CÀLCUL D EMISSIONS FUGITIVES DE PARTÍCULES (març 2009) 1. Emissions fugitives de partícules a causa del processat de material (plantes de tractament)

Transcripción

1 CÀLCUL D EMISSIONS FUGITIVES DE PARTÍCULES (març 2009) L objectiu d aquest document és facilitar el càlcul de les emissions fugitives de partícules a l atmosfera, tant en el cas de les PST com en el de les PM 10. Es preveuen les fonts fugitives d emissió de partícules a l atmosfera següents: 1. Emissions fugitives de partícules a causa del processat de material (plantes de tractament). 2. Emissions fugitives de partícules a causa de la manipulació de productes pulverulents en abassegaments. 3. Emissions fugitives de partícules pel trànsit de vehicles en vials i superfícies no pavimentades a causa de la resuspensió del sòl. 4. Emissions fugitives de partícules pel trànsit de vehicles en vials i superfícies pavimentades degudes a la resuspensió del sòl (incloent-hi el desgast del paviment). 5. Emissions fugitives de partícules del sòl pel trànsit de vehicles en vials i superfícies pavimentades a causa del desgast de pneumàtics, frens i paviment. 1. Emissions fugitives de partícules a causa del processat de material (plantes de tractament) 1.1 Dades necessàries A continuació, s especifiquen les dades necessàries per dur a terme el càlcul d emissions a partir de la metodologia AP42 Chapter ( : Dades Producció Descripció Tones de material processat anualment en cada operació (t/any) 1.2 Mètode de càlcul L emissió per a cada operació es calcularà a partir de l equació següent (EPA Final Section. ): (t / any) FE Pr oducció = 1000 on FE és el factor d emissió que es pot consultar a les taules següents i està expressat en kg de partícules emeses per tona de material processat. A continuació, es mostren els factors d emissió diferenciant entre els processos que utilitzen tècniques de control i els que no. S entén per tècniques de control les que suposin una supressió humida de la pols. 1

2 Operació Sense tècniques de control FE PM 10 FE PST (kg/t) (kg/t) Amb tècniques de control FE PM 10 FE PST (kg/t) (kg/t) Tamisat 0,0043 0,0125 0, ,0011 Esmicolament terciari 0,0012 0,0027 0, ,0006 Esmicolament secundari 0,0012 0,0027 0, ,0006 Esmicolament primari 0,0012 0,0027 0, ,0006 Esmicolament de fins 0,0075 0,0195 0,0006 0,0015 Tamisat de fins 0,036 0,15 0,0011 0,0018 Punt de transvasament de material en cinta transportadora Descàrrega de camions de pedra fragmentada Descàrrega de camions en cinta transportadora de pedra triturada ,0015 2, , Així, les emissions totals seran: Total(t / any) n FEi Pr oducciói i= 1 = 1000 on i és cada una de les operacions de la planta de tractament n és el nombre total d operacions existents a la planta de tractament 2. Emissions fugitives de partícules a causa de la manipulació de productes pulverulents en abassegaments Es tracta d operacions de transferència de materials sòlids pulverulents des de cintes transportadores, pales, camions, bolquets, rascadors o similars que es produeixen en piles d aquests materials. Aquestes operacions de transferència poden produir-se en continu o en discontinu. L abocament des de camions a piles o la càrrega de materials des de piles a camions amb una pala excavadora són exemples 2

3 d operacions de transferència en discontinu. Afegir material a una pila des d una cinta transportadora és un exemple d operació de transferència en continu. 2.1 Dades necessàries A continuació, s especifiquen les dades necessàries per dur a terme el càlcul d emissions a partir de la metodologia November AP42 Chapter ( Dades Producció U M Descripció Tones de material processat anualment en cada operació (t/any) Velocitat mitjana anual del vent. Estació de Velocitat (m/s) Zona referència mitjana anual 1 2 Aeroport (mitjana ) Cerdanyola (mitjana ) Altres % d humitat del material 2.7 Guía Resumida del Clima en España , Agencia Estatal de Meteorología Anuaris dades meteorològiques, 1.3 Servei Meteorològic de Catalunya Servei Meteorològic de Catalunya Es pot extreure de l AP42 Chapter Table Recurs Humitat (%) Granit 0.2 Grandiorita 0.2 Argila 10 Sorres i graves 7.4 Calcària 0.7 Pissarra 0.2 Una altra opció és disposar de dades reals a partir dels mètodes exposats en els annexos C.1 i C.2 disponibles a les adreces electròniques següents: (mostreig) (anàlisi) 2.2 Mètode de càlcul Aquest mètode de càlcul ( November AP42 Chapter ) està pensat per a un contingut d humitat entre el 0,25% i 4,8%. En el cas d estar per fora d aquest interval, el mètode de càlcul té una incertesa més gran. L emissió total es calcularà a partir de l equació següent: (t / any) FE Pr oducció = 1000 on FE és el factor d emissió que es pot calcular a partir de l expressió següent: 3

