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CAPÍTULO 4 PROGRAMA DE CONTROL DE EMISIONES FUGITIVAS

4. PROGRAMA DE CONTROL DE EMISIONES FUGITIVAS DE COV

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1- INTRODUCCIÓN

Como ya se ha expuesto en capítulos anteriores, existe una necesidad de llevar a

cabo actuaciones en las instalaciones productivas, con el propósito de reducir las emisiones de diversas sustancias, de cara a cumplir con los requisitos que establece

la normativa europea, y en particular centrándonos en el caso de los Compuestos

Orgánicos Volátiles.

Se deduce de lo expuesto hasta ahora que estas actuaciones deben comenzar por

realizar un cálculo de estas emisiones, puesto que ya se ha indicado que la

normativa incide en una valoración previa de las mismas, debiendo realizarse un

inventario en este sentido para conocer no sólo la contribución contaminante de una

determinada instalación, sino los logros que ésta va consiguiendo en la disminución de

emisiones.

Puesto que el presente Proyecto se centra en las emisiones fugitivas de COV en el

caso de una Refinería concreta, hemos comenzado en capítulos anteriores por

describir qué se entiende por COV y por emisiones fugitivas, para seguidamente

detallar los procesos que se llevan a cabo en la planta objeto de estudio.

El siguiente paso será por tanto la descripción de las actuaciones que deben realizarse. Para ello nos basamos en el Método 21 de la EPA (cuyo contenido se

desglosa en los diferentes capítulos que siguen), en el que se describe el

procedimiento a seguir para controlar las emisiones fugitivas de COV procedentes de

equipos de proceso. Entendemos como control, al procedimiento que consiga

detectar las emisiones en los equipos, conocer o estimar en todo momento los niveles

de emisión, así como concretar las actuaciones a realizar para disminuir éstos,

mediante reparación o sustitución de equipos.

Se pretende con este capítulo:

• Establecer ciertas consideraciones y aclaraciones previas que sirven para la

comprensión de lo expuesto en este Capítulo y en los siguientes.

• Mostrar los pasos a seguir para llevar a cabo un control de este tipo de

emisiones, según el procedimiento que se recomienda en el Método 21 de la

EPA.


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• Describir los distintos procedimientos existentes para la reducción de

emisiones fugitivas.

• Describir las características de los métodos de estimación/ medición de

emisiones fugitivas existentes, según lo expuesto en el Método 21.

1.1.- RECOMENDACIONES API - MÉTODO 21 DE LA U.S.EPA

Recopilaremos en este capítulo los aspectos generales de la metodología

recomendada por la U S EPA (United States Environmental Protección Agency’s -

Agencia de Protección Medioambiental de Estados Unidos), y mostraremos algunos

ejemplos de cálculos que sirvan de ayuda para la preparación y revisión de inventarios

de emisiones, basándonos en el texto del Método 21.

El Método 21 puede ser revisado de forma íntegra consultando las publicaciones API

siguientes (API - Instituto Americano del Petróleo), ambas tituladas de forma común

“Emisiones fugitivas procedentes de fugas de equipos”.

• Publicación API nº 342: Parte I – Manual de Monitoreo

• Publicación API nº 343: Parte II – Procedimientos de Cálculo para Instalaciones

de la Industria del Petróleo.

Debe tenerse en cuenta que la elaboración de los Manuales anteriormente

mencionados se ha generado a partir de otros informes y documentos elaborados por

técnicos de EPA. Podemos mencionar entre ellos, para ampliar información, a los

siguientes informes, los cuales pueden encontrarse realizando una búsqueda en

Internet:

• EPA. Noviembre 1995. Protocolo para Estimación de Fugas en Equipos.

• CMA. 1989. Mejora de la Calidad del Aire: Guía para Estimar Emisiones

Fugitivas.

En el presente Proyecto se ha evitado adjuntar de forma íntegra estos documentos,

puesto que buena parte del contenido de los mismos se integra en los capítulos

siguientes.


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1.2. CONSIDERACIONES / ACLARACIONES PREVIAS

A lo largo de este documento, se van a utilizar términos como “equipo”, “componente” o “fuente” de una forma habitual. Debemos aclarar que las tres

denominaciones serán usadas en adelante para referirnos a los dispositivos que serán

objeto de estudio (válvulas, conexiones, bridas, sellos de bombas). Será normal por

tanto utilizar cualquiera de ellos para referirnos a lo mismo (podríamos definirlos como

los puntos de una instalación que presentan riesgo potencial de fuga). Sin embargo,

más adelante, en la Aplicación Ejemplo que se expone en capítulos siguientes,

usaremos el término Equipo exclusivamente para los puntos de una instalación que

constituyen una referencia clara: bombas, intercambiadores, depósitos, o incluso

válvulas de control, utilizando el término componente para los dispositivos a controlar.

Por otro lado, designaremos a los productos químicos que circulan por los distintos

equipos, y que pueden fugar, como compuestos. Intentaremos, en definitiva, no

provocar confusión, evitando utilizar el término “componente” para denominar a los

compuestos que forman parte de una mezcla que constituye una corriente de proceso.

También aparecen con frecuencia en este documento el término valor registrado (screening), que es la medida que se refleja en el instrumento de medición que

utilizamos.

