Cu y CO2 EN EL MUNDO

Estefanía Castro PinedaCódigo: 201320560

Vanessa Yolima Mejía OchicaCódigo: 201321289

Diego Alejandro Reyes ReyesCódigo: 201321777

Presentado a:Ingeniero Isnardo Antonio Granados Rincón

Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia

Facultad seccional Sogamoso

Escuela de Ingeniería Industrial

2014

INTRODUCCION

El Valle de Sogamoso es una de las áreas de mayor actividad industrial y de extracción de minerales y otras materias primas en Colombia y particularmente en el oriente del país. Esta actividad industrial está acompañada de altos flujos vehiculares que han dado lugar a la construcción de la Doble Calzada Briceño-Sogamoso, lo cual incrementará aún más las emisiones de gases provenientes de la quema de combustibles fósiles. Teniendo en cuenta las dinámicas actuales de Cambio Climático propiciados por el consumo de combustibles fósiles (Carbón, Gasolina, ACPM, Gas Natural) urge conocer las emisiones de CO2 y otros GEI para formular controles que minimicen y compensen por los impactos ambientales asociados a los cambios climáticos, dentro de la aplicación de los Mecanismos de Desarrollo Limpio del Protocolo de Kyoto sobre el Cambio Climático.

OBJETIVOS

Investigar a cerca del cobre y de su producción en el mundo.

Contextualizar la caliza y las reservas de esta en la zona (Sogamoso).

Observar el crecimiento de la industria alrededor de Boyacá (Sogamoso).

Analizar la diferencia del gas natural del propano.

Identificar las clases de contaminación que tiene en este momento Sogamoso.

FICHA TECNICA Y DE SEGURIDAD

COBRE (Cu)

Identificación del Producto

Nombre Comercial:Cobre; cobre metálico, cobre elemental

Formula Química: Cu

Descripción:

 Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad.  Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros componentes eléctricos y electrónicos.

Propiedades Físicas y Químicas

Masa atómica 63,536 u

Electronegatividad 1,9 (Pauling)

Calor específico 385 J/(K·kg)

Velocidad del sonido 3570 m/s a 293,15 K(20 °C)

Densidad Relativa: 89602  kg/m3

Conductividad térmica 400 W/(K·m)

Color Rojizo

Conductividad eléctrica 58,108 × 106 S/m

Aplicaciones y tipos de Cobre

Remaches, sector eléctrico (Alta conductividad eléctrica)

Desde el punto de vista físico, el cobre puro posee muy bajo límite elástico (33 MPa) y una dureza escasa (3 en la escala de Mohs o 50 en la escala de Vickers).2 En cambio, unido en aleación con otros elementos adquiere características mecánicas muy superiores, aunque disminuye su conductividad. Existe una amplia variedad de aleaciones de cobre, de cuyas composiciones dependen las características técnicas que se obtienen, por lo que se utilizan en multitud de objetos con aplicaciones técnicas muy diversas. El cobre se alea principalmente con los siguientes elementos: Zn, Sn, Al, Ni, Be, Si, Cd, Cr y otros en menor cuantía.

Según los fines a los que se destinan en la industria, se clasifican en aleaciones para forja y en aleaciones para moldeo. Para identificarlas tienen las siguientes nomenclaturas generales según la norma ISO 1190-1:1982 o su equivalente UNE 37102:1984.58 Ambas normas utilizan el sistema UNS (del inglés Unified Numbering System).

Características químicas En la mayoría de sus compuestos, el cobre presenta estados de oxidación bajos, siendo el más común el +2, aunque también hay algunos con estado de oxidación +1.

Expuesto largo tiempo al aire húmedo, forma una capa adherente e impermeable de carbonato básico (carbonato cúprico) de color verde y venenoso.47 También pueden formarse pátinas de cardenillo, una mezcla venenosa de acetatos de cobre de color verdoso o azulado que se forma cuando los óxidos de cobre reaccionan con ácido acético,48 que

es el responsable del sabor del vinagre y se produce en procesos de fermentación acética. Al emplear utensilios de cobre para la cocción de alimentos, deben tomarse precauciones para evitar intoxicaciones por cardenillo que, a pesar de su mal sabor, puede ser enmascarado con salsas y condimentos y ser ingerido.