4 U 2.2 FE ( kg / t) = k (0,0016) M 2 on k és un factor multiplicador referent a la mida de la partícula: 2.3 Mesures correctores PM 10 PST k 0,35 0,74 En el cas que s apliquin mesures correctores en els abassegaments, l emissió total es calcularà a partir de l expressió següent: 1,3 1,4 (t / any) Amb mesures = (t / any) Sense mesures η (1 ) 100 on η és l eficàcia de la mesura correctora. Mesura correctora η Tractament en continu de material amb agents químics (tensioactius, aglomerats, surfactants...) + ruixar 90 amb aigua Ruixar amb aigua de manera continua en tots els punts de transferència de material 3 pantalles paravent entorn l abassegament Regar la pila amb aigua o cobrir-la quan hi hagi un episodi de vent fort November AP42 Chapter (WRAP) Fugitive Dust Handbook, Chapter 4 Table 4-2. (WRAP) Fugitive Dust Handbook, Chapter 4 Table 4-2. (WRAP) Fugitive Dust Handbook, Chapter 4 Table 4-2. Aquesta taula és una primera aproximació i serà ampliada amb l eficiència de més mesures correctores a partir dels resultats de diferents estudis que s estan duent a terme. En el cas que s apliqui més d una mesura correctora per al càlcul de les emissions s utilitzarà l eficàcia de la mesura més eficient. 3. Emissions fugitives de partícules pel trànsit de vehicles en vials i superfícies no pavimentades a causa de la resuspensió del sòl. Les emissions fugitives de partícules es produeixen al llarg de tot el vial o carretera. Quan un vehicle circula per un vial no pavimentat, l acció de les rodes sobre 4

5 la superfície del vial produeix la polvorització del material de la superfície. Les partícules allà presents s eleven i cauen per acció del gir de les rodes i, a més, la superfície del vial es veu exposada a turbulències a causa de les fortes corrents d aire que es generen per la circulació dels vehicles, l estela turbulenta de les quals segueix actuant sobre la superfície del vial durant cert temps després que el vehicle ja hagi passat. 3.1 Dades necessàries A continuació, s especifiquen les dades necessàries per dur a terme el càlcul d emissions a partir de la metodologia November AP42 Chapter ( Dades L N W P Descripció Longitud del tram de cadascun dels diferents trajectes recorreguts per vials i superfícies no pavimentades (km). Nombre de vehicles que circulen pel tram anualment (vehicles/any). Pes mitjà de tots els vehicles que circulen pel tram (tones) tenint en compte, si els té, els dos sentits de circulació. Està pensat per obtenir un factor d emissió que representi tot el parc de vehicles de mitjana que circula pel vial, no per obtenir un factor d emissió diferenciat per a cada tipus de vehicle. Nombre de dies amb un mínim de 0,254 mm de precipitació a l any. Estació de Nombre Zona referència de dies Aeroport Guia Resumida del Clima en España (mitjana ) 2000, Agencia Estatal de Meteorología Cerdanyola Anuaris dades meteorològiques, Servei (mitjana ) Meteorològic de Catalunya Altres Servei Meteorològic de Catalunya s Contingut de fins (partícules amb diàmetre 75µm) (%) En cas de zones on la circulació és principalment de vehicles pesants >3,5 tones, es pot extreure de l November 2006 AP42 Chapter Indústria Contingut de fins (%) Foneria 6 Extracció i tractament de sorres, graves 4,8 Extracció i tractament de taconita 4,3 Altres extraccions i tractaments 10 Mina de carbó 5,1 Vials de construccions 8,5 Abocadors 6,4 En cas de zones on la circulació és principalment de turismes i camions lleugers <3.5 tones, es pot extreure del (WRAP) Fugitive Dust Handbook, 5

