TALLER DETERMINACIÓN ALTURA DE LA CHIMENEA
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- Adrián Marín Guzmán
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1 TALLER DETERMINACIÓN ALTURA DE LA CHIMENEA Socialización Resolución 1632 de 2012 Bogotá
2 Contaminación Atmosférica y Calidad del Aire
3 La contaminación atmosférica en los centros urbanos y algunas zonas industriales es un fenómeno en crecimiento, especialmente en un mundo en desarrollo. Contaminación del AIRE
4 Contaminación del AIRE Los contaminantes que se toman como criterio para determinar si el aire que respira la población está contaminado son: MP, SO x, NO x, CO y O 3. En Colombia y en el mundo, fundamentados en las mediciones históricas y los efectos demostrados en la salud humana el contaminante prioritario es el MP (PM 10 y PM 2.5 ).
5 10 µm Contaminación del AIRE y salud Fuente: SMHI
6 Aumento de las tasas de mortalidad y morbilidad Incremento de enfermedades respiratorias y cardiovasculares muertes de menores de 5 años al año en Colombia por la contaminación del aire en centros urbanos. Costo anual en salud de 5.7 Billones de Pesos, equivalentes al 1.1% de PIB. Contaminación del AIRE y salud
7 Fuentes de Emisión Fuentes Fijas Fuentes Móviles
8 FUENTES FIJAS
9 Fuentes Fijas de Emisión Combustible y Materias primas Tecnologías Dispersión Sistemas de Control Calidad del AIRE Eficiencia Energética y P+L
10 Biomasa Turba Sólidos Carbón Hulla Bituminoso Coque Antracita Alcohol Aceite Combustibles Industriales Líquidos Fuel-oil Gasolina Combustibles y Alquitrán Materias Primas Gas Natural Gaseosos GLP Hidrógeno
11 Procesos de Combustión As Emisión Combustible Br Materia Prima Aire
12 REGLAMENTACIÓN Emisiones Atmosféricas Generadas por Fuentes Fijas
13 Reglamentación Expedición de la Resolución 909 de 2008 sobre fuentes fijas que reglamenta los niveles de emisión de contaminantes que deberá cumplir toda la industria en el país, con la cual se actualiza la reglamentación existente hace más de 25 años Resolución 760 de 2010 Protocolo para el Control y Vigilancia de la Contaminación Atmosférica Generada por Fuentes Fijas (Res 2153 de 2010, Res 0591 de 2012)
14 1. Actividades Industriales Equipos de Combustión externa (Capitulo III) Centrales Térmicas (Capitulo IV - V) Textiles (Capitulo VI) Biomasa (Capitulo VII) Refinación del Petróleo (Capitulo III) Cemento, Concreto y Agregados (Capitulo IX) Cerámica (Capitulo X) Subproducto de Animales (Capitulo XI) Desechos Peligrosos Y No Peligrosos (Capitulo XII - XIII) Hornos Crematorios (Capitulo IV) 2. Quemas Agrícolas (Capitulo XV) 3. Es. Comercio y Servicio (Capitulo XVII) 4. Motores CI <1 MW Reglamentación
15 Estándares de Emisión y Contaminantes a Monitorear Construcción del punto de descarga de los contaminantes Altura del ducto o chimenea Métodos de medición de contaminantes Frecuencia de la medición Sistemas de ventilación y extracción de vapores Sistemas de control de emisiones Acreditación de laboratorios Convenios de reconversión a tecnologías limpias QUÉ SE REGLAMENTA EN LAS NORMAS DE FUENTES FIJAS?