Información Reglamentaria

Irritante, Nocivo y Combustible leves.- Irritaciones en las membranas mucosas y tracto respiratorio. La

inhalación de Humos de Cobre puede afectar con tos, debilidad, náuseas, dolores musculares y agotamiento. Irritaciones en las membranas mucosas.

- Irritaciones leves. Posibles enrojecimiento, picazón y dolor. Decoloración negra verdosa en la piel. Decoloración de la piel y pelo. Dermatitis suave en piel expuesta

- Nocivo de baja toxicidad. Posibles náuseas, gusto metálico, vómitos, dolor abdominal y diarrea. Afecta al hígado y riñones.

COBRE

El cobre es una de las materias primas con mayor uso industrial del mundo. Existen importantes productores de cobre en el mundo. Siendo Chile el mayor país productor del mundo con un 34% del total de producción de cobre, los principales productores se encuentran en otros países, como Suiza o Reino Unido aunque este tipo de empresas suelen controlar los intereses mineros fuera del país de origen.

Proceso de producción

Tantos años produciendo grandes cantidades de cobre nos han dado una especialización importante. Todo tiene un sentido lógico y los pasos se tienen

que ir desarrollando uno por uno, sin saltarse ninguno, para así, seguir produciendo día a día toneladas y toneladas del mineral.

Exploración geológica: es la primera etapa, y sin ella, ninguna otra etapa posterior tendría sentido. Aquí, se identifica que hay un yacimiento con mineral suficiente para ser trabajado, se determinan sus características y se establece la forma de explotarlo.

Extracción, carguío y transporte: teniendo claro que existe un yacimiento, se decide comenzar a trabajar en él. Las rocas y los minerales adecuados se extraen de la mina y son transportadas a la planta donde continúan los demás procesos de producción.

Chancado: Es la etapa en la que grandes máquinas reducen el tamaño del material extraído en la mina a porciones cada vez más pequeñas y compactas, de no más de 1,5 pulgadas. Dicho material se ordena apilándolo Hasta aquí no hay diferencias, sin embargo, de aquí en más, existen diferentes procesos productivos, dependiendo si el cobre se encontró en la naturaleza combinado con oxígeno(oxidado) o azufre (sulfurado). Generalmente en los yacimientos, el cobre oxidado se encuentra más superficialmente.

Colombia es un país en el cual su oferta de cobre, en la actualidad, se limita a la producción de aproximadamente 10.000 toneladas anuales de concentrados polimetálicos exportados en su totalidad al Japón, a partir de las cuales se obtiene aproximadamente 2.000 toneladas de cobre refinado. Por su parte el consumo nacional es de aproximadamente 35.000 toneladas de cobre en diferentes presentaciones, predominando los alambres y tubos de cobres refinados y en menor proporción el cobre en aleaciones de bronce y latón. Con base en lo

anterior, en este análisis se considerarán los casos en que Colombia desee o ser un productor de cobre refinado para elaborar sus productos de consumo nacional o por el contrario continuar siendo un productor de concentrados polimetálicos que en su totalidad se destinarían a la exportación hacia otros países para culminar con los procesos de refinación.

Como observamos en la tabla el cobre es bastante pedido en la industria Colombina de modo que a medida que avanza el tiempo las demandas de cobre son mayores.

Con el propósito de establecer estrategias que le permitan a nuestro país no solamente continuar exportando las actuales cantidades de concentrados polimetálicos sino incrementarlas, consideramos necesario realizar un análisis tanto de las debilidades y fortalezas de esta industria como de las amenazas y oportunidades que se presentan y pueden presentarse en el medio en que ésta se desarrolla.

