Antecedentes. Consideraciones. Decreto No MTSS del 16 de Febrero de 1998 (reformado en Julio del 2001), referente al Reglamento de Calderas.

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1 Antecedentes Consideraciones Decreto No MTSS del 16 de Febrero de 1998 (reformado en Julio del 2001), referente al Reglamento de Calderas. Decreto No S del 31 de Marzo del 2002, referente al Reglamento Sobre Inmisión de Contaminantes Atmosféricos. Decreto No S-MINAE del 26 de Marzo del 2002, referente al Reglamento Sobre Emisión de Contaminantes Atmosféricos provenientes de Calderas (reformado en Diciembre del 2003).

2 Definiciones

3 Calderas Principales tipos de calderas De acuerdo a su diseño: Pirotubulares: Los gases de combustión se desplazan por tubos de metal sumergidos en agua.

4 Calderas Principales tipos de calderas Aquatubulares: El agua circula por tubos alrededor de los gases calientes. Existen de Proceso y Calentamiento

5 Definiciones

6 Hornos de tipo Indirecto

7 Conceptos Básicos en Emisiones Fuentes importantes de Emisión Calderas (vapor, agua caliente) Hornos (secadores, barnizadoras) Incineradores Cementeras Asfaltadoras Plantas termoeléctricas

8 Conceptos Básicos en Emisiones Composición típica de las emisiones Material particulado Gases de combustión (CO, CO 2, SO 2, NO x ) Hidrocarburos no quemados (C x H y ) Vapor de agua Ácidos inorgánicos (H 2 SO 4, HCl, H 2 S) Compuestos orgánicos volátiles (BTEX) Otros: Dioxinas y Furanos.

9 Conceptos Básicos en Emisiones Métodos de referencia disponibles Environmental Protection Agency (USEPA): Métodos descritos en el Código Federal de Regulaciones No. 40 parte 60, Apéndice A. American Society for Testing and Materials (ASTM). International Standard Organization (ISO).

10 Conceptos Básicos en Emisiones Contaminantes de mayor importancia Material Particulado: Método 5 de la EPA, ASTM D 3685/D 3685M 98 (Reapproved 2005), ISO 9096:2003. Gases de combustión: Método 3, 6 y 7 de la EPA, CTM- 030 y CTM-034 de la EPA. Compuestos orgánicos volátiles: Métodos 18, 0030 y 0031 de la EPA.

11 Conceptos Básicos en Emisiones Partículas Totales en Suspensión

12 Conceptos Básicos en Emisiones Partículas Totales en Suspensión Origen de las partículas en emisiones Procesos de combustión. Procesos de corte y molienda. Procesos de mezclado y empaque.

13 Muestreo de Material Particulado Métod o Métodos USEPA involucrados Descripción 1 Selección de los puntos de muestreo Determinación de la velocidad y el flujo volumétrico de los gases de chimenea Determinación de la masa molar de los gases Determinación del contenido de humedad en los gases de chimenea Determinación de las emisiones de material

14 Método I: Puntos de Muestreo Generalidades Dentro de la chimenea o ducto normalmente no existe una distribución uniforme de velocidad lo cual crea un perfil de concentración para algunos contaminantes, como las partículas. Este método especifica la ubicación del sitio de muestreo y los puntos de muestreo correspondientes a ese sitio para la toma de una muestra representativa. Determina si el punto seleccionado es apto para la toma de la muestra donde se garantice ausencia de flujo ciclónico.

15 Método I: Puntos de Muestreo Selección del punto de muestreo Buscamos: A 2D e y B 8D e

16 Método I: Puntos de muestreo Cálculo del diámetro Ductos Circulares: D e C C = Circunferencia L = Largo A = Ancho Ductos Rectangulares: D e 2 ( L L A A) Ductos Elípticos: Utilizamos el diámetro mayor

17 Método I: Puntos de muestreo Selección del punto de muestreo

18 Método I: Puntos de muestreo Selección del punto de muestreo Si no es posible cumplir con el criterio anterior buscamos un punto donde al menos se cumpla: A 0,5D e y B 2D e Sin embargo debemos verificar que el punto sea apto para la toma de la muestra.

19 Método I: Puntos de muestreo Puntos para la toma de la muestra Se abren dos orificios de 3 pulgadas de diámetro a 90º Se coloca un puerto ( nipple ) de 5-10 cm.

