravimétrico de muestrador de bajo volumen equipado con cabezal PM-10.
CO
Método de zeolita/cromatografía de gases con detector FID Espectrometría de absorción óptica diferencial con calibración in situ. Métodos modificados de Greiss-Satzomann Método de trietanolamina por espectrofotometría.
NO2
O3
Quimioluminiscencia con etileno Espectrometría de absorción óptica diferencial con calibración in situ. Cromatografía gas/solido Método HBKI Método 1,2 dipiril etileno/espectrofotometría Método de KI Método de nitrito de sodio/carbonato de sodio/glicerina por cromatografía de iones. Reflactancia del índigo carmín
Pb
Espectrofotometría de absorción atómica sin flama. Espectrofotometría de emisión de plasma acoplado inducido Espectrofotometría FRX energía dispersiva. Espectrofotometría FRX longitud de onda dispersiva. Fuorescencia UV.
H2S Acondicionamiento del aire:
El acondicionamiento de aire consiste en regular las condiciones en cuanto a la temperatura, humedad, limpieza y el movimiento del aire adentro de los locales. Entre los sistemas de acondicionamiento se cuentan los autónomos y los centralizados. Los autónomos producen el calor o el frío y tratan el aire. Los centralizados tienen un/unos acondicionador/es que solamente tratan el aire y obtienen la energía térmica (calor o frío) de un sistema centralizado. El acondicionamiento de aire se efectúa en verano para: enfriamiento y deshumectación, y en inviernopara: calentamiento y humectación. Las operaciones comunes en invierno y verano: ventilación, fi ltrado y circulación, estos procesos deben realizarse automáticamente, sin ruidos molestos y Con el menor consumo energético. Las personas desarrollan sus actividades con comodidad a una humedad relativa de 50 a 60% y a una temperatura de 20 a 25°C, estas condiciones se consiguen artificialmente para los teatros, casas trenes, hoteles, oficinas, fábricas, etc. A continuación se presenta un esquema del acondicionamiento de aire
PERI CONTAMINANTE
VALOR
FORMA ESTÁNDAR
MÉTODO DE ANÁLISIS
80
Media aritmética anual
Fluorescencia UV
ODO SO2
Anual d
8 9
1 10
2 11 12 d
d
3 4
5
12 6
7 d
Figura 32: Acondicionamiento Del Aire 1.- Cámara de purificación 2.- Purificación 3.- secado o humedecimiento 4.- calentamiento o enfriamiento 5.-Calentamiento posterior 6.- aire con temperatura y humedad ideales 7.- habitación 8.- aire circulante en la habitación 9.- aire fresco 10.- higrómetro 11.- termostato 12.- regulación Fraccionamiento del aire: Para obtener Nitrógeno y Oxígeno se efectúa el fraccionamiento del aire, tal como se detalla en el presente diagrama de flujo.
ESTÁNDARES NOMINALES DE CALIDAD AMBIENTAL DE AIRE
AIRE
-
E-318 -
D-319 N2
L-111 K-
N2
O2
V-202
H-
H-207
V-
-
V-
-
H-311
-
Figura 34: Diagrama de Flujo del Fraccionamiento del Aire Tabla 3: Descripción de los Equipo CODIGO
EQUIPO
D-110
Torre de lavado.
H-
D-310
Columna de destilación.
D-319
Expansión instantánea.
H-101
Filtro de aire.
H-205, H-206
Separadores.
H-207, H-208
Separador intercambiable de acetileno.
H-311, H-314
Separador intercambiable.
G-102
Compresor de triple efecto.
E-111
Bomba.
V-201, V-202, V-203,
Serpentines.
V-204 E-318
Refrigerante supletorio.
K-206, K-208, K-301,
Válvulas de descompresión.
K-312, K-313, K-315, K-316, K-317, K-321
Descripción del Proceso de Fraccionamiento: Por (1) se succiona el aire, en el filtro (2) se separan las impurezas sólidas y se lleva a un compresor de triple efecto (3), en el primer efecto se el aire a 8 atm. Y pasa después a la torre de lavado (4) recorrida por lejía de sosa, el aire purificado en esta torre de lavado se comprime en los efectos 2 y 3 hasta 80 atm., refrigerando después de cada efecto para eliminar la gran canti dad de energía liberada, el aire comprimido y desprovisto de agua desde (6) pasa al sistema en contracorriente (7 y 8) En (7) circula en contracorriente oxígeno y en (8) nitrógeno procedentes del aparato de fraccionamiento (15), los restos de agua se depositan en los separadores (9 y 10). En el separador intercambiable de acetileno (11) se separa el acetileno que se haya p odido captar del aire. Ahora el aire fr ío pasa a los dos aparatos de contracorriente (12 y 13), encontrándose en contracorriente en (12) nitrógeno frío y en (13) oxígeno frío a la salida de (12 y 13) el aire tiene casi la temperatura de licuefacción de – 183oC y se le hace pasar por el aparato de fraccionamiento, en el que, después de atravesar la válvula de descompresión (14) se descomprime a 5 atm. En (15) con lo que se produce la licuefacción de todo el aire. El aire procedente de (15) se liquida en la columna de presión (16). El nitrógeno que hierve más bajo -195.8ºC, se evapora en gran parte y asciende, mientras permanece abajo en estado líquido un aire enriquecido en oxígeno 35%. Se hace pasar a éste por el separador intercambiable de dióxido de carbono (17) y por la válvula de decomprensión (18) hasta la columna superior (16a) y se le expande a 0.5 atm, se separa n itrógeno y oxígeno. El oxígeno fuertemente subenfriado se separa líquido sob re la placa (21a), el nitrógeno del interior del condensador, todavía comprimido a 5 atm se liquida y fluye en parte por el canal (19) y en parte en los platos perforados, donde ayuda a la completa separación de nitrógeno y oxígeno. El nitrógeno líquido se hace llegar a través de la válvula de descompresión (22) con lo que tiene un ulterior enfriamiento, se saca el nitrógeno puro gaseoso de la cúpula (23) del condensador principal y descomprimiéndolo a través de (28) en la columna superior, después de pasar por el refrigerante supletorio (26). El gas nitrógeno puro sale de la columna superior por (29) y actúa sucesivamente en los refrigerantes (12 y 8) a contracorriente sobre el aire nuevo que entra en la instalación. A su salida (31) se ha calentado bastante y se le conduce a su punto de destino. El oxígeno sale por (24) y pasa los aparatos de contracorriente (13 y 7) donde refrigera al aire que viene en sentido contrario, sale por (30) y se le conduce a su destino. Aire liquido: El aire líquido está compuesto de aire que ha sido licuado mediante aplicación de alta compresión en pistones y posteriormente enfriado a muy bajas temperturas. Es móvil y transparente, se obtiene por destilación fraccionada donde se evapora primero el nitrógeno – 196 ºC y luego el oxígeno - 183ºC.