Si el objetivo de Colombia fuera incrementar sus exportaciones de concentrados de cobre deberá, en nuestro concepto, captar recursos que por una parte estarían dirigidos a ampliar el conocimiento de la calidad de sus reservas económicamente explotables mediante trabajos detallados de exploración de los yacimientos, y por otra parte para ponerlos en operación mediante contratos de concesión que le generen seguridad a los inversionistas a través de una legislación moderna, clara, actualizada y sin barreras, y por qué no, permitirles la libre exploración. Permitirán el desarrollo mediante la generación de empleo y por consiguiente mejorará el nivel de vida de los habitantes de las regiones involucradas.

CONDUCTIVIDAD ELECTRICA

Es la medida de la capacidad (o de la aptitud) de un material para dejar pasar (o dejar circular) libremente la corriente eléctrica. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material. Los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles, y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material, y de la temperatura.

La conductividad es la inversa de la resistividad; por tanto,  , y su unidad es el S/m (siemens por metro) o Ω−1·m−1. Usualmente, la magnitud de la conductividad (σ) es la proporcionalidad entre el campo eléctrico   y la densidad de corriente de conducción  :

Conductividad en diferentes medios

Los mecanismos de conductividad difieren entre los tres estados de la materia. Por ejemplo en los sólidos los átomos como tal no son libres de moverse y la conductividad se debe a los electrones. En los metales existen electrones cuasi-libres que se pueden mover muy libremente por todo el volumen, en cambio en los aislantes, muchos de ellos son sólidos iónicos.

Conductividad en medios líquidos

La conductividad electrolítica en medios líquidos (Disolución) está relacionada con la presencia de sales en solución, cuya disociación genera iones positivos y negativos capaces de transportar la energía eléctrica si se somete el líquido a un campo eléctrico. Estos conductores iónicos se denominan electrolitos o conductores electrolíticos.

Las determinaciones de la conductividad reciben el nombre de determinaciones conducto métricas y tienen muchas aplicaciones como, por ejemplo:

En la electrólisis, ya que el consumo de energía eléctrica en este proceso depende en gran medida de ella.

En los estudios de laboratorio para determinar el contenido de sales de varias soluciones durante la evaporación del agua (por ejemplo en el agua de calderas o en la producción de leche condensada).

En el estudio de las basicidades de los ácidos, puesto que pueden ser determinadas por mediciones de la conductividad.

Para determinar las solubilidades de electrólitos escasamente solubles y para hallar concentraciones de electrólitos en soluciones por titulación.

Conductividad en medios solidos

Según la teoría de bandas de energía en sólidos cristalinos, son materiales conductores aquellos en los que las bandas de valencia y conducción se superponen, formándose una nube de electrones libres causante de la corriente al someter al material a un campo eléctrico. Estos medios conductores se denominan conductores eléctricos.

La Comisión Electrotécnica Internacional definió como patrón de la conductividad eléctrica:

Un hilo de cobre de 1 metro de longitud y un gramo de masa, que da una resistencia de 0,15388 Ω a 20 °C al que asignó una conductividad eléctrica de 100 % IACS(International Annealed Cooper Standard, Estándar Internacional

de Cobre Recocido). A toda aleación de cobre con una conductividad mayor que 100 % IACS se le denomina de alta conductividad (H.C. por sus siglas inglesas).

HUELLA DEL CARBONO

La huella de carbono es una de las formas más simples que existen de medir el impacto o la marca que deja una persona sobre el planeta en su vida cotidiana.

Este análisis abarca todas las actividades del ciclo de vida de un producto (desde la adquisición de las materias primas hasta su gestión como residuo) permitiendo a los consumidores decidir qué alimentos comprar en base a la contaminación generada como resultado de los procesos por los que ha

pasado.

La Huella de Carbono busca calcular la cantidad de GEI (Gas efecto invernadero) que son emitidos directa o indirectamente a la atmósfera cada vez que se realiza una acción determinada y que las empresas puedan reducir los niveles de contaminación mediante un cálculo estandarizado de las emisiones durante los procesos productivos.