16 Contaminante Material Particulado (MP) Flujo del contaminante (kg/h) Estándares de emisión admisibles de contaminantes (mg/m 3 ) Actividades industriales existentes Actividades industriales nuevas 0, > 0, Dióxido de Azufre (SO 2 ) TODOS Óxidos de Nitrógeno (NOx) TODOS Compuestos de Fluor Inorgánico (HF) TODOS 8 Compuestos de Cloro Inorgánico (HCl) TODOS 40 Hidrocarburos Totales (HC T ) TODOS 50 Dioxinas y Furanos TODOS 0,5* Neblina Ácida o Trióxido de Azufre expresados como H 2 SO 4 TODOS 150 Plomo (Pb) TODOS 1 Cadmio (Cd) y sus compuestos TODOS 1 Cobre (Cu) y sus compuestos TODOS 8 Estándares de Emisión Res 909 de 2008
17 Estándares de Emisión Res 909 de 2008 Estándares de emisión admisibles para equipos de combustión externa existentes a condiciones de referencia (25 ºC, 760 mm Hg) con oxígeno de referencia del 11%. Estándares de emisión admisibles para equipos de combustión externa nuevas a condiciones de referencia (25 ºC, 760 mm Hg) con oxígeno de referencia del 11%.
18 Procedimientos de evaluación de emisiones Estudio de emisiones atmosféricas Frecuencia de Monitoreo de Emisiones Atmosféricas Determinación de la altura de la chimenea Sistemas de Control de Emisiones Plan de Contingencia de los Sistemas de Control Dispositivos para el control de emisiones molestas Prueba de Quemado Residuos Peligrosos Anexos PROTOCOLO PARA EL CONTROL Y VIGILANCIA DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA GENERADA POR FUENTES FIJAS
19 CONCEPTOS TÉCNICOS cinética de los gases
20 TERMODINÁMICA y AERODINÁMICA
21 PV = nrt ΔT»» ΔP comportamiento de flujos IDEALES (ecuación de Bernoulli) y de un flujos viscosos en régimen laminar (ecuación de Poiseuille). Longitud de mezcla de Prandtl Modelo de transporte de esfuerzos de Reynolds RST Modelo de simulación de torbellinos grandes LES
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25 Métodos Para la determinación del punto de descargo o altura de la chimenea
26 Métodos Para la determinación del punto de descargo o altura de la chimenea Altura estandarizada de 65 m Influencia de las estructuras cercanas. Efectos en la calidad del aire Nomograma
27 Influencia de las estructuras cercanas. HT 2, 5He HT: Altura de la chimenea medida desde el nivel del terreno en la base de la chimenea hasta el borde superior de la misma He: Altura de la estructura en el punto en el cual se encuentra ubicado el ducto o chimenea.
28 Influencia de las estructuras cercanas. HT Hec 1, 5L HT: Altura de la chimenea medida desde el nivel del terreno en la base de la chimenea hasta el borde superior de la misma Hec: Altura de la estructura cercana a la fuente de la emisión, medida desde el nivel del suelo en la base de la chimenea. L: Corresponde a la menor de las dimensiones entre el ancho proyectado en la dirección predominante del viento y la altura de la estructura cercana.
29 Menor de las dimensiones entre el ancho proyectado en la dirección predominante del viento y la altura de la estructura cercana Viento
30 Efectos en la calidad del aire Caso 1Cuando el incremento en la concentración de los contaminantes en el aire por causa de la emisión generada por el proceso o instalación no sobrepasen los límites establecidos en la misma tabla, el aporte realizado por el ducto o chimenea puede ser superior al 40%
31 Resolución 1632 de 2012 Análisis de la dispersión de los contaminantes con base en las características de la fuente de emisión. Nomograma
32 Parques Industriales Múnich
33 (d) m (t)ºc (R) m 3 /h (Q) kg/h (S) (Q/S) kg/h CONTAMINANTES y SUSTANCIAS (S) Material Particulado (MP) 0.08 Compuestos gaseosos de cloro inorgánico 0.1 Cloro (Cl 2 ) 0.09 Compuestos gaseosos de flúor inorgánico Monóxido de Carbono CO 7.5 Óxidos de azufre, dados como dióxido de azufre (SO 2 ) Óxidos de nitrógeno, dados como dióxido de nitrógeno (NO 2 ) Plomo Pb Cadmio Cd Mercurio Hg
34 (t), (R) y (Q)»» tres (3) Últimos EEA Cuando en cumplimiento del Capítulo 3 del presente Protocolo la fuente no cuente con tres (3) Estudios de Emisiones Atmosféricas o cuando se presenten cambios permanentes en el tipo o calidad del combustible o en la operación de los equipos de combustión que afecten las emisiones, se podrá calcular los valores de (t), (R) y (Q) a partir del último Estudio de Emisiones Atmosféricas que cumpla con las disposiciones establecidas en el presente protocolo. Para tal fin, se deberá informar a la autoridad ambiental competente el número de estudios a partir de los cuales se calcularon los valores de (t), (R) y (Q) y de ser el caso, los cambios en los combustibles o en la operación de los equipos de combustión, para su conocimiento y seguimiento.