2. TIPOS DE FUENTES CONSIDERADAS

Las emisiones tienen lugar en una corriente de proceso (gas o líquido) cuando los

componentes situados en la misma fugan. Estas emisiones ocurren generalmente de

forma aleatoria y son difícilmente predecibles. Adicionalmente, estas emisiones

pueden ser intermitentes y variar incluso en intensidad a lo largo del tiempo. De este

modo, las medidas de emisiones procedentes de fugas en equipos, representan en

cada momento una fotografía instantánea de las fugas del proceso. Existen, como

hemos tratado ya con anterioridad, varias fuentes potenciales de emisiones:


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• componentes tales como bombas, válvulas, válvulas de alivio de presión,

bridas, agitadores y compresores son fuentes potenciales que pueden fugar

como consecuencia de un fallo en el sello

• otras fuentes, tales como finales de línea, y conexiones de muestreo pueden

fugar a la atmósfera por razones distintas a los fallos que tienen lugar en los

sellos.

Cada una de estas fuentes de emisión es descrita de forma amplia en el Capítulo 5, si

bien en el Capítulo 6 se hace referencia principalmente a las posibilidades de fuga que

presentan, y a los métodos de sellado generalmente utilizados para minimizar éstas.

Discusiones más específicas sobre estas fuentes pueden encontrarse también en el

Protocolo para Estimación de Emisiones de Fugas en Equipos, y el documento

Equipment Leaks Enabling Document (EPA, 1992).

Estrictamente hablando, las emisiones fugitivas también comprenden las pérdidas de

la superficie de separadores API, estanques igualadores, otros depósitos para el

tratamiento de aguas residuales y torres enfriadoras. La medición directa de las

emisiones es prácticamente imposible debido al área superficial cubierta por dichos

“componentes”. La técnica más exacta consiste en efectuar un balance de masa

alrededor del componente. Esto deberá realizarse para los hidrocarburos totales y

para todo producto químico específico de importancia. Alternativamente a esto, existen

factores disponibles para las pérdidas promedio de los separadores de petróleo/ agua

y las torres enfriadoras. El parámetro es el caudal de alimentación de la refinería o el

flujo de aguas residuales.

3. MÉTODOS PARA EVITAR O MINIMIZAR EMISIONES FUGITIVAS

Ya en el Capítulo 1 describimos el problema de las Emisiones Fugitivas, y el tipo de

equipos en los que se producían éstas. El objeto de esta Capítulo es plantear los

procedimientos para establecer un control sobre las mismas.


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En el presente documento presentamos las técnicas apropiadas para reducir las

emisiones de una instalación como la que nos ocupa, pudiendo adelantar que el

objetivo último que se persigue con las recomendaciones EPA es el establecimiento

de las pautas necesarias para la implantación de un Programa LDAR. Se proponen

para conseguir esta reducción tres métodos que pueden aplicarse de forma complementaria:

• la sustitución de los equipos existentes por otros que no ofrezcan o que

reduzcan de forma drástica la posibilidad de emisiones fugitivas.

• la aplicación estricta de un programa de detección y reparación de fugas

LDAR.

• aplicación de técnicas de control / eliminación de emisiones.

Los dos primeros procedimientos se aplican generalmente de forma combinada. El

tercero constituye un conjunto de mejoras sobre el proceso de carácter más complejo,

y que sólo serán indicadas en el Capítulo 7.

Debemos recordar llegados a este punto que un Programa LDAR consiste, como ya se

adelantó en capítulos anteriores, en la aplicación de una sistemática de trabajo que

pretende detectar las emisiones fugitivas en toda una unidad o planta, y actuar sobre

los equipos que fugan para conseguir reducir las emisiones.

Las instalaciones que tengan implantado un programa LDAR, situación cada vez más

habitual, pueden optar por reparar un equipo o sustituir un componente concreto o una

parte del mismo por otro mecanismo que presente un mejor diseño y muy

posiblemente menores fugas. Existen incluso modelos de equipos que anulan por

completo éstas. Lo más adecuado en cualquier instalación será por tanto establecer

un plan de mejoras en este sentido que dé prioridad de sustitución a aquéllos

componentes ya muy deteriorados y/o aquéllos inaccesibles, pudiendo aprovecharse

las paradas de las plantas. Por esta razón presentamos el cambio de equipos o

aplicación de técnicas de control/ eliminación, como procedimientos complementarios

a los programas LDAR.

La selección de las actuaciones y su eficacia dependen del tipo de componente, el tipo

de servicio, las variables del proceso, la composición de la corriente y los costes.


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Las modificaciones en los equipos de una instalación, con los que puede lograrse

una reducción significativa en las emisiones que nos ocupan, y las técnicas de control / eliminación de emisiones, son objeto del Capítulo 6 del presente Proyecto.

4. APLICACIÓN DEL MÉTODO 21 – PROGRAMAS LDAR

El primer paso para llevar a cabo un programa LDAR consiste en el desarrollo de un

programa eficaz de recogida y gestión de datos relativos a fugas de Compuestos

Orgánicos Volátiles (COV) en equipos de proceso. El Método 21 proporciona como

hemos expuesto el procedimiento adecuado para llevar a cabo una medición/

estimación de estas emisiones fugitivas, debiendo seguirse los siguientes pasos:

• Elaboración de un inventario de componentes e Identificación de éstos: en los

Capítulos 7 y 8 de este Proyecto se muestra la forma en la que puede

realizarse esta identificación para la instalación objeto de estudio.

• Gestión de datos / Toma de medidas: en el Método 21 de la EPA se sugiere la

conveniencia de utilizar un programa informático de gestión de datos, lo cual se

concreta en el Capítulo 9 proporcionándose un ejemplo de aplicación

informática (Aplicación Ejemplo). Además de otros aspectos, se refleja en

ambos documentos la forma en la que pueden recogerse las mediciones

tomadas en planta, el modelo de Hoja de Registro, y la forma en la que pueden

establecerse las jornadas de trabajo para controlar las emisiones que nos

ocupan.