Determinar anualmente las emisiones de la minería del cobre.

Determinar la huella de carbono en el proceso de producción y transporte de los productos de exportación del sector silvo agropecuaria.

Poner en marcha un sistema de etiquetado de emisiones que informe la huella de carbono y el rendimiento de los vehículos nuevos.

Normas ISO 14067  está diseñado para ser un estándar internacional de dos piezas para los productos y servicios de las Huellas de Carbono y las etiquetas de carbono:

ISO 14067 Huella de Carbono de los productos - Parte 1: Cuantificación

ISO 14067 Huella de Carbono de los productos - Parte 2: Comunicación

CO2 EN SOGAMOSO

Las emisiones de GEI (Gases de Efecto Invernadero), especialmente el CO2 se presenta a partir del inventario de las principales fuentes contaminantes a nivel de grandes y medianas empresas y pequeñas unidades industriales como fábricas de ladrillo y caleras existentes en el Valle de Sogamoso.

Las fuentes emisoras y que provocan contaminación, se clasifican en dos grupos: el primero corresponde a las empresas industriales, que comprende aquellas industrias que por su volumen de producción, capital y mano de obra empleada se consideran grandes o medianas; el segundo grupo, está representado por empresas artesanales y que para el estudio, se aglutinan sus unidades productoras.

Empresas industriales en Sogamoso

En el valle de Sogamoso se encuentran concentradas el mayor número de empresas del corredor Industrial de Boyacá, destacándose la producción siderúrgica y cementera.

EMPRESA ACTICIDAD PRODUCCION (Toneladas/año)

FUENTES EMISORAS

Acerías Paz del Río Siderúrgica Integrada 345.000 22 19

Cementos Paz del Río

Cementera 614.000 1 4

Ubicación de la provincia Sugamuxi (Sogamoso)

Hornos Nacionales S.A

Siderúrgica semiintegrada

100.000 2 3

Materiales Industriales

Refractarios 4.320 1 0

Cementos Boyacá Cementera 941.000 1 4

Indumil Industria Militar - 2 -

Cales de Boyacá Calcinación 24.000 9 4

Actividad minera

La contribución de la minería a la economía departamental es significativa, tanto que su porcentaje de participación en el PIB departamental duplica el de la participación en el nacional. Adicionalmente, debe mencionarse que productos como el mineral de hierro y la caliza son la materia prima de las dos principales industrias del departamento: la siderúrgica y la cementera.

La alta contribución de la actividad minera a la economía de Boyacá está sustentada principalmente en la producción de esmeraldas y de carbón. No obstante, el rol de otros productos como el mineral de hierro, la caliza, la roca fosfórica, las arcillas y diversos materiales de construcción, es vital en las economías locales de muchos municipios del departamento.

Minerales industriales

Dentro de esta rama minera se destaca la producción de caliza que se destina en su mayor parte a la producción de cemento y en menor proporción a la de cal agrícola. El área de producción de calizas comprende los municipios de Firavitoba.

Producción Caliza

Fuente: Corpoboyacá

Entre la producción de los minerales no metálicos sobresale la producción de caliza cementera, con un decrecimiento del 6,40%, para el primer trimestre de 2013, en relación con el mismo período de 2012, al pasar de 3.388.900,75 a 3.171.847,63toneladas y de 7,51% con respecto al cuarto trimestre de 2012, que alcanzó una producción de 3.429.529,23 toneladas.

Contaminación respecto a la caliza

La obtención de la cal, por medio de la calcinación de la piedra caliza en hornos que utilizaban el carbón como combustible, es una tradición ancestral de numerosas familias de Nobsa, quienes, luego de un proceso de concientización y concertación aceptaron utilizar en su industria tecnologías limpias.

Es así como pasaron de los tradicionales hornos cónicos a unos de forma cilíndrica y cambiaron el carbón por el coque. De esta manera, la industria calera de Nobsa ha dejado de arrojar al ambiente cerca de 450 toneladas de contaminantes al mes.