35 4.5.1 Cuando quiera que la altura mínima de la chimenea o ducto determinada por análisis de la dispersión con base a las características de la fuente de emisión sea inferior a 10 metros (m) se deberá como parte de la Buenas Prácticas de Ingeniería adoptar una altura mínima de la chimenea o ducto de 10 metros (m) medidos desde el nivel del suelo de la estructura en la que la fuente se encuentre. La altura mínima de la chimenea o ducto debe ser por lo menos 3 metros (m) superior a la altura del edificio que contiene el ducto o chimenea.
36 4.5.2 Para el caso de procesos o instalaciones que entren en operación después del 15 de septiembre de 2012, los valores de (t), (R) y (Q) pueden determinarse a partir de los cálculos de diseño de los procesos o instalaciones. En este casos, la altura mínima de la chimenea o ducto deberá ser validada con los resultados de un Estudio de Emisiones Atmosféricas efectuado durante los primeros seis (6) meses de operación del proceso o instalación, que cumpla con las disposiciones establecidas en el Capítulo 3 del presente protocolo.
37 4.5.3 La autoridad ambiental, podrá verificar en cualquier momento que la altura de la chimenea o ducto determinado por medio del análisis de la dispersión de los contaminantes con base en las características de la fuente de emisión sea igual o superior a la calculada a partir de los Estudios de Emisiones Atmosféricas requeridos. Para tal fin, el valor de la corrección de altura (J) corresponderá al valor aprobado inicialmente por la autoridad ambiental.
38 No se deben considerar como estructuras cercanas las siguientes: Los ductos o chimeneas de las estructuras que se encuentran dentro de la región cercana Las antenas de transmisión Las torres eléctricas Los postes del sistema eléctrico Las vallas de publicidad Las torres de generación de energía eólica Los tanques de almacenamiento de agua con capacidad inferior a 15 m 3
39 Ejemplos
40 CASO 1 (d) = 0,6 m (t) = 64 ºc (R) = m 3 /h (C) = NOx = 340 mg/m 3 (Q) = R x C = 1,312 kg/h (S) = 0,1 (Q/S) = 13,12 (d) es el valor del diámetro interno de la chimenea en metros. (t) es la temperatura de salida de los gases de la chimenea o ducto en C. (R) es el flujo volumétrico de salida de los gases en Nm 3 /h corregido a condiciones de referencia. (Q) es el flujo másico de los contaminantes en kg/h. (S) es el factor S de corrección, el cual debe ser determinado de acuerdo a lo establecido en la Tabla 12. (H ) es la altura mínima de la chimenea o ducto en metros. (H ) = 15 m CONTAMINANTES y SUSTANCIAS (S) Material Particulado (MP) 0.08 Compuestos gaseosos de cloro inorgánico 0.1 Cloro (Cl 2 ) 0.09 Compuestos gaseosos de flúor inorgánico Monóxido de Carbono CO 7.5 Óxidos de azufre, dados como dióxido de azufre 0.2 (SO 2 ) Óxidos de nitrógeno, dados como dióxido de 0.1 nitrógeno (NO 2 ) Plomo Pb Cadmio Cd Mercurio Hg
41 CASO 1 (d) = 0,6 m (t) = 64 ºc (R) = m 3 /h (C MP ) = 340 mg/m 3 (Q) = R x C = kg/h = m 3 /h x 340 mg/m 3 = mg/m 3 = 1,312 kg/h (S) = 0,1 (Q/S) = 13,12 (H ) = 15 m