20 Método I: Puntos de muestreo Disposición de la plataforma de trabajo

21 Método I: Puntos de muestreo Disposición de la plataforma de trabajo

22 Método I: Puntos de muestreo Determinación de los puntos de muestreo para material particulado Cuando se cumple el criterio A 2 y B 8, el número mínimo de puntos de muestreo es: Chimeneas Circulares o Rectangulares con D>61 cm: 12 puntos Chimeneas circulares con 0,30<D<61cm: 8 puntos Chimeneas rectangulares con 0,30<D<61cm: 9 puntos

23 Método I: Puntos de muestreo Cuando no se cumpla el criterio A 2 y B 8, el número mínimo de puntos de muestreo se determina a partir de la siguiente tabla:

24 Método I: Puntos de muestreo Determinación de los puntos de muestreo para solo velocidad Cuando se cumple el criterio A 2 y B 8, el número mínimo de puntos de muestreo es: Chimeneas Circulares o Rectangulares con D>61 cm: 12 puntos Chimeneas circulares con 0,30<D<61cm: 8 puntos Chimeneas rectangulares con 0,30<D<61cm: 9 puntos

25 Método I: Puntos de muestreo Cuando no se cumpla el criterio A 2 y B 8, el número mínimo de puntos de muestreo se determina a partir de la siguiente tabla:

26 Método I: Puntos de muestreo Ubicación de los puntos transversales de muestreo Ductos Circulares Ejemplo para 12 puntos de muestreo

27 Método I: Puntos de muestreo

28 Método I: Puntos de muestreo Ubicación de los puntos transversales de muestreo Ductos Rectangulares Ejemplo para 12 puntos de muestreo

29 Método I: Puntos de muestreo Divisiones de la sección transversal para chimeneas rectangulares Número de divisiones de la sección transversal de la chimenea Matriz 9 3x3 12 4x3 16 4x4 20 5x4 25 5x5 30 6x5 36 6x6 42 7x6 49 7x7

30 Método I: Puntos de muestreo Ubicación de los puntos transversales de muestreo Ductos Rectangulares

31 Método I: Puntos de muestreo Marcado de la sonda Ejemplo para 12 puntos de muestreo

32 Método I: Puntos de muestreo Para dos puertos

33 Método I: Puntos de muestreo Verificación de ausencia de flujo ciclónico En la mayoría de las fuentes estacionarias, la dirección del flujo del gas es esencialmente paralelo a las paredes de la chimenea. Sin embargo, puede existir flujo ciclónico: (1) después de dispositivos como sedimentadores de partículas. (2) en chimeneas que tengan entradas tangenciales u otra configuración en el ducto que tienda a inducir turbulencia. En estos casos la presencia o ausencia de flujo ciclónico en el sitio de muestreo debe ser determinado. Esta prueba se hace antes de la medición de velocidad utilizando el tubo de pitot.

34 Método II: Velocidad y Caudal Generalidades Este método se utiliza para determinar la velocidad y el flujo volumétrico de los gases que fluyen por un ducto. La velocidad debe medirse en todos los puntos transversales para obtener un buen promedio cercano a la velocidad real, ya que en la realidad existe un perfil de velocidades. La prueba debe realizarse en puntos que garanticen la ausencia de flujo ciclónico. Se utiliza el Tubo de Pitot tipo S y L (estándar).

35 Método II: Velocidad y Caudal Tubo de Pitot tipo S y L (estándar) Tipo S

36 Método II: Velocidad y Caudal Procedimiento Se mide la presión estática. Finalmente se toman lecturas de DP y Temperatura de los gases, en cada punto transversal.

37 Método III: Masa Molar Generalidades Este método se utiliza para medir el porcentaje de dióxido de carbono (CO 2 ), oxígeno (O 2 ) y monóxido carbono (CO). El nitrógeno (N 2 ) se calcula por diferencia. Los valores obtenidos para estos gases se utilizan en el cálculo de la masa molar de los gases la cual se necesita para el cálculo de la velocidad en el método II. Históricamente para este método se ha utilizado el analizador de gases de combustión tipo ORSAT o Fyrite, sin embargo actualmente este ha sido sustituido por los analizadores de gases de combustión con celda electroquímica.

38 Método III: Masa Molar Generalidades Analizador básico de gases de combustión

39 Método III: Masa Molar M d Cálculos 0 2,440 (% CO2 ) 0,320 (% O2 ) 0,280 (% N % CO) Donde: M d = Masa molar en base seca (g/g-mol). %N 2 = Porcentaje de nitrógeno por volumen, base seca. %CO 2 = Porcentaje de dióxido de carbono por volumen, base seca. %O 2 = Porcentaje de oxígeno por volumen, base seca. %CO = Porcentaje de monóxido de carbono por volumen, base seca.

40 Método IV: Humedad Generalidades Este método se utiliza para medir el contenido de vapor de agua presente en los gases de emisión. Este valor se utiliza en los cálculos de velocidad/caudal y masa molar en base húmeda. Además se usa en otros cálculos para el método V. También es un parámetro importante de conocer para propósitos de diagnóstico y ajuste de la fuente de emisión.

41 Método IV: Humedad Métodos disponibles Existen dos formas permitidas para determinar la humedad: Método de Referencia: Se utiliza para mediciones exactas de la humedad y cálculos de reporte de datos de emisión. Métodos Aproximados: Proporcionan una buena estimación para cálculos rápidos de campo o cuando por alguna razón no sea posible utilizar el método de referencia.

