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“REDUCCIÓN DE GASES POR UNA MÁQUINA CONDESADORA”

1. Objetivos

1.1 Objetivo General:

Reducir y medir las cantidades de emisiones de efecto invernadero, a través de un proceso de condensación.

1.2 Objetivos Específicos:

Convertir del estado gaseoso a líquido usando los conocimientos de la condensación de gases estudiados en química inorgánica.

Utilizar técnicas de medición utilizando conocimientos matemáticos para medir líquidos que luego se puede medir lo expulsado en una fábrica.

2. Fundamento Teórico:

Gases de efecto invernadero   (GEI)

Su presencia en la atmósfera contribuye al efecto invernadero. Los más importantes están presentes en la atmósfera de manera natural, aunque su concentración puede verse modificada por la actividad humana, pero también entran en este concepto algunos gases artificiales, producto de la industria. Esos gases contribuyen más o menos de forma neta al efecto invernadero por la estructura de sus moléculas y, de forma sustancial, por la cantidad de moléculas del gas presentes en la atmósfera. De ahí que por ejemplo, elSF6, sea una eficaz molécula de EI, pero su contribución es absolutamente ínfima al EI.

Los gases implicados son:

Vapor de agua (H2O). El vapor de agua es un gas que se obtiene por evaporación o ebullición del agua líquida o por sublimación del hielo. Es el que más contribuye al efecto invernadero debido a la absorción de los rayos infrarrojos. Es inodoro e incoloro y, a pesar de lo que pueda

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parecer, las nubes o el vaho blanco de una cacerola o un congelador, vulgarmente llamado "vapor", no son vapor de agua sino el resultado de minúsculas gotas de agua líquida o cristales de hielo.

Dióxido de carbono (CO2) óxido de carbono (IV), también denominado dióxido de carbono, gas carbónico y anhídrido carbónico, es un gas cuyas moléculas están compuestas por dos átomos de oxígeno y uno de carbono. Su fórmula química es CO2.

Metano (CH4) El metano (del griego methy, vino, y el sufijo -ano) es el hidrocarburo alcano más sencillo, cuya fórmula química es CH4.

Cada uno de los átomos de hidrógeno está unido al carbono por medio de un enlace covalente. Es una sustancia no polar que se presenta en forma de gas a temperaturas y presiones ordinarias. Es incoloro e inodoro y apenas soluble en agua en su fase líquida.

En la naturaleza se produce como producto final de la putrefacción anaeróbica de las plantas. Este proceso natural se puede aprovechar para producir biogás. Muchos microorganismos anaeróbicos lo generan utilizando el CO2 como aceptor final de electrones.

Constituye hasta el 97% del gas natural. En las minas de carbón se le llama grisú y es muy peligroso ya que es fácilmente inflamable y explosivo.

El metano es un gas de efecto invernadero relativamente potente que podría contribuir al calentamiento global del planeta Tierra ya que tiene un potencial de calentamiento global de 23; pero que su concentración es bajísima. Esto significa que en una media de tiempo de 100 años cada Kgde CH4 calienta la Tierra 25 veces más que la misma masa de CO2, sin embargo hay aproximadamente 220 veces más dióxido de carbono en la atmósfera de la Tierra que metano por lo que el metano contribuye de manera menos importante al efecto invernadero.

Óxidos de nitrógeno (NOx) El término óxidos de nitrógeno (NxOy) se aplica a varios compuestos químicos binarios gaseosos formados por la combinación de oxígeno y nitrógeno. El proceso de formación más habitual de estos compuestos inorgánicos es la combustión a altas temperaturas, proceso en el cual habitualmente el aire es el comburente.

Ozono (O3) El ozono (O3), es una sustancia cuya molécula está compuesta por tres átomos de oxígeno, formada al disociarse los 2 átomos que

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componen el gas de oxígeno. Cada átomo de oxígeno liberado se une a otra molécula de oxígeno (O2), formando moléculas de Ozono (O3).