Sector cementero

FUENTETONELADAS CARBON AÑO

EMISIONES DE CO2 EN TM

HOLCIM 70.000 163.100

ORIENTE 10.000 23.300

ARGOS 60.480 140.918,4

TOTAL AÑO

140.000 327.318,4 HUELLA ECOLOGICA Ha/Año

181.843,56

PROCESOS DE CAPTURA DE CO2 POR CARBONATACIÓN DE CAO

La separación de una corriente pura de CO2 de los gases de salida de una central térmica, que habitualmente contienen 3-15% de CO2, es una tarea que todavía no ha sido demostrada a gran escala. Existen tecnologías comerciales basadas en procesos de absorción química con aminas, pero estas tecnologías son costosas e introducen una importante penalización energética al sistema.

Silaban y Harrison 4 propusieron el uso de calizas como sorbetes para capturar el CO2 de gases a elevadas temperaturas basándose en la reversibilidad de la reacción.

CaO(s)+CO2⇔CaCO3

El CSIC lleva desarrollando la aplicación del ciclo de carbonatación/calcinación a procesos de captura de CO2 en postcombustión desde el año 1999. El ciclo más básico de carbonatación/calcinación hace uso de dos lechos fluidizados interconectados: un carbonatador y un calcinador donde se utilizaría la oxi-combustión de carbón para suministrar el calor necesario a la etapa de calcinación del CaCO3 en atmósfera de CO2, a temperaturas superiores a 950ºC. Shimizu y cols. 5 proponen por primera vez este ciclo de carbonatación/calcinación para gases de combustión. El calcinador puede ser un lecho fluididizado burbujeante, un lecho fluidizado circulante o un reactor ciclónico.

Fuentes de contaminantes atmosféricos

Fuentes fijas

Existen tres tipos de fuentes fijas generadoras de emisiones:

Fuentes puntuales: Derivadas de la generación de energía eléctrica y de actividades industriales como son: la química, textil, alimentaria, maderera, metalúrgica, metálica, manufacturera y procesadora de productos vegetales y animales, entre otras. Las emisiones derivadas de la combustión utilizada para la generación de energía o vapor, dependen de la calidad de los combustibles y de la eficiencia de los quemadores, mantenimiento del equipo y de la presencia de equipo de control al final del proceso (filtros, precipitadores y lavadores, entre

otros). Los principales contaminantes asociados a la combustión son partículas (SO 2 , NOx, CO 2 , CO e hidrocarburos).

Fuentes de área: Incluyen la generación de aquellas emisiones inherentes a actividades y procesos, tales como el consumo de solventes, limpieza de superficies y equipos, recubrimiento de superficies arquitectónicas, industriales, lavado en seco, artes gráficas, panaderías, distribución y almacenamiento de gas LP, principalmente. Esta fuente también incluye las emisiones de actividades como son: el tratamiento de aguas residuales, plantas de composteo, rellenos sanitarios, entre otros. En este tipo de emisión se encuentra un gran número de contaminantes, de muy variado nivel de impacto en la salud.

Fuentes naturales: Se refiere a la generación de emisiones producidas por volcanes, océanos, plantas, suspensión de suelos, emisiones por digestión anaerobia y aerobia de sistemas naturales. En particular a todo aquello emitido por la vegetación y la actividad microbiana en suelos y océanos, que se les denomina emisiones biogénicas, cuyo papel es importante en la química de la troposfera al participar directamente en la formación de ozono. Las emisiones biogénicas incluyen óxido de nitrógeno, hidrocarburos no metanogénicos, metano, dióxido y monóxido de carbono y compuestos nitrogenados y azufrados.

