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Evaluación y medición de
contaminantes en fuentes fijas
(Sobre la base del D.E. 5 de 2009)
Ing. José Carlos Espino M.
Objetivo
Explicar la metodología para la medición y
evaluación
l ió de
d emisiones
ii
establecida
t bl id en ell
nuevo reglamento de emisiones de fuentes
fijas.
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.
Definiciones Básicas
• Fuente fija no significativa:
Fuente fija de combustión cuyo
poder calorífico sea menor a tres
millones de vatios (3 x 106 W) o
diez millones de unidades
térmicas británicas por hora (10 x
106 BTU/h).
Definiciones Básicas
• Fuente fija significativa: Fuente fija
de combustión cuya potencia
calorífica sea igual o mayor a tres
millones de vatios (3 x 106 W/h) o
diez millones de unidades térmicas
británicas por hora (10 x 106 BTU/h).
Tabla 1
LÍMITES MÁXIMOS PERMISIBLES DE EMISIONES AL AIRE PARA
FUENTES FIJAS SIGNIFICATIVAS
(Referencia: Guía del Banco Mundial 1998)
Límites Máximos Permisibles
(mg/Nm3 a menos que indique otra unidad)1
Actividad (CIIU)
Partículas Totales
Óxidos
de Azufre
Óxidos de
Nitrógeno
Producción de Cemento (3692)
50
400
600
Fundiciones (3720)
202
---
---
Molinos de Papel3 (3419)
1004
---
2 kg/t de PS5
1009
2000
Combustibles líquidos: 460
Combustibles sólidos: 750
5011, 12
0.2 tpd/MW (hasta 500
MW)
0.1 tpd/MW (incrementos
arriba de 500 MW)
No se puede exceder 2000
mg/Nm3 ni 500 tpd
Gas: 125
Diesel Nº2: 165
Bunker Nº6 y otros: 300
20
500
300
Refinación de Petróleo
50
150
(unidades con recuperación
de azufre)
500
(unidades de combustión)
460
Fabricación de Productos Farmacéuticos
20
---
---
Procesamiento de Aceite Vegetal
50
---
---
5014
10015
200016
Carbón: 750
Petróleo: 460
Gas: 320
Ingenios Azucareros (3131)
G
Generación
ió Termoeléctrica
T
lé t i 10 (4101)
Generación Termoeléctrica
con Turbinas de Gas (4101)
Fabricación de Productos Petroquímicos
Otras Actividades17
Carbón:
C
bó 75013
Petróleo: 460
Gas: 320
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.
Plazos de caracterización
Carga Contaminante (CC
en Ton/día)
Plazo de Caracterización1
Plazo de Caracterización1
Mayor de 2.0
De 1.0 a 2.0
Menor de 1.0
12 meses
1
18 meses
24 meses
1El
plazo inicia a partir de la publicación en Gaceta Oficial del presente
Decreto Ejecutivo.
Plazos de adecuación
Carga Contaminante
(CC en Ton/día)
Plazo de Adecuación
Mayor de 2.0
20
36 meses
De 1.0 a 2.0
48 meses
Menor de 1.0
60 meses
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
t i i t de
d los
l
equipos
i
d combustión,
de
b tió
d
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,
ll del
d l nivel
i l de
d opacidad
id d de
d los
l gases de
d escape de
d la
l
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
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
US EPA
7
US EPA
7E
Determinación de emisiones de dióxido de azufre por analizador
instrumental
Determinación de emisiones de óxidos de nitrógeno
Determinación de emisiones de óxidos de nitrógeno por
analizador instrumental
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 CO2 & O2 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.
Para obtener una muestra
representativa del material
particulado desde una corriente
de aire a la velocidad que la
boquilla
q
debe estar abierta a la
proporción de la velocidad
aproximada de la corriente del
gas.
“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.
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.
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
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
Método 1
Determinación de la localización del
muestreo y sus puntos trasversales
DISTURBANCE
A
Método 1 es usado para:
1. Seleccionar adecuadamente la
localización donde muestrear
MEASUREMENT
SITE
2. Determinar el número de puntos
requeridos para el muestreo de
partículas.