• Extracción de resultados / Acciones a desarrollar para disminuir el nivel de

emisiones.

La puesta en práctica de estos puntos de forma sistemática constituye en líneas

generales la Aplicación de un Programa de Inspección y Mantenimiento (también

denominado Programas LDAR – Leak Detection and Repair – Detección y Reparación

de Fugas).

Cada una de estas tareas generales conllevan el análisis de una serie de cuestiones

concretas, que quedan resueltas teóricamente en los manuales EPA, y pueden

visualizarse de forma práctica en la Aplicación Ejemplo que ocupa el Capítulo 10 del


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presente Proyecto. Son parámetros a tener en cuenta en cualquier caso la propia

configuración de la instalación objeto de estudio, la experiencia de los profesionales

que en ella trabajan y la investigación propia del equipo que ponga en práctica el

Programa.

En resumen, para elaborar un programa de control de fugas de COV (programa LDAR

ó programa I&M) será necesario conocer el contenido del Método 21 y la planta objeto

de estudio, pudiendo de este modo desarrollar una herramienta útil que posibilite la

gestión de los datos generados. La Aplicación Ejemplo es el resultado práctico de los

aspectos hasta aquí indicados.

5 –DESCRIPCIÓN GENERAL - PROCESOS DE CONTROL EMISIONES FUGITIVAS

5.1. RECUENTO / IDENTIFICACIÓN DE COMPONENTES / GESTIÓN

El primer paso que debe darse para establecer un programa de control consiste en

identificar todos los componentes que serán objeto de control. Esto puede realizarse

de diversas formas, dependiendo del grado deseado de exactitud. En el Capítulo 8 se

explica cómo se ha realizado el recuento para la planta objeto de estudio. Aunque la

recopilación de la información constituye un trabajo de varios días, debe tenerse en

cuenta que esta tarea deberá realizarse sólo una vez, realizando posteriormente las

modificaciones necesarias. La complejidad del trabajo varía en función de los datos

que se consideren necesarios para la aplicación del método de estimación que

vayamos a utilizar.

El procedimiento más exacto consiste en realizar el conteo de los componentes de

cada unidad dentro de la refinería, definiendo los límites de cada una de ellas, y de

este modo obtener una relación de componentes que puedan producir emisiones

fugitivas. Una unidad de proceso puede definirse como el grupo más pequeño de

equipos de proceso que puede operar de forma independiente e incluye todas las

operaciones necesarias para conseguir el objetivo de su proceso. Se recomienda el

uso de un diagrama de flujo del proceso actualizado para anotar al menos todas las

corrientes por las cuales circulen COV, y para cada una de estas corrientes realizar la

identificación de todos los componentes. La recogida de datos puede hacerse

eficientemente mediante el seguimiento sistemático de cada corriente.


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Se recomienda que esta información se almacene en soporte informático,

clasificando los componentes según lo explicado en el Capítulo 8 (Identificación de

componentes), y pudiendo incluirse datos adicionales, como fabricante, metalurgia/

temperatura/ presión de su servicio. Es importante llevar un registro de los

antecedentes de mantenimiento y las composiciones típicas de la fase vapor.

Al crearse una base de datos informática, la refinería podrá analizar no sólo los

aspectos relacionados con las emisiones, sino otros de diversa índole, dependiendo

de la complejidad del programa informático que se desarrolle.

5.2. ESTIMACIÓN DE EMISIONES - FACTORES DE EMISIÓN

La determinación de la cantidad de hidrocarburos que escapa como emisiones

fugitivas de un componente es un problema constante. Obviamente, a medida que el

componente se desgasta, la proporción va en aumento.

Existe una variedad de factores de emisión experimentales que pueden utilizarse para

calcular/estimar las emisiones fugitivas. Estos factores proporcionan una cifra de fugas

(kg/hora) en función del tipo de componente y el servicio al que esté destinado la

corriente en la que se ubique (gas, líquido ligero, líquido pesado).

La elección del factor de emisión o conjunto de factores ejercerá una notable

influencia sobre el valor estimado final.

Un conjunto de factores, que puede encontrarse en la literatura que desarrolla este

tema, son los valores SOCMI, originalmente desarrollados en refinerías de petróleo.

Estos factores pueden encontrarse en las tablas que figuran en el Apéndice C del

Manual II mencionado.

La industria petrolera de Estados Unidos, no obstante, ha producido otro conjunto

análogo (Factores específicos para Refinerías – también expuestos en Anexos).

Dependiendo del tipo de componente y del servicio de hidrocarburos, estos factores

pueden oscilar de 20% a 325% de los niveles SOCMI correspondientes. Un estudio de

compuestos químicos específicos determinó que la medición directa daba resultados

de un orden de magnitud inferior a la de los valores SOCMI. Esto no implica que un


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conjunto sea más exacto que otro, sino ilustra la necesidad de emplear factores

apropiados.

Los factores mencionados anteriormente se basan en una combinación promedio de

las condiciones de cada componente, y una cuantificación de los datos recogidos

experimentalmente para un cierto tipo de componentes en distintas instalaciones. El

cálculo estimativo más sencillo puede realizarse del siguiente modo:

Teniendo en cuenta que se considere que una medición de emisión de 10.000 ppmv

en el aire circundante, medido por un detector, constituya una fuga, se puede estimar

la emisión global, multiplicando, para ese tipo de componente, el factor apropiado por

el número de componentes totales. En esto consiste el Método del Factor de Emisión

Promedio (MFEP).

