CONTROL DE EMISIONES ATMOSFÉRICAS

Transcripción

1 CONTROL DE EMISIONES ATMOSFÉRICAS Aseguramiento de la Calidad en Sistemas Automáticos ticos de Medida UNE-EN EN Madrid, 26 de marzo de 2009 D. José Antonio R. Tarodo DIMA (DECISIONES INTEGRALES DE MEDIO AMBIENTE)

2 QUÉ ES LA UNE-EN 14181? Es una NORMA que describe procedimientos de garantía de calidad para asegurar que un SAM (sistema automático de medida de emisiones), sea capaz de cumplir los requisitos de incertidumbre de los valores medidos establecidos en la reglamentación. QAL3 / NGC 3 2

3 QUÉ INSTALACIONES REQUIEREN SAM? D 833/75 (POR CARGA DE EMISION). RD 117/03 (POR UTILIZACION DE DISOLVENTES). RD 653/03 (INCINERACION DE RESIDUOS). RD 430/04 (GRANDES INSTALACIONES DE COMBUSTION). DECLARACIÓN DE IMPACTO AMBIENTAL. AUTORIZACION AMBIENTAL INTEGRADA. 3

4 QUIÉNES TIENEN QUE CUMPLIR EN 14181? PLANTAS DE INCINERACION DE RESIDUOS, OBLIGADAS POR EL RD 653/03. GRANDES INSTALACIONES DE COMBUSTION, OBLIGADAS POR EL RD 430/04. EL RESTO DE PLANTAS, EN FUNCIÓN DE LAS EXIGENCIAS DE LA ADMINISTRACIÓN COMPETENTE. 4

5 QUÉ ES UN SAM? Un SAM (sistema automático de medida de emisiones), es el conjunto de todos los instrumentos de medida y dispositivos adicionales para obtener de forma automática resultados de medición de las emisiones de un proceso. En inglés se usan los términos: AMS (Automatic Monitoring System). CEM (Continuos emission monitoring). 5

6 TIPOS DE SAM Los dos tipos de SAM principales son: In situ, donde la muestra es analizada en la chimenea o conducto, con poco o sin ningún tratamiento de la muestra. Extractivos, en los que se extrae una muestra para ser analizada fuera de la chimenea. 6

7 SISTEMAS EXTRACTIVOS Extracción de Muestra Tratamiento y acondicionamiento Transporte de Muestra hasta Instrumentos Garantizar que la Muestra es representativa y que no ha sufrido alteraciones 7

8 SISTEMAS EXTRACTIVOS TIPOS DE TRATAMIENTO DE MUESTRA: Dilución Permeación Línea caliente Condensación 8 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

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10 SISTEMAS EXTRACTIVOS 10 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

11 SISTEMAS IN SITU NO HAY EXTRACCION. Un emisor de luz policromática o de láser emite una señal que atraviesa la chimenea hasta un receptor. El receptor envía la señal hasta un analizador que determina la concentración de multitud de gases. No existe contacto entre el sistema y el flujo de gases. 11

12 SISTEMAS IN SITU Puntuales: miden la concentración en una sección pequeña del diámetro de la chimenea. Transversales: analizan una sección mayor al 10% del diámetro de la chimenea.

13 SISTEMAS IN SITU Puntuales: miden la concentración en una sección pequeña del diámetro de la chimenea. Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

14 SISTEMAS IN SITU Transversales o cross-stack : analizan una sección mayor al 10% del diámetro de la chimenea. Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

15 SISTEMAS IN SITU CROSS STACK Poco conocidos en España. Muy usados en todo el mundo. CUMPLIENDO EN EN: MÁS DE 150 PLANTAS INCINERADORAS. MÁS DE 70 PLANTAS DE FABRICACION DE CEMENTO. MAS DE 128 GRANDES PLANTAS DE COMBUSTION. SON LOS QUE TIENEN CERTIFICACION PARA MAYOR NUMERO DE GASES, INCLUYENDO HCL, HF, MERCURIO, ETC. 15

16 DONDE SE MIDE? Orden 18 de octubre de 1976, en su anexo III, dice que B 2 DIAMETROS y A 8 DIAMETROS La Orden prevee reducir las distancias si hay dificultades extraordinarias, manteniendo A/B = 4. La Norma indice que nunca se admitiran valores de: A<2 DIAMETROS B< 0,5 DIAMETROS. 16

17 DONDE SE MIDE? Instrucciones técnicas de algunas Comunidades autónomas recomiendan: A 5 DIAMETROS B 2 DIAMETROS, salvo que el final del tramo sea la descarga a la atmósfera, en cuyo caso B 5 DIAMETROS. 17

