Objetivo. Explicar la metodología para la medición y. nuevo reglamento de emisiones de fuentes fijas.

Transcripción

1 Evaluación y medición de contaminantes en fuentes fijas (Sobre la base del D.E. 5 de 2009) Ing. José Carlos Espino M.

2 Objetivo Explicar la metodología para la medición y evaluación de emisiones i establecida en el nuevo reglamento de emisiones de fuentes fijas.

3 Objeto y ámbito de aplicación del nuevo reglamento Artículo 1: El presente Decreto Ejecutivo tiene por objeto, establecer los límites máximos permisibles de emisiones al aire producidas por fuentes fijas con el fin de proteger la salud de la población, los recursos naturales y la calidad del ambiente de la contaminación atmosférica. Artículo 2: El ámbito de aplicación del presente Decreto Ejecutivo es todo el territorio de la República de Panamá.

4 Definiciones Básicas Fuente fija no significativa: Fuente fija de combustión cuyo poder calorífico sea menor a tres millones de vatios (3 x 10 6 W) o diez millones de unidades térmicas británicas por hora (10 x 10 6 BTU/h).

5 Definiciones Básicas Fuente fija significativa: Fuente fija de combustión cuya potencia calorífica sea igual o mayor a tres millones de vatios (3 x 10 6 W/h) o diez millones de unidades térmicas británicas por hora (10 x 10 6 BTU/h).

6 Tabla 1 LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE EMISIONES AL AIRE PARA FUENTES FIJAS SIGNIFICATIVAS (Referencia: Guía del Banco Mundial 1998) Actividad (CIIU) Partículas Totales Límites Máximos Permisibles (mg/nm 3 a menos que indique otra unidad) 1 Óxidos de Azufre Producción de Cemento (3692) Fundiciones (3720) Óxidos de Nitrógeno Molinos de Papel 3 (3419) kg/t de PS 5 Ingenios Azucareros (3131) Combustibles líquidos: 460 Combustibles sólidos: 750 Generación Termoeléctrica 10 (4101) 0.2 tpd/mw (hasta 500 Carbón: MW) Petróleo: , tpd/mw (incrementos Gas: 320 arriba de 500 MW) Gas: 125 Generación Termoeléctrica No se puede exceder 2000 Diesel Nº2: 165 con Turbinas de Gas (4101) mg/nm 3 ni 500 tpd Bunker Nº6 y otros: 300 Fabricación de Productos Petroquímicos Refinación de Petróleo (unidades con recuperación de azufre) 500 (unidades de combustión) 460 Fabricación de Productos Farmacéuticos Procesamiento de Aceite Vegetal Otras Actividades Carbón: Petróleo: 460 Gas: 320

7 CARACTERIZACIÓN DE EMISIONES DE FUENTES FIJAS DE COMBUSTION CC = A x FE x (1-EC/100) CC: Carga contaminante en toneladas por día. A: Tasa productiva - Dato que la empresa debe proporcionar en función de su actividad productiva. FE: Factor de emisión de material particulado según la publicación de la EPA AP 42 / Compilation of Air Pollutant Emission Factors EC: Eficiencia de control en % - Sólo se aplicaría a aquellas empresas que ya tienen instalado algún sistema de control de emisiones, y su valor se determinaría a partir de los datos del fabricante de dicho sistema de control.

8 Plazos de caracterización Carga Contaminante (CC en Ton/día) Plazo de Caracterización 1 Mayor de 2.0 De 1.0 a 2.0 Menor de 1.0 Plazo de Caracterización1 12 meses 18 meses 24 meses 1 El plazo inicia a partir de la publicación en Gaceta Oficial del presente Decreto Ejecutivo.

9 Plazos de adecuación Carga Contaminante (CC en Ton/día) Mayor de 2.0 De 1.0 a 2.0 Menor de 1.0 Plazo de Adecuación 36 meses 48 meses 60 meses