Una mejora en ese método radica en emplear factores de “fuga/ no fuga”. Para este

método, así como para los siguientes, es necesario contar con medidas de emisión

para cada componente según lectura del detector de hidrocarburos. A los

componentes que presentan fuga (con mediciones mayores de 10.000 ppmv) se les

asigna un factor y a los que no presentan fuga según este criterio, se les asigna otro.

Una etapa adicional consiste es la utilización de factores de emisión estratificados. En

esta opción, la categoría que no presenta fuga se dividiría en dos subcategorías: 0-

1.000 ppmv, y 1.001-10.000 ppmv. El número de rangos establecido proporcionaría

más exactitud, pero mayor complejidad a la consecución de resultados. Este segundo

método se denomina Método de los Rangos de Medida (MRM).

En donde estén disponibles, se recomienda la utilización de factores específicos al

lugar. El trabajo se inició relacionando la lectura del detector de control (en ppmv) con

la velocidad de liberación (kg/hora). A continuación, los valores se someten a

regresión lineal para obtener factores. En la actualidad, sólo se ha estimado algunas

categorías de componentes/ servicio.

Se consigue aún más exactitud si se miden las fugas de cada componente, y se

utilizan correlaciones estándar o específicas para cada tipo de componente.

En el caso de utilizar correlaciones estándar, disponibles en Anexos, estaríamos

usando el Método de la Ecuación de Correlación de la Emisión (Método MECE).


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En el segundo de los casos, estaríamos usando el Método de la Correlación para un

Unidad Específica (MCUE).

Debemos resaltar que el mejor método de estimación consiste en embolsar cada

componente y recolectar la muestra de gas en un período de tiempo determinado.

Esta técnica se describe en el Capítulo 12 de este Proyecto. De este modo, analizando

el contenido de la bolsa, se conocería con exactitud la cifra de emisiones relativas a

cada compuesto Este es un método que demanda demasiado tiempo y dinero, por ello

no se recomienda para controles de rutina. Podría utilizarse con un grupo

estadísticamente significativo de componentes con el fin de derivar las correlaciones

de valores para obtener las velocidades de emisiones específicas al lugar (MCUE).

Como vemos, el nivel de exactitud puede elegirlo la refinería, teniendo en cuenta los

factores más apropiados para cada componente.

En el Capítulo 10 se muestran las cifras estimadas de emisiones para cada unidad

objeto de estudio, utilizando los factores recomendados por el Método 21, siguiendo el

MFEP. Estas cifras se han extraído de la Aplicación Ejemplo.

Los estimados de contaminantes individuales pueden determinarse multiplicando la

emisión total por la proporción del compuesto o contaminante concreto en la mezcla.

Realizando tan sólo este cálculo se introducirá algún margen de error, puesto que los

actuales factores de emisión se basan en vapor orgánico total. Sin embargo, la

composición real de las emisiones en fase gas depende de un gran número de

parámetros físicos y químicos que no figuran en las ecuaciones de los factores de

emisión que existen actualmente, pudiendo la fase gas tener una composición

diferente al flujo que atraviesa el componente. Para muchas corrientes de proceso, y

en condiciones estándar de operación, puede asumirse que las composiciones de

vapor para una emisión fugitiva son idénticas a las composiciones de flujo promedio.

En los casos en que haya algún motivo para dudar de este supuesto, y en los casos

en que haya presencia de tóxicos críticos como el benceno, se recomienda que se

tome muestras embolsadas y que se determine las composiciones específicas en la

situación.


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5.3. GESTIÓN DE DATOS – LIMITACIONES APLICACIÓN EJEMPLO

Ya hemos indicado que la gestión eficaz de los datos que se requieren y se generan

en la implantación de un programa de control de emisiones fugitivas constituye un

aspecto de enorme importancia en el mismo. Aunque la descripción de la Aplicación

desarrollada en este Proyecto es objeto del Capítulo 10, podemos adelantar que el

intento de realizar en la práctica un programa de esta índole presenta ciertas

limitaciones.

En el presente proyecto, y en la Aplicación Ejemplo en particular, no se calculan cifras

de emisiones para componentes individuales, pues no disponemos de las

composiciones de cada corriente, lo cual por otro lado conllevaría una excesiva

complejidad de programación. Se determinan emisiones totales al estar introducidos

en la base de datos todos los parámetros de cálculo que se reflejan en el documento

Método 21 de la EPA. De este modo, para el método MFEP, único método que no

requiere mediciones para cada componente, se calcula la emisión de COVNM.

La Aplicación permite no obstante obtener la estimación de la reducción que puede

conseguirse por la implantación de un programa LDAR, aplicando un procedimiento

descrito en el Método 21, y que utiliza factores de reducción que dependen de

diversos aspectos (definición de fuga utilizada, intervalo de inspección, tiempo de

reparación, imperfecciones en la reparación).

Se consideran en la Aplicación Ejemplo las correcciones que deben realizarse sobre

las emisiones, en función del porcentaje de COV- Inorgánicos en cada corriente, el

ajuste que tiene en cuenta la relación COT- COV en la misma, así como la posibilidad

de cálculo de COT en el caso en el que la corriente presente metano en su

composición. Todos estos extremos se explicarán detenidamente, con posterioridad a

la descripción de los métodos que se realiza en el apartado 5 de este Capítulo.

Adelantamos que otro aspecto que limita la obtención de datos a partir de la Aplicación

Ejemplo es que en el caso de los métodos MRM, MECE y MCUE, no hay posibilidad

de introducción real de medidas tomadas en planta con un analizador. Para salvar en

parte esta dificultad se ha preparado un sistema que posibilita la introducción de estas

medidas de forma manual, dejándose expuesta la posible forma de volcar dichas

medidas sobre la aplicación.