18 DONDE SE MIDE? Lo idóneo es que los equipos de medida estén en el mismo plano, siempre que no creen perturbaciones, con los equipos de medida de laboratorio. Se entiende por mismo plano, una distancia vertical de ±500 mm. En el caso de planos distintos, los SAM se colocarán por debajo de métodos de referencia. EN14181 indica que la distancia entre SAM y MRP será la mínima, pero que no superará los 3 diámetros. 18

19 DONDE SE MIDE? Para verificar que el punto donde va a medir el SAM es representativo, es necesario hacer una prueba de estratificación. 19 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

20 PLATAFORMA Con la instalación de SAM, la chimenea pasa a ser un lugar en el que menudo habrá personas trabajando: personal de laboratorio, técnicos de mantenimiento de los SAM, etc: es necesario que la plataforma ofrezca un entorno seguro para la realización de los trabajos y que el acceso sea sencillo. 20

21 PLATAFORMA Las Instrucciones Técnicas de algunas Comunidades Autónomas exigen que: La amplitud mínima sea de 1,2 m. Si el diámetro externo es mayor de 2,5 m, la plataforma se deberá agrandar a una amplitud mínima de Ip sobre una anchura mínima de 1 m, frente a la boca de muestreo. Siendo IP: 1,80 m, si el diametro exterior es menor de 4m. 2,40 m, si el diámetro exterior es mayor que que 4m. 21

22 PLATAFORMA 22 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

23 PLATAFORMA 23 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

24 PLATAFORMA 24 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

25 QUÉ ES LA UNE-EN 14181? Es una NORMA que describe procedimientos de garantía de calidad para asegurar que un SAM (sistema automático de medida de emisiones), sea capaz de cumplir los requisitos de incertidumbre de los valores medidos establecidos en la reglamentación. QAL3 / NGC 3 25

26 LIMITE DE LOS NIVELES DE GARANTIA DE CALIDAD DE LOS SAM EN excluye los sistemas de adquisición de datos Stack limite Sistema de adquisición SAM Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

27 QAL 1 (NGC 1): NORMA EN La Norma, traducida en España como UNE-EN 14956: Calidad del aire. Evaluación de la aptitud de un procedimiento de medida por comparación con una incertidumbre de medida requerida, ofrece una metodología para que los fabricantes de equipos calculen la incertidumbre total de los valores medidos de sus SAM. La metodología incluye pruebas y verificaciones de campo. Los fabricantes de sistemas, deben de demostrar que la incertidumbre total de los resultados obtenidos del SAM cumplen la especificación de incertidumbre establecida en las Directivas 2000/76/CE y 2001/80/CE. 27

28 QAL 1 (NGC 1): Normativa UNE-EN Aparece una Norma Nueva que establece un criterio unificado para todos los estados miembros sobre las pruebas a realizarse en los SAM PARA EL Nivel de Garantía de Calidad 1. Esta Norma, aprobada por CEN (Comité Europeo de Normalización), entró en vigor en Marzo de Es necesario un Laboratorio que estudie y certifique el NGC1 del sistema. Es preciso ensayar dos SAM idénticos en laboratorio y en campo. El ensayo de campo durara al menos tres meses de forma ininterrumpida. 28

29 QAL 1 (NGC 1): Normativa UNE-EN El estudio de NGC1 incluye todas las partes del SAM por lo que la integración en campo de diferentes sistemas para crear un SAM no son permitidas. Muchos de los SAM usados en la actualidad cuentan con la integración de distintos elementos: sondas extractivas, líneas de muestreo, acondicionadores de muestra, analizadores, y no cumplen la NGC1. 29

30 CÓMO SABER QUÉ EQUIPOS ESTÁN CERTIFICADOS? La siguienta página muestra, para cada parámetro, los distintos sistemas comerciales que han sido estudiados y certificados por TÜV: 30

31 EJEMPLO DE SISTEMA CERTIFICADOS PARA HF 31 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

32 EQUIPOS CERTIFICADOS PARA MERCURIO 32 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

33 QAL 2 (NGC 2) Sirve para confirmar que el sistema está correctamente instalado y que mide de acuerdo con sus capacidades (NGC1). Deben de ser realizados por Laboratorios de Ensayo con Sistemas de Garantía de Calidad Acreditados, de acuerdo a la Norma EN ISO/IEC o deben tener la aprobación por la Autoridad Competente. 33

34 QAL 2 (NGC 2) Un procedimiento de QAL 2 debe realizarse al menos cada 5 años para cada SAM (cada 3 en incineradoras de residuos) o más frecuentemente, si lo requiere la autoridad competente. 34