10 Fuentes fijas no significativas Métodos para la Caracterización y Cumplimiento de Emisiones de Fuentes Fijas No Significativas Método 1 Método 2 a. El registro interno del cumplimiento de las prácticas de mantenimiento i t de los equipos de combustión, de acuerdo con los programas establecidos por el operador de la fuente y aquellos recomendados por el fabricante del equipo de combustión; b. Resultados del análisis de las características físicoquímicas del combustible utilizado; y c. La presentación de certificados del fabricante del equipo de combustión, en lo referente a la tasa esperada de emisiones, basándose en las características del combustible utilizado y la antigüedad del equipo. d. Los resultados de la aplicación de este método, deberán demostrar el cumplimiento de los valores establecidos en la tabla 1. a. Mediante inspección visual, por personal capacitado para ello, del nivel de opacidad d de los gases de escape de la fuente, utilizando el método Ringelmann y considerando el cumplimiento de la normativa cuando los resultados no sobrepasan el valor de 1 de la escala utilizada en dicho método; y b. Mediante el uso de altura de chimenea recomendada por las prácticas de ingeniería y la normativa vigente de la Oficina de Seguridad del Cuerpo de Bomberos de Panamá, el cual regula a que altura deben colocarse las chimeneas

11 Métodos de medición para fuentes fijas significativas Fuente Método Tema US EPA 1 Definición de puertos de muestreo y puntos de medición en chimeneas US EPA 2 Determinación de la velocidad de las emisiones y del flujo volumétrico en chimeneas o ductos con tubo de Pitot estándar US EPA 5 Determinación de emisiones de partículas US EPA 6 Determinación de emisiones de dióxido de azufre US EPA 6C Determinación de emisiones de dióxido de azufre por analizador instrumental US EPA 7 Determinación de emisiones de óxidos de nitrógeno US EPA 7E Determinación de emisiones de óxidos de nitrógeno por analizador instrumental

12 El muestreo isocinético es la aplicación de cinco métodos de muestreo desarrollado por la US EPA: Método 1 Determinación de la localización del muestreo y sus puntos trasversales. Método 2 Para determinación de la velocidad del gas en la Chimenea y su velocidad de flujo volumétrico. Método 3 Determinación de concentraciones de CO 2 & O 2 y el peso molecular seco. Método 4 Determinación del contenido de humedad de los gases en chimeneas. Método 5 Usado en conjunto con el Método 1 hasta el 4 para la determinación de partículas de emisiones desde fuentes estacionarias.

13 Para obtener una muestra representativa del material particulado desde una corriente de aire a la velocidad que la boquilla debe estar abierta a la proporción de la velocidad aproximada de la corriente del gas.

14 ISOCINETISMO ISO = IGUAL + CINETICO = MOVIMIENTO La captura isocinética es un muestreo a la misma ( igual ) velocidad con que se mueven ( movimiento ) las partículas y gases dentro de la chimenea.

15 100% Isocinético 100% Isocinético significa que la velocidad en la boca de la boquilla tiene que ser igual a la velocidad del flujo de la Chimenea. La concentración real de partículas es exacta a la obtenida.

16 Bajo isocinétismo Cuando la velocidad de la boquilla es menor a la velocidad de la chimenea el resultado será parcialmente bajo dejando pasar mayor cantidad de partículas de tamaño grandes y menores pequeñas, pero difiere significativamente respecto a la muestra real de la chimenea. Las Partículas pequeñas no entran en la misma cantidad

17 Sobre isocinétismo Cuando la velocidad de la boquilla es mayor a la velocidad de la chimenea, el resultado tenderá a ser pobre por la cantidad de partículas que pasan a través de la boquilla. Este resultado no es isocinético debido a que la cantidad de partículas muestreadas es mayor a la realidad de la chimenea

18 Método 1 Determinación de la localización del muestreo y sus puntos trasversales

19 A B DISTURBANCE MEASUREMENT SITE Método 1 es usado para: 1. Seleccionar adecuadamente la localización donde muestrear 2. Determinar el número de puntos requeridos para el muestreo de partículas. 3. Calcular la ubicación de los puntos de muestreo dentro del ducto. DISTURBANCE

20 La localización ideal es por lo menos a 8 diámetros del ducto desde su base y no menor a 2 diámetros de la desembocadura del ducto para que no se cree flujos turbulentos 2.0 D e 8.0 D e

21 50 DUCT DIAMETERS UPSTREAM FROM FLOW DISTURBANCE* (DISTANCE A) MINIMUM NUMBER OF TRAVERSE POINTS a HIGHER NUMBER IS FOR RECTANGULAR STACKS OR DUCTS a 24 OR *FROM POINT OF ANY TYPE OF DISTURBANCE (BEND, EXPANSION, CONTRACTION, ETC.) 8 OR STACK DIAMETER > 0.61 m (24 in) 12 STACK DIAMETER = 0.30 TO 0.61 m (12-24 in) a DUCT DIAMETERS DOWNSTREAM FROM FLOW DISTURBANCE* (DISTANCE B)

22 La cruz esta dividida en secciones con el número de puntos iguales en áreas similares. El Muestreo Isocinético esta conducido por puntos discretos dentro de la sección de la cruz en el ducto.