6 Dades Descripció Chapter 6 Table 6-2: Material del vial Contingut de fins (%) Graves i calcàries 6,4 Material compactat 11 M Contingut d humitat a la superfície del tram (%) Es pot utilitzar com a primera aproximació un valor mitjà del 6,52% extret de l EPA Final Section. November 2006 AP42 Chapter v Una altra opció és disposar de dades reals a partir dels mètodes exposats en els annexos C.1 i C.2 disponibles a les adreces electròniques següents: (mostreig) (anàlisi) Velocitat mitjana dels vehicles que circulen pel tram (km/h) 3.2 Mètode de càlcul L emissió per cada tram es calcularà a partir de l equació següent (EPA Final Section. November AP42 Chapter ): Tram (t / any) FETram N L = on FE és el factor d emissió que es pot calcular a partir de les expressions següents: En cas de zones on la circulació és principalment de vehicles pesants >3,5 tones: FE Tram (g / vehicle km) = k s 12 a W 3 En cas de zones on la circulació és principalment de turismes i camions lleugers <3,5 tones: FE Tram s v k g vehicle km ( / ) = c M 0,5 Els paràmetres són: Circulació de vehicles pesants a b d C Circulació de turismes i camions lleugers Constant PM 10 PST PM 10 PST k 422, ,31 507, ,4 a 0,9 0,7 1 1 b 0,45 0, c - - 0,2 0,3 d - - 0,5 0,3 C 0, ,

7 On C és un factor corrector que conté les emissions del tub d escapament i desgast de frens i pneumàtics dels vehicles. S ha d aplicar aquest mètode per a cada tram de circulació. 3.3 Mesures correctores Correcció per efecte de la precipitació Un cop calculades les emissions del vial, és necessari aplicar-hi un factor de correcció com a conseqüència de la precipitació, ja que aquesta actua precipitant les partícules. La fórmula necessària per calcular-ho, segons la metodologia EPA Final Section. November AP42 Chapter , és: Tram cor.pr ecipitació = Tram ( 365 P) Correcció per efecte d altres mesures seran: En cas que s apliqui alguna mesura correctora en els vials, les emissions totals TramAltres Mesures = Tram cor.pr ecipitació η On η és l eficàcia de la mesura, quant a la reducció de PM 10 : Mesura correctora η Limitar la velocitat a 30 km/h 44 (WRAP) Fugitive Dust Handbook, Chapter 6 Table 6-6. Pavimentar els vials i les zones 99 (WRAP) Fugitive Dust Handbook, d aparcament Chapter 6 Table 6-6. Regar dos cops al dia 55 (WRAP) Fugitive Dust Handbook, Chapter 6 Table 6-6. Aplicar tensioactius un cop l any 84 (WRAP) Fugitive Dust Handbook, Chapter 6 Table 6-6. Aquesta taula és una primera aproximació i serà ampliada amb l eficiència de més mesures correctores a partir dels resultats de diferents estudis que s estan duent a terme. En cas que s apliqui més d una mesura correctora per al càlcul de les emissions s utilitzarà la mesura més eficient. 7

8 3.3.3 Correcció per efecte de la deposició i impactació A les emissions calculades, cal aplicar-hi un factor corrector de l efecte de la deposició per sedimentació o per impacte. Aquest factor depèn de l entorn del vial i reflecteix el percentatge de les partícules fugitives, emeses inicialment des del vial, que no es dipositen de nou als voltants i, per tant, es transfereixen al medi atmosfèric. TramCorregida = TramAltresMesures ϕ On φ és la fracció transportada de partícules: Tipus d entorn φ Urbà 0,4 Conreus agrícoles 0,85 Zones àrides, improductives o ermes 0,97 Gespa, herba o pastures 0,7 Matolls i vegetació poc densa 0,3 Zona forestal densa i amb arbres alts 0,05 Així, l emissió total serà el sumatori de les emissions de cada tram: = n Total TramCorregida i= 1 on i és cada un dels trams n és el nombre total de trams 4. Emissions fugitives de partícules pel trànsit de vehicles en vials i superfícies pavimentades a causa de la resuspensió del sòl (incloent-hi el desgast del paviment) En un sentit ampli, la circulació de vehicles per vials o superfícies pavimentades produeix emissions fugitives de partícules per diverses causes. En aquest apartat, es tracta la resuspensió del material sòlid pulverolent dipositat en la superfície del vial pavimentat i les emissions a causa del desgast del paviment. 8