B
3. Calcular la ubicación de los puntos
de muestreo dentro del ducto.
DISTURBANCE
2.0 De
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
8.0 De
DUCT DIAMETERS UPSTREAM FROM FLOW DISTURBANCE* (DISTANCE A)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
50
MINIMUM NUMBER OF TRAVERSE POINTS
a
40
HIGHER NUMBER IS FOR RECTANGULAR STACKS OR
DUCTS
30
a
24 OR 25
20
20
16
STACK DIAMETER > 0.61 m (24
in)
12
10
8 OR 9
*FROM POINT OF ANY TYPE OF
DISTURBANCE
(BEND, EXPANSION, CONTRACTION, ETC.)
a
STACK DIAMETER = 0.30 TO 0.61 m (12 - 24
in)
0
2
3
4
5
6
7
8
9
DUCT DIAMETERS DOWNSTREAM FROM FLOW DISTURBANCE* (DISTANCE B)
10
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.
El Probador es marcado correspondientemente en
cada punto donde se debe muestrear apropiadamente
usando una cinta métrica, como lo dice el Método 1.
Método 2
Para determinación de la
velocidad del gas en la chimenea
y su tasa de flujo volumétrico.
Método 2 es usado para:
•
•
Efectuar un análisis previo de la
velocidad de travesía
Determinar la velocidad del gas
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.
Método 3
Determinación de
concentraciones de CO2 , O2 y
el peso molecular seco.
Analizador Orsat
La muestra de Gas es recolectada en una
bolsa de Tedlar y analizada el CO2 y O2
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
Método 4
Determinación del contenido
de humedad en los gases de
la chimenea.
Heated Glass
Lined Probe
Oven
120 C 120
Temp < 20 C
Glass
Filter
Assembly
14120
Nozzle
Heater
Ice Water
Bath
Smokestack Wall
100 ml
H2O
Empty
200-300g
Silica Gel
Moisture
M
it
C t t
Content
Procedure
El vapor de agua es condensado en
los Impingers; con esto se calcula el
porcentaje de humedad es calculado.
Método 5
Usado en conjunto con los Métodos
del 1 hasta al 4 para la determinación
de partículas de emisiones de
fuentes fijas.
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
120 + 14oC.
La concentración
L
t ió del
d l material
t i l particulado
ti l d se
determina por gravimetría.
Componentes del Muestreador de
Método 5.
Boquilla y
Tubo Pitot
Caja Caliente
(temp. 120ºC + 14ºC)
y Porta Filtro
Probador de
diferentes medidas
Consola
controladora de
parámetros de
medición
Caja Fría con
Bomba
Impingers
Cordón Umbilical
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 .
Preparación de la plataforma
de muestreo
Preparación de la plataforma
de muestreo
Preparación de la plataforma
de muestreo
Preparación de la plataforma
de muestreo
Preparación de la plataforma
de muestreo
A veces las plataformas no
son las mejores
EPA Method 5 Sampling Train
Sectional View
>30
Oven
120
C 120
Heated Glass
Lined Probe
14120
Temp < 20 C
Glass
Filter
Assembly
Nozzle
Heater
Ice Water
Bath
Smokestack Wall
100 ml
H2O
Empty
200-300g
Silica Gel
Anticipándonos a la preparación del
muestreo
• Colocar el Filtro seco dentro del portafiltros.
• Llenar de agua y Sílica Gel los Impingers en
el laboratorio.
• Ef
Efectuar un muestreo del
d l flujo
fl j de
d la
l chimenea
hi
para colocar la boquilla adecuada.
• Verificar el instrumento por fugas y calibrarlo
antes de la medición.
Subiendo el equipo a la
plataforma
Subiendo el equipo a la
plataforma
Subiendo el equipo a la
plataforma
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%
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.
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.
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.