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5.4. TOMA DE MEDIDAS / RECOGIDA DE DATOS

La toma de medidas sobre cada componente se realiza con un detector como los que

se indican a continuación. Se trata con más amplitud este tema en el Capítulo 9. Este

paso es necesario para la utilización de los métodos MRM, MECE y MCUE.

En líneas generales el operador encargado de realizar una jornada concreta,

dispondrá de una hoja de registro en la que se relacionan todos los componentes que

deberán ser medidos en dicha jornada. El operador irá tomando las lecturas del

instrumento analizador siguiendo el procedimiento que se describe en el Capítulo 9, e

irá anotando las mismas en la hoja de registro, o en un registrador de datos. Estas

lecturas serán al final de la jornada volcadas a la base de datos. Dedicamos un

capítulo a la recogida de datos en planta en el Capítulo 11. Por su parte, en la

descripción de la Aplicación Ejemplo (Capítulo 12) se propondrá la forma en la que

llevar a la práctica este volcado de datos.

Existe un gran número de instrumentos con los que se puede contar para llevar a

cabo controles de este tipo en una refinería. Evidentemente, deben ser fácilmente

transportables y resistentes, pero además deben cumplir la normativa contra

incendios, tener suficiente autonomía para durar ocho horas o más sin recarga; y

deben ser exactos en un rango de 0 a más de 10.000 ppmv. Los instrumentos

recomendados por la EPA se muestran en el Apéndice A.

Los detectores más empleados se basan en los principios de ionización de llama (FID)

y fotoionización (PID). El detector de ionización de llama mide el contenido de

carbono total del vapor, pero no el CO2 ni el CO. Debe instalarse un filtro a fin de

eliminar el vapor de agua y particulados. El instrumento también presenta problemas

para detectar alifáticos altamente halogenados como el cloroformo y el tetracloruro de

carbono. No proporciona las concentraciones de compuestos individuales.

El detector de fotoionización (PID) presenta problemas para detectar un compuesto

específico si existen otros en el aire. No obstante, puede utilizarse para compuestos

que la FID no puede medir bien.

A pesar de los inconvenientes que presenta, los detectores basados en la FID son los

más recomendados para refinerías. Cabe la probabilidad de que se tenga que adquirir

más de un detector.


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El instrumento deberá ser calibrado por lo menos una vez al día, pero lo ideal sería

tres veces al día. Deberá emplearse muestras estándares de alta y baja

concentración. Estos generalmente son 100 ppmv y 10.000 ppmv de metano en el

aire. El instrumento deberá ser calibrado para determinar los factores de respuesta de

las mezclas de vapor.

Para llevar a cabo la recogida de medidas, todos los componentes accesibles deben

ser controlados del siguiente modo: el sensor del instrumento debe colocarse en la

superficie del componente donde podría producirse una fuga, y mantenerse

perpendicular a la superficie. Luego debe moverse lentamente hasta que se obtenga

una lectura máxima. Las lecturas de fondo (LF) se toman a una distancia de 30 cm a

favor y en contra del viento con respecto al componente. Esta medida de fondo marca

la concentración de compuestos que pretendemos medir, en el ambiente, y por tanto

deberá descontarse este valor de todas las mediciones realizadas. Se considera que

un componente presenta fuga cuando la medida del detector, teniendo en cuenta la

LF, supera un cierto valor, al que denominamos “Definición de Fuga” (DF)

Se recomienda que se registre la lectura real (no simplemente si “fuga” o “no fuga”).

Esto proporciona una indicación en caso de que las velocidades de fuga estén

cambiando y permitirá el uso de correlaciones de las velocidades de emisión de

lectura.

Los componentes que presentan fuga, porque la lectura supera la DF deben volver a

ser verificados en días posteriores para establecer la validez de la lectura.

El control de todos los componentes de la Unidad o Planta se realiza empleando

diferentes días, a cada uno de los cuales se habrá asignado previamente un

determinado conjunto de componentes a controlar.

Aunque el embolsamiento normalmente se efectuaría en componentes que presentan

fugas, el procedimiento debería también realizarse ocasionalmente en componentes

con un buen funcionamiento a fin de probar la eficacia del detector ante lecturas bajas.

Si se desea evitar la duplicación de esfuerzos, cada vez que se embolsa una muestra,

debe utilizarse simultáneamente un detector y debe analizarse el gas.


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Toda lectura de control debe registrarse en la base de datos, junto con todo el

trabajo de mantenimiento efectuado en los componentes que presentan fuga. Dichos

registros deben conservarse por un mínimo de dos años. A medida que disminuye el

porcentaje de componentes que presentan fuga, puede disminuir la frecuencia del

control, aunque se recomienda que se calcule el estimado de emisiones fugitivas

anualmente.

6. DATOS ESTIMADOS SOBRE COSTES DE IMPLANTACIÓN

Los programas de control de emisiones fugitivas requieren mucha mano de obra.

Tomando como base los programas reales, determinar la cantidad de componentes,

etiquetarlos y configurar la base de datos requiere aproximadamente tres hombres-

año.

Se ha estimado que tres personas pueden controlar 500 componentes en un período

de 8 horas (esto supone una media de 3 minutos para la medición de cada

componente). Una refinería promedio podría tener del orden de 50.000 componentes.