9 4.1 Dades necessàries A continuació, s especifiquen les dades necessàries per dur a terme el càlcul d emissions a partir de la metodologia November AP42 Chapter ( Dades L N W Descripció Longitud del tram de cadascun dels diferents trajectes recorreguts per vials i superfícies pavimentades (Km). Nombre de vehicles que circulen pel tram anualment (vehicles/any). Pes mitjà de tots els vehicles que circulen pel tram (tones). Està pensat per obtenir un factor d emissió que representi tot el parc de vehicles de mitjana que circula pel vial, no per obtenir un factor d emissió diferenciat per a cada tipus de vehicle. P Nombre de dies amb un mínim de 0,254 mm de precipitació a l any. Estació de Nombre Zona referència de dies Aeroport Guia Resumida del Clima en España (mitjana ) 2000, Agencia Estatal de Meteorología Cerdanyola Anuaris dades meteorològiques, Servei (mitjana ) Meteorològic de Catalunya Altres Servei Meteorològic de Catalunya s Contingut de fins (partícules amb diàmetre 75µm) (g/m 2 ) En cas d algunes activitats concretes (Table EPA Final Section AP42 Chapter ): Tipus d entorn del vial Contingut de fins (g/m 2 ) Extracció de qualsevol material 8,2 Planta de tractament de sorres i graves 70 Altres plantes de tractament 8,2 Abocadors 8,2 Formigoneres 12 Asfàltiques 120 En altres casos, a la zona 1, s utilitzen els resultats experimentals de l Institut Jaume Almera, i en altres zones, els resultats de Measurement and Modeling of PM 10 and PM 2.5 Emissions from Paved roads in California de la Universitat de California: Carreteres Contingut de fins (g/m 2 ) Zona 1 Contingut de fins (g/m 2 ) Altres zones Principals 0,63 1,47 Secundàries 0,63 1,01 Urbanes 0,58 0, Mètode de càlcul L emissió total es calcularà a partir de l equació següent ( Update November AP42 Chapter ): 9

10 Tram (t / any) FETram N L = on FE és el factor d emissió que es pot calcular a partir de l expressió següent: FE Tram s ( g / vehicle km) = k 2 0,65 W 3 on k és una constant que depèn de la mida de la partícula: 1,5 C PM 10 PST K (g/vehicle km) 4,6 24 November AP42 Chapter Table i C és una constant que representa l emissió del desgast de frens i pneumàtics i les emissions del tub d escapament: PM 10 PST C (g/vehicle km) 0,1317 0,1317 November AP42 Chapter Table Així doncs, les emissions obtingudes amb aquest mètode són les emissions causades per la resuspensió i inclou el desgast del paviment. Podria donar-se el cas que amb continguts de fins molt baixos i/o amb pes mitjà de vehicles petits, els factors d emissió siguin negatius. En aquest cas, es considera que les emissions són 0. S ha d aplicar aquest mètode per a cada tram de circulació. 4.3 Mesures correctores Correcció per efecte de la precipitació Un cop calculades les emissions del vial, és necessari aplicar-hi un factor de correcció com a conseqüència de la precipitació, ja que aquesta actua precipitant les partícules. La fórmula necessària per calcular-ho, segons la metodologia EPA Final Section. November AP42 Chapter , és: Tram cor.pr ecipitació P = Tram Correcció per efecte d altres mesures En cas que s apliqui alguna mesura correctora en els vials, les emissions totals seran: TramAltres Mesures = Tram cor.pr ecipitació η