23 El Probador es marcado correspondientemente en cada punto donde se debe muestrear apropiadamente usando una cinta métrica, como lo dice el Método 1.

24 Método 2 Para determinación de la velocidad del gas en la chimenea y su tasa de flujo volumétrico.

25 Método 2 es usado para: Efectuar un análisis previo de la velocidad de travesía Determinar la velocidad del gas

26 La velocidad de muestreo es controlada durante el muestreo isocinético. El flujo volumétrico es ajustado por la temperatura, presión, y el peso molecular del gas.

27 Método 3 Determinación de concentraciones de CO 2, O 2 y el peso molecular seco.

28 Analizador Orsat La muestra de Gas es recolectada en una bolsa de Tedlar y analizada el CO 2 y O 2

29 Método 3 es aplicable para determinar el peso molecular seco y los factores de corrección por exceso de aire de fuentes de combustión de combustibles fósiles. Method 3

30 Método 4 Determinación del contenido de humedad en los gases de la chimenea.

31 Heated Glass Lined Probe Oven 120C Temp < 20C Glass Filter Assembly Nozzle Heater Ice Water Bath Smokestack Wall 100 ml H2O Empty Moisture Content t Procedure g Silica Gel El vapor de agua es condensado en los Impingers; con esto se calcula el porcentaje de humedad es calculado.

32 Método 5 Usado en conjunto con los Métodos del 1 hasta al 4 para la determinación de partículas de emisiones de fuentes fijas.

33 Principios del Método 5 El material particulado es extraído isocineticamente desde la fuente y recolectada en un filtro de fibra de vidrio mantenido a un rango de temperatura de o C. L t ió d l t i l ti l d La concentración del material particulado se determina por gravimetría.

34 Componentes del Muestreador de Método 5. Boquilla y Tubo Pitot Caja Caliente (temp. 120ºC + 14ºC) y Porta Filtro Probador de diferentes medidas Caja Fría con Impingers Consola controladora de parámetros de medición Cordón Umbilical Bomba

35 Boquillas para muestreo del Método 5 Un rango de tamaños de Boquillas es requerido para conducir la muestra isocinética. El tamaño depende de la velocidad del gas de cada chimenea y el material es dependiente de acuerdo a la temperatura de la chimenea y del método de muestreo. Las boquillas de muestreo estándar son de 4 pulgadas de largo y 5/8 de pulgada.

36 Preparación de la plataforma de muestreo

41 A veces las plataformas no son las mejores

42 EPA Method 5 Sampling Train Sectional View >30 Oven Heated Glass120C Lined Probe Temp < 20C Glass Filter Assembly Nozzle Heater Ice Water Bath Smokestack Wall 100 ml H2O Empty g Silica Gel

43 Anticipándonos a la preparación del muestreo Colocar el Filtro seco dentro del portafiltros. Llenar de agua y Sílica Gel los Impingers en el laboratorio. Efectuar un muestreo del flujo de la chimenea para colocar la boquilla adecuada. Verificar el instrumento por fugas y calibrarlo antes de la medición.

44 Subiendo el equipo a la plataforma

47 Operación del tren de particulados Un Muestreo del Método 5 requiere al menos una corrida transversal completa por cada chimenea. Cada corrida debe ser hecha durante el tiempo que sea necesario para colectar un mínimo de 0.6 metros cúbicos (10% de margen por isocinetismo). La boquilla del tren de muestreo se sitúa en el primer punto y comienza la captura con la bomba encendida La velocidad de captura es ajustada isocinéticamente después de moverse a cada nuevo punto de muestreo y cuando cambie la lectura de velocidad de presión por mas de 20%

48 Operación del tren de particulados (cont.) Los valores isocinéticos son calculados con una calculadora, computadora o regla nomográfica que establece con cual velocidad de flujo se trabaja.

49 Operación después del muestreo Una vez completado el muestreo, al equipo se le debe hacer una prueba de fugas de aire y pasarla El tren de muestreo es removido para su limpieza total de partículas y residuos El filtro es removido del porta filtro y colocado en su contenedor de transporte. Los residuos son removidos de cualquier parte expuesta tales como, boquillas, varilla probadora, porta filtro. Este procedimiento se debe hacer con acetona y guardar el líquido para su posterior pesado.