35 QAL 2 (NGC 2): PRIMER PASO, ENSAYO DE FUNCIONALIDAD. Actividad QAL 2 Alineamiento y limpieza Sistema de muestreo Extractivo No extractivo Documentación y registros X X Utilidad X X Ensayo de fugas Verificación de cero y rango X X Linealidad Interferencias Deriva de cero y rango (auditoría) Tiempo de respuesta X X Informe X X X X X 35

36 QAL 2 (NGC 2): PRIMER PASO, ENSAYO DE FUNCIONALIDAD. EL ENSAYO FUNCIONAL DEBE SER AUDITADO Y REVISADO POR EL LABORATORIO CERTIFICADO, PERO ES IMPRESCINDIBLE QUE SEA REALIZADO POR PERSONAL CONOCEDOR DEL SISTEMA: Instaladores o mantenedores, fabricantes, personal de planta que haya sido capacitado, personal del laboratorio que haya sido capacitado, etc. EL ENSAYO FUNCIONAL REQUIERE UN MANTENIMIENTO ADECUADO DEL SISTEMA 36

37 QAL 2 (NGC 2) Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( ) Después del ensayo funcional se realizan mediciones con un MRP. Para cada calibración, deben realizarse un mínimo de 15 medidas paralelas válidas con la planta operando en condiciones normales. Distribuidas uniformemente en al menos 3 días. En cada uno de los días, deben haber periodos entre medidas de entre 8 a 10 horas. Deben realizarse en un periodo de 4 semanas. 37

38 QAL 2 (NGC 2): FUNCION DE CALIBRACION Y RANGO VALIDO DE CALIBRACION Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( ) MRP [mg/m 3 n] < 15% odel VLE SAM [mg/m 3 n]

39 QAL 2 (NGC 2): FUNCION DE CALIBRACION Y RANGO VALIDO DE CALIBRACION %de y max Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( ) MRP [mg/m 3 n] < 15% del VLE SAM [mg/m 3 n]

40 QAL 2 (NGC 2): FUNCION DE CALIBRACION Y RANGO VALIDO DE CALIBRACION Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( ) MRP [mg/m 3 n] +10% de y max < 15% del VLE SAM [mg/m 3 n]

41 QAL 2 (NGC 2): FUNCION DE CALIBRACION Y RANGO VALIDO DE CALIBRACION Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( ) MRP[mg/m 3 n] SAM [mg/m 3 n]

42 QAL 2 (NGC 2): FUNCION DE CALIBRACION Y RANGO VALIDO DE CALIBRACION Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( ) MRP [mg/m 3 n] SAM [mg/m 3 n]

43 QAL 2 (NGC 2): FUNCION DE CALIBRACION Y RANGO VALIDO DE CALIBRACION Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( ) RRMP [mg/m 3 n] SAM [mg/m 3 n]

44 CONSIDERACIONES ADICIONALES PARA EL CUMPLIMIENTO DE EN14181 La función de calibración determinada en QAL 2 es válida cuando la planta opera dentro del rango válido de calibración (valor máximo calibrado del SAM + 10%). Si las medidas del SAM superan el rango de calibración y el 50% del VLE con cierta frecuencia, habrá que hacer un nuevo ensayo QAL2. EL ENSAYO DE QAL2 DEBE DE HACERSE EN UN MAXIMO DE 4 SEMANAS, Y CONSEGUIR OBTENER TODAS LAS POSIBLES CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DE LA PLANTA!!! 44

45 ENSAYO ANUAL DE SEGUIMIENTO El EAS es un procedimiento similar al NGC2, pero resumido. Se usa para evaluar si el SAM cumple a lo largo del tiempo los criterios de incertidumbre requerida. También verifica que la función de calibración obtenida durante el ensayo previo de NGC 2 sea aún válida. 45

46 ENSAYO ANUAL DE SEGUIMIENTO Lo realiza un laboratorio acreditado. La periodicidad del ensayo es anual. Se realiza Ensayo Funcional y 5 medidas válidas frente a MRP. 46 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

47 QAL 3 (NGC 3) Es un procedimiento de control que asegura que los valores medidos obtenidos por el SAM, cumplen la incertidumbre requerida de forma continuada. También debe de verificarse que el SAM funciona dentro del rango válido de calibración. Su implementación y funcionamiento son responsabilidad del propietario de la planta (es decir, del propietario del SAM). 47

48 QAL 3 (NGC 3): FRECUENCIA DE QAL3 La frecuencia es determinada en los estudios NGC1. Hay sistemas que requieren se realice cada siete días y los hay que la requieren cada seis meses. Algunas Normativas o Instrucciones Técnicas establecen una periodicidad fija. Esto es contrario a la filosofía de la Norma EN14181 y más en concreto a la EN