11 On η és l eficàcia de la mesura: Mesura correctora Escombrar cada 14 dies (amb un sistema del 55% d eficiència d escombratge) Escombrar cada 14 dies (amb un sistema del 86% d eficiència en l escombratge) Ruixar amb aigua un cop al mes (amb un sistema d un 55% d eficiència de reg) Ruixar amb aigua un cop al mes (amb un sistema d un 86% d eficiència de reg) η Carreteres principals i secundàries (%) η Zones urbanes (%) (WRAP) Fugitive Dust Handbook, Chapter 5 Table 5-5. (WRAP) Fugitive Dust Handbook, Chapter 5 Table 5-5. (WRAP) Fugitive Dust Handbook, Chapter 5 Table 5-5. (WRAP) Fugitive Dust Handbook, Chapter 5 Table 5-5. Aquesta taula és una primera aproximació i serà ampliada amb l eficiència de més mesures correctores a partir dels resultats de diferents estudis que s estan duent a terme. En cas que s apliqui més d una mesura correctora, per al càlcul de les emissions, s utilitzarà l eficàcia de la mesura més eficient Correcció per efecte de la deposició A les emissions calculades, cal aplicar-hi un factor corrector de l efecte de la deposició per sedimentació o per impacte. Aquest factor depèn de l entorn del vial i reflecteix el percentatge de les partícules fugitives, emeses inicialment des del vial, que no es dipositen de nou als seus voltants i, per tant, es transfereixen al medi atmosfèric. TramCorregida = TramAltresMesures ϕ On φ és la fracció transportada de partícules: Tipus d entorn φ Urbà 0,4 11

12 Tipus d entorn φ Conreus agrícoles 0,85 Zones àrides, improductives o ermes 0,97 Gespa, herba o pastures 0,7 Matolls i vegetació poc densa 0,3 Zona forestal 0,05 Així, l emissió total serà el sumatori de les emissions de cada tram: = n Total TramCorregida i= 1 on i és cada un dels trams n és el nombre total de trams 5. Emissions fugitives de partícules del sòl pel trànsit de vehicles en vials i superfícies pavimentades a causa del desgast de pneumàtics, frens i paviment. 5.1 Dades necessàries A continuació, s especifiquen les dades necessàries per dur a terme el càlcul d emissions a partir de la metodologia EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 2007 Chapter B770. ( Dades M N N axle Descripció Distància recorreguda anualment per cada tipologia de vehicle (Km/vehicle). Nombre de vehicles de cada tipologia que circulen pel tram anualment (vehicles/any). Nombre d eixos dels vehicles pesants 2 (>3500 kg) Si no es disposa d informació, es pot prendre com a mitjana un valor de Mètode de càlcul L emissió total es calcularà a partir de l equació següent (EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 2007 Chapter B770), aplicant els diferents valors de cada variable en funció de si es calcula desgast de pneumàtics, frens o paviment: 12

13 (t / any) N M FE f S(v) = on S(v) és un factor corrector que depèn de la velocitat: (km/h) Velocitat S (v) Pneumàtics S (v) Frens S (v) Paviment v < 40 1,39 1, v 90-0,00974 x V + 1,78-0,0270 x V + 2,75 1 V > 90 0,902 0,185 1 EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 2007 Chapter B770 EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 2007 Chapter B770 EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 2007 Chapter B770 f és un factor corrector que té en compte la fracció de partícules en funció de la seva mida: f f f Pneumàtics Frens Paviment EMEP/CORINAIR Emission PST Inventory Guidebook 2007 Chapter B770 Table 5, 6 i 7 EMEP/CORINAIR Emission PM 10 0,6 0,98 0,5 Inventory Guidebook 2007 Chapter B770 Table 5, 6 i 7 FE és el factor d emissió tabulat a la taula següent: Tipus de FE FE FE vehicle Pneumàtics (g/km) Frens (g/km) Paviment (g/km) Motos 0,0046 0,0037 0,0060 Turismes 0,0107 0,0075 0,0150 Pesants 1 (<3500 kg) Pesants 2 (>3500 kg) 0,0169 0,0117 0,0150 Equació 1 Equació 2 0,0760 EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 2007 Chapter B770 Table 9, 10 i 11 EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 2007 Chapter B770 Table 9, 10 i 11 EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 2007 Chapter B770 Table 9, 10 i 11 EMEP/CORINAIR Emission Inventory Guidebook 2007 Chapter B770 Table 9, 10 i 11 L equació 1 és la següent: Naxle FE = LCF 0,

14 L equació 2 és la següent: FE = 3.13 LCF 0,0075 on LCF és un factor corrector de càrrega que es calcula a partir de l expressió següent: Pneumàtics Frens EMEP/CORINAIR Emission Inventory LCF 1,41 + 1,38 x LF 1 + 0,79 x LF Guidebook 2007 Chapter B770 on LF és una constant de valor 0 si el vehicle està buit i 1 si el vehicle està ple. Així, si es vol prendre una mitjana, el valor de LF seria 0,5. 14