Es evidente la necesidad de mantener el porcentaje de componentes que presentan

fuga lo más reducido posible, con el fin de disminuir la frecuencia de las pruebas. Para

la realización de pruebas mensuales en dicha refinería se requerirían 10 personas,

además de personal de supervisión, actualización de la base de datos, mantenimiento

de los instrumentos y reparación de los componentes.

Los detectores cuestan aproximadamente 10.000 € cada uno. También debe contarse

con muestras para pruebas de calibración, piezas de repuesto y herramientas para

reparación de los equipos.

No es objeto del presente Proyecto calcular el ahorro que pudiera conseguirse

aplicando un programa de control.

En primer lugar, debe resaltarse que el ahorro conseguido dependería

fundamentalmente de las características de la unidad concreta sobre la que se aplique

el programa, y en particular, del tipo de productos que se procesen en la misma. En

líneas generales, habría que analizarse si las corrientes implicadas en el proceso son


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susceptibles de producir emisiones importantes de COV, y por otro lado considerar el

tipo de servicio más común en la unidad concreta (gas, líquidos ligeros, líquidos

pesados). En el caso de una Planta de Lubricantes, es evidente que se manejan

líquidos pesados con carácter general, por lo que parece lógico pensar que no se

conseguirán en este tipo de plantas un ahorro considerable implantando programas de

control.

Dejando a un lado esta última consideración, pues el presente Proyecto presenta un

carácter didáctico, y la elección de la Planta ha tenido su importancia sólo a efectos

prácticos, para la realización de un estudio económico habría que tener en cuenta los

siguientes aspectos:

• Tener en cuenta los recursos humanos que se van a usar (empleados o

empresas subcontratadas) para los trabajos de identificación y etiquetado de

componentes, toma de medidas en campo, manejo de aplicación informática.

• Considerar los instrumentos que se van a utilizar: si se dispone equipos de

medición, o ha de adquirirse algún instrumento de medida o registrador de

datos.

• Coste del programa de gestión de datos: puede constituir un precio cerrado,

aunque debería incluirse el coste del servicio técnico correspondiente para el

mantenimiento de la misma.

• Influencia de los parámetros de aplicación del programa de control: frecuencia

de monitoreo fundamentalmente.

• Costes de reparación y sustitución: reengrasado, reemplazo de

empaquetaduras y sellos, apriete de accesorios roscados, sustitución de

equipos, implantación de alguna técnica complementaria (equipos de baja

emisión, procesos de eliminación).

• Cálculo del ahorro conseguido en producto por la disminución del nivel de

fugas.


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7. CONSIDERACIONES SOBRE LAS ESTIMACIONES

La tabla siguiente relaciona las variables y símbolos usados en las explicaciones que

siguen sobre estimación de emisiones.

Variable Símbolo Unidad Emisiones másicas de TOC ETOC kg/hr de TOC Emisiones másicas de VOC EvOC kg/hr de VOC Emisiones másicas de compuesto orgánico x Ex kg/hr de compuesto orgánico x Concentración de TOCs WPTOC % peso de TOC Concentración de VOC WPvOC % peso de VOC Concentración de compuesto orgánico x WPx % peso de compuesto orgánico x Factor de emisión promedio FA kg/ hr por fuente Factor emisión promedio para valores medidos ≥10.000 ppmv

FG kg/ hr por fuente

Factor emisión promedio para valores medidos ≤10.000 ppmv

FL kg/ hr por fuente

Valor medido de concentración SV ppmv 7.1 COMPUESTOS ORGÁNICOS TOTALES

La mayoría de los datos recogidos para estimar las fugas en equipos han tenido en

cuenta compuestos orgánicos totales (COT) y compuestos orgánicos distintos del

metano (COVNM). Los datos de emisiones de fuga en equipos han sido recogidos de

los siguientes sectores de la industria:

Industria de Fabricación de Productos Químicos Orgánicos Sintéticos (SOCMI)

Refinerías de Petróleo

Terminales Comerciales de Petróleo

Fábricas de Producción de Gas y Gasolina

Los factores de emisión y las correlaciones desarrolladas para los métodos que se

describen a continuación proporcionan cifras de COT ó COVNM. Es importante tener

claro este aspecto cuando usamos estos métodos.


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7.2 CONTAMINANTES ORGÁNICOS, PELIGROSOS Y TÓXICOS

Dado que las corrientes de una unidad de proceso son a menudo una mezcla de

varios compuestos, la estimación de fugas de equipos para un determinado COV,

puede ser obtenida multiplicando las emisiones COT de un equipo en particular por la

relación de concentración del compuesto COV específico entre la concentración COT,

ambos en porcentaje en peso. Se asume que el porcentaje en peso de los compuestos

químicos en la mezcla será igual al porcentaje en peso del compuesto en la fuga. En

general, esta simplificación sería exacta para corrientes de una sola fase conteniendo

algún gas o vapor, o mezclas líquidas que contuvieran constituyentes de similares

volatilidades. Se aplicaría un criterio específico y técnico para estimar las emisiones de

especies químicas en otros casos, como los citados a continuación:

• La corriente que atraviesa el equipo es una mezcla líquida de constituyentes

con distintas volatilidades

• En el supuesto que el vapor de fuga tuviera diferentes concentraciones que el

líquido.

7.3. EMISIONES DE ESPECIES INDIVIDUALES

En algunos casos, puede ser necesario estimar las emisiones de un COV específico

en una mezcla de varios compuestos químicos. Las ecuaciones desarrolladas para

cada uno de los métodos se usan para estimar emisiones COV totales; la siguiente

ecuación se usa para emisiones de un determinado compuesto que forma parte de la

mezcla en un componente o equipo concreto:

Ex = ETOC x WPx / WPTOC

Donde :

Ex = Emisiones másicas de compuesto orgánico “x” en el componente (kg/hr)

ETOC = Emisiones másicas TOC en el componente (kg/hr),calculadas por alguno de los

métodos (MFEP, MRM, MECE, MCUE).