Contiene más oxígeno que el aire atmosférico (hasta 50%) a causa de que se licua con dificultad el nitrógeno. Debe ser conservado en un vaso Dewar a temperatura ambiente, el aire líquido absorbe rápidamente el calor y es esta la razón por la que se convierte rápidamente a su estado gaseoso. El aire líquido tiene una densidad de aproximadamente 870 kg/m3, aunque esta densidad nominal puede ser diferente en m uchos casos dependiendo de la composición elemental del aire. Punto de fusión: -216.2 °C Punto de ebullición: -194.35 °C Usos Se emplea generalmente en la refrigeración de otras sustancias, así como fuente de nitrógeno, oxígeno, argón, y otros gases inertes. Los usos más frecuentes del aire líquido son la refrigeración industrial (por ejemplo es empleado para refrigerar los dispositivos de superconductividad) y de dispositivos de laboratorio (fundamentalmente detector es y cámaras deinfrarrojo, detectores, etc.), en medicina, esterilización de instrumentos Numerosas sustancias orgánicas introducidas en él endurezcan y sean frágiles como el vidrio, así las carnes, los huevos, el caucho, el alcohol, la esencia de trementina, se endurecen y pueden ser pulverizados. Algodón o polvo de carbón impregnados en el aire líquido arden como pólvora.
Oxigeno -183°C n ó i c i l l u b e e d a r u t a r e p m e T
2 + O 2 N d e a s z c l e M
Nitrogeno
-195.8°C
0
50
100
Figura 35: Porcentaje Del Aire Líquido Destilado El calentamiento global El calentamiento global es un término utilizado para referirse al fenómeno del aumento de latemperatura media global, de la atmósfera terrestre y de los océanos, que posiblemente alcanzó el nivel de calentamiento de laépoca medieval a mediados del siglo XX, para excederlo a partir de entonces.[] El calentamiento global está asociado a un cambio climático que puede tener causa antropogénica o no. El principal efecto que causa el calentamiento global es el efecto invernadero, fenómeno que se refiere a la absorción por ciertos gases atmosféricos—principalmente H2O, seguido por CO2 y O3—de parte de la energía que el suelo emite, como consecuencia de haber sido calentado por la radiación solar.[3] El efecto invernadero natural que estabiliza el clima de la Tierra no es cuestión que se incl uya en el debate sobre el calentamiento global. Sin este efecto invernadero natural las temperaturas caerían aproximadamente en unos 30 °C; con tal cambio, los océanos podrían congelarse y la vida, tal como la conocemos, sería imposible. Para que este efecto se produzca, son necesarios estos gases de efecto invernadero, pero en proporciones adecuadas. Lo que preocupa a los climatólogos es que una elevación de esa proporción producirá un aumento d e la temperatura debido alcalor atrapado en la baja atmósfera. Respuestas al calentamiento global Mitigación Las propuestas dirigidas a mitigar los efectos del cambio climático se basan en definir áreas de intervención, propugnar la i mplantación de energías renovables y difundir usos más eficientes de la energía. Algunos estudios estiman que la reducció n de emisiones perjudiciales podría ser muy significativa si estas políticas se mantienen en el futuro.[] Adaptación Otras respuestas políticas incluyen la adaptación al cambio climático. La adaptación al cambio c limático puede ser planificada, por ejemplo, por el gobierno local o nacional, o espontánea, realizada en privado si n la intervención del gobierno.[] La capacidad de adaptación está estrechamente vinculada al desarrollo económico y social.[] Geoingeniería Otra respuesta política es la ingeniería del clima(geoingeniería). Esta respuesta política a veces se agrupa con la mitigación.[] La geoingeniería no ha sido probada en gran medida, y las estimaciones de costos confiables no han sido publicadas.[] La geoingeniería abarca una gama de técnicas para eliminar el CO2 de la atmósfera o para bloquear la luz solar. Protocolo de Kioto[] Las emisiones que se acordaron limitar en los siguientes Gases Invernadero: Dióxido de carbono (CO2), Metano (CH4), Óxido ni troso (N2O), Hexafluoruro de azufre (SF6), así como dos grupos de gases Hidrofluorocarbonos ( HFC) y Perfluorocarbonos (PFC). Estos gases deben l imitarse en los siguientes sectores: energía; procesos industriales, disolventes y otros productos; agricultura, c ambio de uso de la tierra y silvicultura; y desechos.[]