Clorofluorocarbonos (artificiales) El clorofluorocarburo, clorofluorocarbono o clorofluorocarbonados (denominados también CFC) es cada uno de los derivados de los hidrocarburos saturados obtenidos mediante la sustitución de átomos de hidrógeno por átomos de flúor y/o cloro principalmente.

Debido a su alta estabilidad fisicoquímica y su nula toxicidad, han sido muy usados como líquidos refrigerantes, agentes extintores y propelentespara aerosoles. Fueron introducidos a principios de la década de los años 1930 por ingenieros de General Motors, para sustituir materiales peligrosos como el dióxido de azufre y el amoníaco.

Los métodos de reducción de gases contaminantes

Proceso de absorción

Basan su funcionamiento en el hecho de que los gases residuales están compuestos de mezclas de sustancias en fase gaseosa, algunas de las cuales son solubles en fase líquida. En el proceso de absorción de un gas, el efluente gaseoso que contiene el contaminante a eliminar se pone en contacto con un líquido en el que el contaminante se disuelve. La transferencia de materia se realiza por el contacto del gas con el líquido en lavadores húmedos o en sistemas de absorción en seco.Una alternativa a los sistemas de absorción por líquido lo constituye la adsorción de los contaminantes sobre sólidos. En los procesos de adsorción los gases, vapores y líquidos se retienen sobre una superficie sólida como consecuencia de reacciones químicas y/o fuerzas superficiales. Se produce una difusión desde la masa gaseosa hasta la superficie externa del sólido y de las moléculas del gas dentro de los poros de sólido seguida de la adsorción propiamente dicha de las moléculas del gas en la superficie del sólido. Los sólidos más adecuados para la adsorción son los que presentan grandes relaciones superficie-volumen, es decir, aquellos que tienen una elevada porosidad y área superficial para facilitar el contacto sólido-gas: tierra de Fuller, bauxita, carbón activado, alúmina activada, tamices moleculares, etc. Periódicamente, es necesaria la sustitución o regeneración del adsorbente para que su actividad no descienda de determinados niveles.

Proceso de combustión

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La combustión constituye un proceso apropiado para la eliminación de compuestos orgánicos transformándolos en dióxido de carbono y vapor de agua y también es válido para determinadas sustancias inorgánicas. Tipos de combustión:

Espontánea. Cuando se trata de eliminar gran parte de los gases que son tóxicos que tienen olores fétidos, la combustión ha de realizarse a alta temperatura y con tiempo de retención controlado, por lo que el coste de combustible puede ser elevado.

Procesos catalíticos. Con el fin de realizar la combustión a temperaturas más bajas, suele utilizarse la combustión en presencia de un catalizador, por lo general un metal de transición depositado en una matriz de alúmina. Este tipo de combustión suele emplearse en la eliminación de trazas de compuestos que contienen fenoles, formaldehído, azufre, etc. Un problema que presenta la combustión catalítica es la del envenenamiento del catalizador por algunas sustancias en forma de partículas.

Captación de partículas

Según el principio en que se basa el proceso de separación de las partículas, pueden establecerse los siguientes tipos de equipos de depuración: colectores, precipitaciones electrostáticas, filtros de mangas, lavadoras y absolvedores húmedos.

3. Realidad Problemática:

Actualmente, vivimos en un mundo globalizado donde el hombre ha ido destruyendo poco a poco el ambiente donde vivimos y esto se debe a que no tiene una conciencia que implica el cuidado de los recursos dados por la madre naturaleza.

Hablamos de las consecuencias que trae las actividades del hombre al planeta como el calentamiento global que se ha convertido en un problema muy grave e importante, ya que su impacto ha ido aumentando a lo largo de los años, trayendo grandes consecuencias y efectos para el planeta Tierra, debido al calentamiento global se están derritiendo los polos, lo que pudiera ocasionar una inmensa inundación y que ya aumenta el nivel del mar, también pudiera ocasionar

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la desaparición de Islas, entre otros; por lo tanto el calentamiento global se ha convertido en un problema ambiental que puede empeorar con el paso del tiempo.