WPX= Concentración de compuesto orgánico “x” en el componente (% peso)

WPTOC = Concentración TOC en el componente (% peso)


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Se asume que el porcentaje en peso de los productos químicos en la mezcla que

circula por el componente es igual al porcentaje en peso de los productos químicos

que fugan. En general, esta simplificación no siempre es posible de realizar, según se

ha expuesto con anterioridad.

El criterio técnico debería usarse para estimar las emisiones de determinados

constituyentes de una mezcla de líquidos con volatilidades variables o en casos donde

se sospeche que la fuga de vapor tiene diferente concentración que el líquido.

7.4. ESTIMACIÓN DE EMISIONES DE COV EN FUGAS QUE CONTIENEN CONSTITUYENTES COT QUE NO SON COV

Un método similar al usado en el apartado anterior puede utilizarse para estimar

emisiones en este caso. Dado que las concentraciones de estos compuestos (tales

como metano o etano) están incluidas como concentraciones COV en la toma de

medidas, las emisiones asociadas a los valores medidos con instrumento, incluirán las

emisiones de los “no-COV”.

Una vez que las emisiones COT han sido estimadas, las emisiones de compuestos

orgánicos para un grupo de componentes que contienen una composición similar

puede ser calculada usando la ecuación:

EVOC = ETOC x WPVOC / WPTOC

EVOC = Emisiones másicas de VOC en el componente (kg/hr)

ETOC = Emisiones másicas TOC en el componente (kg/hr), calculadas por alguno de los

métodos (MFEP, MRM, MECE, MCUE).

WPVOC= Concentración de VOC en el componente (% peso)

WPTOC = Concentración TOC en el componente (% peso)

Ejemplos de compuestos orgánicos que no están considerados como COV son el

cloruro de metileno, el 1,1,1 Tricloroetano y varios clorofluorocarbonos.


PÁG. 113

8. MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE LA EMISIÓN Hay cuatro métodos para estimar las emisiones fugitivas procedentes de equipos en

una unidad de proceso concreta. Los métodos, ordenados por sofisticación o

complejidad creciente, son:

• Método del factor de emisión promedio (MFEP)

• Método de los rangos de medida (MRM)

• Método de la ecuación de correlación de la emisión EPA (MECE)

• Método de correlación para una unidad específica (MCUE)

Los métodos van en aumento en cuanto a complejidad y cantidad de datos y análisis

requeridos. Todos los métodos requieren la recogida de algunos datos, análisis de

éstos y/o evaluación estadística. Es por tanto muy importante conocer la aplicabilidad

de los mismos, qué compuestos o grupo de ellos se consigue estimar con los factores

o ecuaciones proporcionadas, y para qué tipo de instalaciones son válidos.

Estos métodos varían desde la única necesidad de exactitud en el recuento de

equipos (caso del MFEP) al desarrollo de correlaciones para una unidad específica

(entre valores medidos y velocidades másicas de emisión). En general, el más

sofisticado de los métodos requiere más datos y proporciona más exactitud en las

estimaciones de emisión para una unidad específica. También, el más sofisticado,

especialmente el MCUE, requiere datos embolsados (aspecto que será tratado en

siguientes capítulos), y mayor presupuesto para implementar el programa y desarrollar

las ecuaciones de correlación.

La figura siguiente muestra una visión general de la recogida de datos y análisis

requeridos para aplicar cada método. Todos necesitan un recuento exacto de los

componentes divididos por tipo (válvulas, bombas, conexiones), y para algunos de los

tipos de equipos, el recuento debe indicar el tipo de servicio (líquido pesado, líquido

ligero, y gas).

Se adjunta en Anexos del presente Proyecto parte del Manual 2 del Método 21 de la

EPA, en el que se trata acerca de los Métodos de Estimación de Emisiones Fugitivas.

Aunque la mayor parte del contenido se incluye en los siguientes apartados, se

establecen ejemplos diferentes y se realizan otras consideraciones interesantes.


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Recuento de componentes (por tipo y servicio)

Aplicar Factores de Emisión Promedio y Calcular Emisiones Totales (MFEP)

Toma de medidas

Aplicar Factores de Emisión para ≥10.000 ppmv y ≤ 10.000 ppmv, y Calcular Emisiones Totales (MRM)

Aplicar Correlaciones EPA y Calcular Emisiones Totales (MECE)

Embolsar componentes para cada tipo de componente y servicio

Desarrollar correlaciones específicas de correlación para una Unidad

Aplicar Correlaciones desarrolladas y Calcular Emisiones Totales (MCUE)

Figura. Visión general de la recogida de datos y análisis necesarios para desarrollar Inventarios de Emisión de Fugas en Equipos para los distintos métodos.

Existen métodos aproximados para contar de forma estimada el número de

componentes. Uno de estos métodos consiste en un recuento exacto del número de

bombas en el proceso y el servicio de tales bombas. Los componentes en la totalidad

del proceso se estiman a partir del número de bombas. Otro método consiste en el

recuento exacto de válvulas directamente asociadas con una parte concreta del equipo

usando hojas de flujo de proceso; basándonos en el número de válvulas, el número de

bridas puede ser estimado usando ratios (por ejemplo, bombas/ bridas). No obstante,

hemos de resaltar que debe tenerse un especial cuidado en la selección y desarrollo

de la metodología usada para cuantificar los componentes, recomendándose reflejar


PÁG. 115

con la máxima exactitud posible los componentes de la planta objeto de estudio, lo

cual redundará en una mejor estimación de fugas.