Fuentes móviles

 

Ejemplos de fuentes móviles son los aviones, helicópteros, ferrocarriles, tranvías, tractocamiones, autobuses, camiones, automóviles, motocicletas, embarcaciones, equipo y maquinarias no fijas con motores de combustión y similares, que por su operación generen o puedan generar emisiones contaminantes a la atmósfera. Si bien la definición de fuente móvil incluye prácticamente a todos los vehículos automotores, la NOM para fuentes fijas se refiere básicamente a las emisiones de automóviles y camiones. Los motores de los vehículos son los responsables de las emisiones de CO, de compuestos orgánicos volátiles, SO 2 , y NOx, producidos durante la combustión.

HUELLA ECOLOGICA

FUENTE NUMERO Ha/Año

CARROS PARTICULARES 19.871 664.042.083,4 484.750,72

TAXIS 3.000 1.042.630,618 761.120,35

BUSES,BUSETAS,COLECTIVOS

700 35.885,304 256.146,27

CAMIONES Y TRACTOMULAS 500 501.264,72 356.923,25

SUBTOTAL HUELLA ECOLOGICA FUENTES MOVILES Ha/Año 1.867.940,59

Huella Ecológica por emisiones de CO2 Fuentes móviles

GAS NATURAL EN SOGAMOSO

Gas Natural Cundiboyacense S.A., ESP, tuvo una cobertura del servicio del 91,95% y cerró con 202.011 clientes residenciales en los 57 municipios de la concesión, lo que equivale a una cobertura efectiva del 85,41%, de los cuales 20.168 correspondieron a nuevos clientes residenciales. A esto se suman los 5645 clientes comerciales, 80 industriales, 5 estaciones de gas natural comprimido vehicular (GNCV), 1 subdistribuidora y 10 clientes de acceso de terceros a la red (ATR) de la concesión, 1155 clientes residenciales de Subachoque y 24 comerciales, que no pertenecen a la concesión exclusiva.

Principales magnitudes

Diferencia entre el gas propano y el gas natural

Ambientalmente, el gas natural emite un 29% menos CO2 que el propano, y su utilización es más eficaz y limpia. El propano es más contaminante que el gas natural, por tener el primero componentes que derivan del petróleo, los que tienen su impacto en el ambiente tras la combustión. Adicionalmente el propano requiere de transporte en camiones, con el consiguiente impacto.

Es importante también destacar que el gas natural tiene un poder calorífico inferior al propano.

CONCLUSIONES

El cobre es uno de los productos más usados en el mundo, es bastante útil industrialmente; por ello para nosotros fue muy interesante investigar sobre él.

Colombia podría convertirse en un país con mayor producción de cobre si se planteara metas concretas e implementar políticas que motive a las industrias a producirlo.

El gas natural es más económico, y ocasiona menos daño al medio ambiente, emitiendo menos CO2, dióxido de sulfuro y el óxido de nitrógeno, entre otros contaminantes, procurando una combustión más limpia.

La industria a nivel regional ha crecido gracias a factores como la minería, pero sin mayor regulación generando grandes niveles de contaminación.

La huella del carbono es muy práctica y útil. Nos motiva a ser carbono neutro, siendo más conscientes de lo que consumimos y como mejorar.

BIBLIOGRAFIA

1. Referencia“Materias primas Cobre”http://www.rankia.com/blog/materias-primas/1874123-mayores-productores-cobre-mundo

2. Referencia“Mercado Cobre”http://www.unalmed.edu.co/rrodriguez/geologia/economica/Mercado-Cobre.pdf

3. Referencia“Huella del carbono”http://www.uach.cl/procarbono/huella_de_carbono.html

4. Referencia“Contaminación Nobsa”http://contaminacionnobsa.blogspot.com/

5. Referencia“Evaluation huella ecológica”http://www.uelbosque.edu.co/sites/default/files/publicaciones/revistas/revista_tecnologia/volumen9_numero1/evaluacion_huella-ecologica9-1.pdf

6. Referencia“Vehículos y minería más contaminantes”http://www.elcolombiano.com/BancoConocimiento/V/vehiculos_y_mineria_los_mas_contaminantes/vehiculos_y_mineria_los_mas_contaminantes.asp