Los científicos han dedicado décadas a entender lo que causa el calentamiento global. Han examinado los ciclos naturales y los eventos que tienen influencia sobre el clima. Sin embargo, la cantidad y patrón de calentamiento que se ha medido no puede explicarse únicamente mediante estos factores. La única forma de explicar este patrón es incluir el efecto de los gases de invernadero   (GEI) emitidos por los humanos.

Para recopilar toda esta información, las Naciones Unidas formaron un grupo de científicos llamados el Grupo Intergubernamental de Expertos sobre el Cambio Climático (IPCC). El IPCC se reúne cada varios años para revisar los últimos hallazgos científicos y escribir un informe que resuma todo lo que se conoce sobre el calentamiento global. Cada informe representa un consenso o acuerdo, entre cientos de científicos destacados.

Una de las primeras cosas que aprendieron los científicos es que existen varios gases de invernadero responsables del calentamiento y los humanos los emiten en una variedad de formas. La mayoría provienen de la combustión de combustibles fósiles de coches, fábricas y producción de electricidad. El gas responsable de la mayoría del calentamiento es el dióxido de carbono, también conocido como CO2. Otros gases que contribuyen a este efecto son el metano que liberan los vertederos y la actividad agrícola  (especialmente los sistemas digestivos de animales de pastoreo), óxido nitroso de los fertilizantes, gases utilizados para la refrigeración y los procesos industriales y la pérdida de bosques que, de lo contrario, podrían almacenar el CO2.

El fuerte aumento observado desde la época industrial en la concentración de la mayoría de los gases de invernadero, estaría altamente vinculado con el aumento registrado en la temperatura media global del último siglo. Por lo tanto, el hombre a través de sus actividades, es capaz de alterar un fenómeno beneficioso como es el efecto invernadero y provocar modificaciones en el clima, generando múltiples efectos en el equilibrio de los ecosistemas.

También una problemática que existe es que en el mundo se da la contaminación del aire por lo que ha aumentado de manera espectacular en los últimos 25 años, con muchos países industrializados y cada vez mas urbanizados. Esto ha causado muchos problemas ambientales y de salud. Los problemas

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medioambientales que requieren la adopción de medidas urgentes son la contaminación del aire urbano, la lluvia ácida (en particular en Europa y América del Norte más reciente en China).

4. Antecedentes y justificación del problema:

4.1. Antecedentes:

Nos basamos de varios proyectos desarrollados en diferentes países con la visión de reducir los gases emitidos por las fábricas, por los automóviles o por varios medios. Uno de los proyectos que nos hemos basado fue la reducción de uno de los gases que forma parte del efecto invernadero y es el CO2.

Este proyecto se dio en el 2009 es conseguir soluciones integradas de procesos de reducción de CO2 industrial mediante la carbonatación de residuos y materias primas minerales, así como la valorización de los productos de carbonatación. Se trata de un proyecto que se enmarca en las líneas de actuación de la Plataforma Tecnológica de Agricultura Sostenible, contribuyendo permanentemente a la eficiencia productiva agrícola y ganadera y a la sostenibilidad del sector. (Fuente: Econoticias.com )

4.2. Justificación:

Nosotros hemos escogido este proyecto con el objetivo de reducir las emisiones de los gases porque es importante para una solución a la problemática que existe actualmente (calentamiento global) ya que el problema surge cuando la cantidad de estos gases aumenta, lo que altera el equilibrio natural y provoca que el clima se comporte de manera distinta, ya que nosotros no podemos parar la industrialización, con el uso masivo de combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas) y todas las actividades humanas derivadas, como el transporte, o el uso intensivo de la agricultura y la ganadería, están contribuyendo desde el siglo XIX a incrementar estos gases.