49 QAL 3 (NGC 3): FRECUENCIA DE QAL3 49 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

50 QAL 3 (NGC 3): FRECUENCIA DE QAL3 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

51 QAL 3 (NGC 3): FRECUENCIA DE QAL3 51 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

52 QAL 3 (NGC 3): FRECUENCIA DE QAL3 EJEMPLO DE EQUIPO QUE REQUIERE NGC3 CADA 8 DIAS. 52 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

53 QAL 3 (NGC 3): FRECUENCIA DE QAL3 EJEMPLO DE EQUIPO QUE REQUIERE NGC3 CADA TRES SEMANAS. 53 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

54 QAL 3 (NGC 3): FRECUENCIA DE QAL3 EJEMPLO DE EQUIPO QUE REQUIERE NGC3 CADA SEIS MESES. 54 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )

55 SEGUIMIENTO DE NGC3 Debe cumplir: la repetibilidad del cero y el span. Los valores de deriva de cero y span. Se consigue: confirmando que la deriva y precisión determinada durante NGC1 permanece bajo control. Metodología: Se determina la deriva y precisión combinada del SAM: gráficos Shewhart. Se determinan separadamente la deriva y precisión. Gráficos CUSUM. 55

56 SEGUIMIENTO DE NGC3 Se realiza la NGC3, mediante la comparativa entre el gas de referencia usado (para cero y span) y la medida del SAM. La periodicidad del mismo vendrá marcada por el fabricante (y en su caso el certificado de un laboratorio acreditado; TUV, MCERTS, ENAC...) y por la experiencia de la planta. Deberá comenzar a realizarse lo antes posible, una vez instalado el SAM. 56

57 SEGUIMIENTO DE NGC3 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( ) Cada planta deberá contar con un software,que le ayude con los cálculos a realizar para la determinación de la deriva y precisión de los sistemas, ya sea Shewhart, CUSUM u otro que se determine apropiado. El propietario de la planta, por tanto del SAM, es el encargado de la implementación y funcionamiento de la NGC3. 57

58 SEGUIMIENTO DE NGC3 Al final, una representación gráfica de las derivas para cero y span, permitirán al operador de planta mantener bajo control el sistema de medida a lo largo del tiempo. Deberan identificar si es necesario el mantenimiento del SAM, si los valores de deriva y/o precisión tanto de cero como span aparecen fuera de los límites marcados, para la desviación típica. 58

59 PROBLEMAS TIPICOS CON EN14181 FALTA DE MANTENIMIENTO DE SAM. ERRORES DE INSTALACION. SAM EXISTENTES NO APTOS PARA EN DISTINTOS PATRONES DE GASES ENTRE SAM Y MRP. ELECCION DE UN PUNTO DE MEDICION CON ESTRATIFICACION DE GASES. 59

60 PROBLEMAS TIPICOS CON EN14181 DISTANCIAS EXCESIVAS ENTRE SONDAS Y ANALIZADORES, QUE IMPIDEN LA CALIBRACION DEL SAM, EN14181 NO TIENE EN CUENTA LAS INCERTIDUMBRES DEL LABORATORIO Y SE CREAN FALSOS NEGATIVOS. NO SE INCLUYEN SAM PERIFERICOS: O2, H2O, T, P, CAUDAL. 60

61 PROBLEMAS TIPICOS CON EN14181 DIFICULTAD DE OBTENER LA FUNCION DE CALIBRACION (A MENUDO SE OBTIENEN PUNTOS MUY CERCANOS, O CLUSTER, QUE IMPIDEN CALCULAR LA FUNCION DE CALIBRACION CORRECTA). DIFICULTAD DE OBTENER UN BUEN RANGO DE CALIBRACION. 61

62 PROBLEMAS TIPICOS CON EN14181 DISTINTOS PATRONES DE GASES ENTRE SAM Y MRP. ALGUNOS SAM IN SITU PARA DETERMINACION DE PARTICULAS ADOLECEN DE MATERIALES DE REFERENCIA CERTIFICADOS. 62

63 A TENER EN CUENTA POR EL USUARIO LA CHIMENEA SE CONVIERTE EN AREA DE TRABAJO, POR LO QUE EL BUEN ACCESO, Y EL ENTORNO SEGURO SON IMPRESCINDIBLES. EL BUEN MANTENIMIENTO DEL SAM ES IMPRESCINDIBLE. 63

64 A TENER EN CUENTA POR EL USUARIO EN14181 TIENE EXIGENCIAS DIARIAS: VERIFICAR EL CORRECTO RANGO DE CALIBRACION. EL COSTE DE ADECUACION DE ESPACIOS, ADQUISICION DE SISTEMAS, ESTABLECIMIENTO DE NGC1, NGC2, NGC3 Y EAS. 64

65 Muchas gracias! José Antonio R. Tarodo 65 Estrategia de Calidad del Aire y Cambio Climático de la Comunidad de Madrid ( )