50 Análisis El filtro debe ser secado por lo menos 24 horas y pesado en una balanza analítica, para medir la constante de peso. Se enjuaga la muestra en acetona en un recipiente y luego se evaporar en el desecador. Los residuos de la muestra son pesados una vez sustraída la acetona por evaporación. Se suma el peso de la muestra con el de los filtros para hacer los cálculos de las emisiones de partículas.

51 La calibración de los equipos es muy importante

52 Muestreo en Panamá

62 Método 6 Determinación de las emisiones de SO 2 en la fuente de la chimenea

63 Caja Modular y tren de muestreo para método 6

64 Método 7 Determinación de las emisiones de NO x en la fuente de la chimenea

65 Equipo para método EPA 7

66 Lo que no debe hacerse!

67 Lista parcial de los métodos de muestreo isocinético que se pueden analizar: Método 4 Método 5 Método 5B Método 8 Método 12 Método 13A y 13B Método 17 Método 23 Método 26A Método 29 Método 201A Método 202 Método 206 Método 306 Método 316 Método 0010 Humedad del Gas de la Chimenea Emisiones de Partículas (PM) Ácidos no sulfúricos PM Neblina de Ácido Sulfúrico & SO2 Plomo Inorgánico Fluorados Totales Partículas filtradas internamente en Chimeneas Dioxinas y Furanos Haluros Hidrogenados & Halógenos Metales Múltiples Emisiones de PM10 Materiales de Partículas Condensables Amoniaco Cromo Hexavalente de Plantas Eléctricas y Operaciones Anodizadas Formaldehídos de Mineral de Lana y Fibras de Vidrio de Lana Componentes Semi-volátiles Orgánicos

68 Lista parcial de los métodos de muestreo no isocinéticos: Método 4A Método 6 Método 6A Método 6B Método 11 Método 15A Método 16A Método 18 Método 26 Método 106 Método 308 Método 0030 Método 0031 Método 0040 Método 0051 Recolección de Gas húmedo (Método de Aproximación) Neblinas de Ácido Sulfúrico & SO2 Dióxido de Sulfuro húmedo y Dióxido de Carbono Dióxido de Sulfuro y Dióxido de Carbono Sulfuro de Hidrogeno en Refinerías de Petróleo, en producción de Combustibles Sulfuro Totales Reducidos de Refinerías de Petróleo en Plantas de Sulfuro Sulfuro Totales Reducidos Integración de recolección en Bolsas para Componentes Orgánicos Haluros Hidrogenados & Halógenos Integración de recolección en Bolsas para Vinil Clorados Metanol Componentes Volátiles Orgánicos (VOST) Componentes Volátiles Orgánicos (SMVOC o Súper-VOST) Principios de Componentes Orgánicos peligrosos (POHCs) usando Bolsas de Tedlar Cloruro de Hidrógeno & Cloro

69 El Informe de Isocinetismo

70 Qué debe contener el informe?

75 Método EPA 5

76 Método EPA 6

77 Método EPA 7

78 Ejemplo de un certificado de calibración

79 Métodos de medición para fuentes fijas significativas Fuente Método Tema US EPA 1 Definición de puertos de muestreo y puntos de medición en chimeneas US EPA 2 Determinación de la velocidad de las emisiones y del flujo volumétrico en chimeneas o ductos con tubo de Pitot estándar US EPA 5 Determinación de emisiones de partículas US EPA 6 Determinación de emisiones de dióxido de azufre US EPA 6C Determinación de emisiones de dióxido de azufre por analizador instrumental US EPA 7 Determinación de emisiones de óxidos de nitrógeno US EPA 7E Determinación de emisiones de óxidos de nitrógeno por analizador instrumental

80 Analizador de SO 2 Analizador de NO x Aprobación EPA

81 Detector por UV Flourecencia. Cámara enfriadora FLOURESCENCIA 1/2 P P/2 Lámpara UV D P(D/C)/2 - (S+O) Muestra de Detector SO2 Filtro Cámara Bomba

82 Detector por Quimiluminicensia. Generador de Ozono Orificios Críticos Muestra SAMPLE O3 GEN Reacción a Quimiluminicesia F Rx MOLY SF Calentador DRYER F Foto Multiplicador TEC PMT D P

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84 MUCHAS GRACIAS por su asistencia y cuidemos a nuestro gran hogar.