La calibración de los equipos
es muy importante
Muestreo en Panamá
Muestreo en Panamá
Muestreo en Panamá
Muestreo en Panamá
Muestreo en Panamá
Muestreo en Panamá
Muestreo en Panamá
Muestreo en Panamá
Muestreo en Panamá
Muestreo en Panamá
Método 6
Determinación de las emisiones de
SO2 en la fuente de la chimenea
Caja Modular y tren de
muestreo para método 6
Método 7
Determinación de las emisiones de
NOx en la fuente de la chimenea
Equipo para
método EPA 7
¡Lo que no debe hacerse!
Lista parcial de los métodos de muestreo isocinético
que se pueden analizar:
Método 4
Humedad del Gas de la Chimenea
Método 5
Emisiones de Partículas (PM)
Método 5B
Ácidos no sulfúricos PM
Método 8
Neblina de Ácido Sulfúrico & SO2
Método 12
Plomo Inorgánico
Método 13A y 13B
Fluorados Totales
Método 17
Partículas filtradas internamente en Chimeneas
Método 23
Dioxinas y Furanos
Método 26A
Haluros Hidrogenados & Halógenos
Método 29
Metales Múltiples
Método 201A
Emisiones de PM10
Método 202
Materiales de Partículas Condensables
Método 206
Amoniaco
Método 306
Cromo Hexavalente de Plantas Eléctricas y Operaciones Anodizadas
Método 316
Formaldehídos de Mineral de Lana y Fibras de Vidrio de Lana
Método 0010
Componentes Semi-volátiles Orgánicos
Lista parcial de los métodos de muestreo no
isocinéticos:
Método 4A
Recolección de Gas húmedo (Método de Aproximación)
Método 6
Neblinas de Ácido Sulfúrico & SO2
Método 6A
Dióxido de Sulfuro húmedo y Dióxido de Carbono
Método 6B
Dióxido de Sulfuro y Dióxido de Carbono
Método 11
Sulfuro de Hidrogeno en Refinerías de Petróleo, en producción de
Combustibles
Método 15A
Sulfuro Totales Reducidos de Refinerías de Petróleo en Plantas de
Sulfuro
Método 16A
Sulfuro Totales Reducidos
Método 18
Integración de recolección en Bolsas para Componentes Orgánicos
Método 26
Haluros Hidrogenados & Halógenos
Método 106
Integración de recolección en Bolsas para Vinil
Clorados
Método 308
Metanol
Método 0030
Componentes Volátiles Orgánicos (VOST)
Método 0031
Componentes Volátiles Orgánicos (SMVOC o Súper-VOST)
Método 0040
Principios de Componentes Orgánicos peligrosos (POHCs) usando
Bolsas de Tedlar®
Método 0051
Cloruro de Hidrógeno & Cloro
El Informe de Isocinetismo
¿Qué debe contener el
informe?
¿Qué debe contener el informe?
¿Qué debe contener el informe?
¿Qué debe contener el informe?
¿Qué debe contener el informe?
Método EPA 5
Método EPA 6
Método EPA 7
Ejemplo de un certificado de
calibración
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
US EPA
7
US EPA
7E
Determinación de emisiones de dióxido de azufre por analizador
instrumental
Determinación de emisiones de óxidos de nitrógeno
Determinación de emisiones de óxidos de nitrógeno por
analizador instrumental
Analizador de SO2
Analizador de NOx
Aprobación EPA
Detector por UV Flourecencia.
Cámara enfriadora
P
FLOURESCENCIA
1/2
P/2
Lámpara UV
D
Muestra de
P(D/C)/2
- (S+O)
Detector
SO2
Cámara
Filtro
Bomba
•Detector por Quimiluminicensia.
Generador de Ozono
Orificios Críticos
Muestra
SAMPLE
MOLY
O3 GEN
Rx
SF
Reacción a
Quimiluminicesia
F
DRYER
PMT
F
D
P
Calentador
Foto Multiplicador
TEC
MUCHAS GRACIAS por su asistencia
y cuidemos a nuestro gran hogar.