42 Método IV: Humedad Método de Referencia Este método consiste en succionar los gases de emisión a una velocidad constante y hacerlos pasar a través de un sistema de frascos burbujeadores, prepesados, sumergidos en un baño de agua con hielo. El agua presente en los gases condensan en los burbujeadores y estos se pesan al final para determinar la masa de agua recolectada. Posteriormente se hace el cálculo utilizando el volumen de aire muestreado.

43 Método IV: Humedad Procedimiento Se ensambla el sistema de muestreo compuesto de sonda precalentada, filtro para partículas, sistema de frascos burbujeadores, bomba de vacío, consola con ajuste de vacío y medidor de gas seco.

44 Método V: PTS Generalidades Este método describe la metodología para el muestreo de material particulado total en emisiones en fuentes fijas. El método se basa en realizar el muestreo de forma isocinética. Es de vital importancia conocer los parámetros obtenidos en los métodos anteriores (I-IV) para realizar cálculos intermedios para el muestreo y calcular la concentración final.

45 Método V: PTS Isocinestismo La palabra Isocinético proviene de dos raíces griegas: isos: igual cinético: velocidad (movimiento) Vs = Vn Un muestreo isocinético es cuando la velocidad de toma de la muestra se iguala a la velocidad con que salen los gases de la chimenea o ducto.

46 Método V: PTS Por qué muestreo isocinético?

47 Método V: PTS Descripción del Equipo de muestreo

48 Método V: PTS Sonda de muestreo

49 Método V: PTS Porta-filtro

50 Gases de Combustión Procesos de Combustión Valores Típicos de Aire en Exceso Combustible Aire en Exceso (%) Gas Natural 5 10 % Combustibles Líquidos 5 20 % Carbón %

51 Gases de Combustión Contenido de CO2 Contenido óptimo: Gas Natural: 10 % Combustibles Ligeros: 13 %

52 Gases de Combustión Ejemplo: Gas Natural Eficiencia de Combustión (%) Exceso % Temperatura Neta 1 ( o C) Aire Oxígeno Diferencia entre la temperatura de los gases y la temperatura ambiente

53 Gases de Combustión Pérdidas de combustible

54 Gases de Combustión Cálculos en emisiones

55 Gases de Combustión Cálculos en emisiones

56 Gases de Combustión Cálculos en emisiones

57 Gases de Combustión Cálculos en emisiones

58 Gases de Combustión Cálculos en emisiones

59 Gases de Combustión Referencias

60 Gases de Combustión Equipos

61 Reglamento de Emisiones

62 Reglamento de Emisiones Definiciones Se excluyen las C y D de GLP. Se excluyen los biomásicos < 500 kw.

63 Reglamento de Emisiones Definiciones

64 Reglamento de Emisiones Uso de la Escala

65 Reglamento de Emisiones Escala de Ringelmann Permite determinar de forma visual la densidad relativa de humo negro. Esta medición depende de: Concentración de partículas. Tamaño de partícula. Profundidad visual de la pluma. Condiciones de luz natural (posición del sol). Color de las partículas. Condiciones visuales de fondo. Percepción humana.

66 Reglamento de Emisiones Escala de Ringelmann Se utiliza la Escala de Ringelmann que consiste en una escala de grises (mezcla de blanco y negro) con un valor asignado con el cual se compara el humo de la pluma de emisión.

67 Gases de Combustión Escala de Ringelmann correlacionada a Opacidad

68 Reglamento de Emisiones Calibración del OJO?

69 Reglamento de Emisiones Límites Partículas Para calderas y hornos de tipo indirecto

70 Reglamento de Emisiones Límites Partículas Aplica para calderas y hornos biomásicos Estos límites fueron reformados según el DECRETO EJECUTIVO Nº S-MTSS-MINAET publicado el 24 de Setiembre del 2012.

71 Reglamento de Emisiones Límites Partículas REFORMA: Aplica para calderas y hornos biomásicos

72 Reglamento de Emisiones Límites Dióxido de Azufre

73 Reglamento de Emisiones Límites Óxidos de Nitrógeno

74 Reglamento de Emisiones Factores de Corrección 5%= Calderas 7%= Hornos de tipo Indirecto 10%= Hornos Biomásicos Reformados según el DECRETO EJECUTIVO Nº S-MTSS-MINAET publicado el 24 de Setiembre del 2012.

75 Reglamento de Emisiones Reforma en el nivel de oxígeno de referencia 5%= Calderas 7%= Hornos de tipo Indirecto 10%= Calderas Biomásicas 10%= Hornos Biomásicos

76 Reglamento de Emisiones Otras consideraciones

77 Reglamento de Emisiones Otras consideraciones

78 Reglamento de Emisiones Otras consideraciones

79 Reglamento de Emisiones Otras consideraciones *

80 Reglamento de Emisiones Métodos de muestreo sugeridos Además de cualquier otro acreditado por el ECA.

81 Reglamento de Emisiones Reportes Operacionales

82 Reglamento de Emisiones Reportes Operacionales Ver GUIA

83 Reglamento de Emisiones Reportes Operacionales

84 Reglamento de Emisiones Reportes Operacionales

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