42 CASO 1 Estructuras dentro de la región de influencia, con alturas superiores a (H) y cuyas áreas de influencia puedan afectar la dispersión de las emisiones de la chimenea. Área (r =150 m) = A1 = x r 2 = m 2 Área (Estructuras) = A2 = 1 x 625 m 2 = 625 m 2 A2 < (5% A1)? 625 m 2 < 3.534,3 m 2 (Si)
43 CASO 2 Estructuras dentro de la región de influencia, con alturas superiores a (H) y cuyas áreas de influencia puedan afectar la dispersión de las emisiones de la chimenea. Área (r =150 m) = A1 = x r 2 = m 2 Área (Estructuras) = A2 = 16 x 625 m 2 = m 2 A2 < (5% A1)? m 2 > 3.534,3 m 2 (No)
44 ALTURA MÍNIMA DE LA CHIMENEA O DUCTO CORREGIDA J ) es el valor promedio de las alturas de las estructuras y de los terrenos ubicados dentro de la región cercana de la fuente de emisión en función del área, reportado en metros. (H ) es la altura mínima de la chimenea o ducto en metros calculada mediante la figura 18A. (J) es el valor de corrección en metros. (H) es igual a (H + J) y corresponde a la altura mínima de la chimenea o ducto corregida, en metros.
45 (J )= CASO 2 Σ (Área x Altura ) {(7 Estructuras x 625m 2 ) x(21 m)} + {(9 Estructuras x 625 m 2 ) x(15 m)} = Área Influencia x (150 m) 2 (J )= m m 2 = 2,49 m (J /H ) = (2,49 m / 15 m ) = 0,166 (J/J ) = 0, 54 = ( J / 2,49 m) (J) = 0,54 x 2,49 m = 1,34 m (H) = (H + J) = 15 m + 1,34 m = 16,34 m
46 CASO 3 Estructuras dentro de la región de influencia, con alturas superiores a (H) y cuyas áreas de influencia puedan afectar la dispersión de las emisiones de la chimenea. Área (r =150 m) = A1 = x r 2 = m 2 Área (4 Estructuras) = A2 = 4 x 625 = m 2 A2 < 5% A1? m 2 < 3.534,3 m 2
47 Estructuras dentro de la región de influencia, con alturas superiores a (H) y cuyas áreas de influencia puedan afectar la dispersión de las emisiones de la chimenea. Área (r =150 m) = A1 = x r 2 = m 2 Área (4 Estructuras) = A2 = 11 x 625 = m 2 A2 < (5% A1)? m 2 > 3.534,3 m 2 CASO 4
48 CASO 4 Estructuras dentro de la región de influencia, con alturas superiores a (H) y cuyas áreas de influencia puedan afectar la dispersión de las emisiones de la chimenea. Área (r =150 m) = A1 = x r 2 = m 2 Área (4 Estructuras) = A2 = 5 x 625 = m 2 A2 < 5% A m 2 < 3.534,3 m 2
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50 Resumen
51 DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DE DESCARGA. APLICACIÓN DE BUENAS PRÁCTICAS DE INGENIERÍA
52 DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DE DESCARGA. APLICACIÓN DE BUENAS PRÁCTICAS DE INGENIERÍA metros 2. Estructuras Hg = 2,5 He Hg = H + 1,5L 3. Modelación (40%) 4. Nomograma
53 Reducción de las emisiones contaminantes y garantizar su correcta dispersión. Ajuste estándares de emisión permisibles. Acompañamiento a sectores de interés. Zonas Mineras, Ladrilleras, Tintorerías, Carboneras. Reglamentación de emisión de COV, Asbesto, Metales Mesas de trabajo Autoridades Ambientales. Fortalecer información Ambiental - RUAS Acompañamiento Proyectos de reducción como incineradores de residuos peligrosos, coprocesamiento, termo generadores Eficiencia Energética Contaminación Fuentes Fijas
54 GRACIAS MAURICIO GAITAN VARON Dirección de Asuntos Ambientales, Sectorial y Urbana
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