Además elegimos este método es decir por una maquina condensadora porque la materia sufre transformación y cambios, uno de ellos es la condensación que es el cambio del estado de gas a líquido también lo elegimos porque son conocimientos aprendidos en clase de química inorgánica.

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5. Problema¿Qué haríamos para disminuir los gases del efecto invernadero?

6. HipótesisA ver que los gases contaminantes afecta al medio ambiente nos vemos en

la necesidad de proponer diversas medidas: Sustituir los combustibles fósiles por energías renovables, aplicar medidas de eficiencia energética, aumentar la reforestación, y en definitiva, asumir prácticas de desarrollo sostenible en todas las actividades practicadas por el ser humano.

Pero nosotros quisimos innovar algo nuevo, utilizando lo aprendido en clase de química y en la práctica de laboratorio, propusimos crear una maquina condensadora para convertir el gas a líquido y así tengamos la facilidad de medir la cantidad de gases que se encuentren en nuestro medio.

7. Métodos y procedimientos Materiales Tubo de vidrio Hielo Tapón Sal Gases del efecto invernadero

Método

- En un recipiente colocamos hielo y luego verter la sal, echaremos el sal en el

hielo para que la condensación sea mayor.

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- Después de ello, envolvemos el papel con plástico y lo quemamos para

obtener los gases y esto se coloca en la boca de botella para que el gas

ingrese a la botella.

- A continuación, colocamos la botella en el recipiente con hielo y sal con el fin

de enfriar el tubo para que el gas se condense y aparezca líquidos o gotas.

- Finalmente, esperaremos a que haya gotas o líquidos en el tubo.

Características de los equipos

Tubo de Vidrio: Usamos el vidrio porque en sí es el mejor material que

hay para observar gases y el proceso de condensación.

Hielo y Sal: El hielo para enfriar los gases que están en el tubo y la sal

para aumentar la condensación.

DISEÑO

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Son los hielos

con la sal

Es el tubo con

el gas

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8. Resultados e interpretación

Para desarrollar el proyecto tuvimos que seguir ciertas pautas planteadas en el

anterior punto.

Al seguir los ciertos puntos se tuvo el gas a líquido, ya que al encender el papel y

se coloco el hielo entonces existe un cambio brusco de la temperatura se convirtió

en líquido.

Luego de varias pruebas se obtuvo un líquido medio amarillo viscoso con algunos

residuos es decir las cenizas. Averiguamos que es lo que era y se trata de del

dióxido de carbono que se convirtió en gas a líquido con oxigeno pero se

encontraron en concentraciones bajas.

9. Conclusiones

Mediante la condensación se pudo observar el líquido producto del gas condensado.

Con el producto en estado líquido se podrá identificar sus propiedades para un posterior uso.

Al reducir y medir las cantidades de gases botados al ambiente se podrá reducir la contaminación ambiental.

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10. Referencias bibliográficas

Klaus Topfer (2001) Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente.

[Versión Electrónica]

http://www.umag.cl/cambioclimatico/en/doc/Que%20sabemos%20sobre%20la

%20reduccion%20de%20las%20emisiones%20de%20gases.pdf

ECOTICIAS (2013) Reducción de emisiones CO2 a la atmósfera a través del

desarrollo de tecnologías de carbonatación [En línea]

http://www.ecoticias.com/co2/78589/Reduccion-de-emisiones-CO2-a-la-atmosfera-

a-traves-del-desarrollo-de-tecnologias-de-carbonatacion

National Geographic. Causas del calentamiento global

http://www.nationalgeographic.es/medio-ambiente/calentamiento-global/

calentamiento-global-causas

Wikipedia. Gas de efecto invernadero.

http://es.wikipedia.org/wiki/Gas_de_efecto_invernadero

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11. Anexos

N°1 – Sal N° 2 - Hielo

N°3 N°4

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N° 5

N°6

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