A excepción del MFEP, todos los demás métodos requieren toma de medidas de

datos. Éstos son recogidos usando un instrumento de monitoreo portátil para

muestrear el aire próximo a la superficie donde potencialmente se producen fugas. El

medidor registra un valor que refleja la concentración de compuestos que escapan al

aire ambiente (se suele indicar con las siglas inglesas SV: Screening Value), y

proporciona una indicación de la velocidad de fuga que se produce en una parte

concreta del componente, midiéndose en partes por millón en volumen (ppmv). En los

capítulos siguientes se considerará con mayor detalle el procedimiento de toma de

medidas o “screening”.

Además del recuento de equipos y la toma de medidas, el método de la correlación

específica requiere el “embolsado de muestras”. El embolsado consiste en relacionar

las mediciones obtenidas (valores SV) y sus correspondientes velocidades de fuga

medidas (LR: siglas que provienen del concepto en inglés “leak rate”). La velocidad de

fuga se mide encerrando el componente en una bolsa para determinar la velocidad

másica de fuga real. Los valores medidos por un lado con el instrumento portátil en

ppmv (SV) se relacionan con la velocidad real de fuga mediante el procedimiento de

embolsado (LR) y de este modo se consigue desarrollar una correlación específica. La

correlación resultante LR/SV predice la velocidad de emisión como función de los

valores medidos con el instrumento. Más adelante se explicará con mayor profundidad

este procedimiento.

Estos métodos que se han relacionado son aplicables a ciertas instalaciones

petroleras y químicas, debiendo tenerse en cuenta que han sido desarrollados más de

un juego de factores de emisión y correlaciones tanto por la EPA como por otras

agencias de regulación, dependiendo del tipo de unidad de proceso que se considere.

Es importante pues conocer los factores disponibles y qué conjunto de ellos se ajusta

mejor a las características de la instalación objeto de estudio.

La recogida de datos que ha llevado a cabo la EPA ha conseguido desarrollar factores

de emisión para instalaciones SOCMI, refinerías, operaciones de producción de gas y

gasolina, y terminales comerciales.


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En caso de unidades de proceso para las cuales no hayan sido desarrollados factores

de emisión y/o correlaciones, pueden utilizarse las existentes. Sin embargo, la propia

evidencia indicaría qué factores y correlaciones son aplicables en cada caso. Los

criterios para determinar lo apropiado de aplicar factores y correlaciones a otras clases

de fuentes pueden incluir uno o más de los siguientes: (1) diseño del proceso; (2)

parámetros de operación del proceso (presión y temperatura, por ejemplo); (3) tipos de

componentes usados; (4) tipos de productos manejados. Por ejemplo, en la mayoría

de los casos, los factores de emisión y correlaciones SOCMI son aplicables para la

industria de producción de polímeros. Esto es porque, en general, los diseños y

operaciones son comparables; usan el mismo tipo de componentes y alimentaciones

con similar peso molecular, densidad y viscosidad. Por lo tanto, los factores de

respuesta serían similares para valores medidos.

Para estimar las emisiones en una unidad de proceso determinada, deben tomarse

medidas de todos los componentes por clase de componente. Sin embargo, en

algunos casos, la toma de medidas puede ser difícil o insegura, o no es posible tomar

medidas para cada componente debido al coste que implica. Lo último es

particularmente cierto para conexiones. El Protocolo para Estimación de Emisiones

Fugitivas (EPA, Noviembre 1995) proporciona criterios para determinar cuántas

conexiones deben ser medidas de forma que constituyan una muestra de suficiente

tamaño para identificar la distribución de valores de medida para conexiones. Sin

embargo, si la unidad de proceso que va a ser medida está sujeta a un estándar que

requiere la medida de las conexiones, todas deben ser medidas. Si se adoptan los

criterios que se presentan en el Protocolo indicado, la velocidad de emisión media

para conexiones podría aplicarse a aquellas sobre las que no se hubieran tomado

medidas. Para otros tipos de componentes distintos de las conexiones, incluyendo

componentes de difícil o arriesgado acceso, que no son monitoreados, el método del

factor de emisión promedio o la velocidad de emisión media para los componentes que

fueron medidos, puede usarse a la hora de estimar emisiones.

Por otro lado, los datos medidos recogidos en momentos diferentes pueden ser

usados para las estimaciones, mientras que el tiempo transcurrido entre valores

obtenidos sea conocido. Por ejemplo, si trimestralmente se realiza el monitoreo sobre

una válvula, cuatro valores se obtendrán de esa válvula en todo un año. Las emisiones

anuales de la válvula serían calculadas determinando las emisiones para cada

trimestre basadas en las horas de operación para el trimestre, y sumando las

emisiones trimestrales para obtener las emisiones anuales totales.


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8.1. COMPARACIÓN DE MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE EMISIONES

La Tabla que sigue identifica el método considerado más adecuado y los alternativos

para obtener estimaciones de emisiones fugitivas en componentes, y presenta sus

ventajas y desventajas. Los cuatro métodos presentados son más apropiados para ser

aplicados a la estimación de emisiones de conjuntos de componentes, que para

componentes individuales.

El método más adecuado para estimar emisiones fugitivas es el uso de correlaciones

EPA que relacionan los valores medidos con velocidades de emisión másicas (MECE).

La selección de este método concreto se basa en que constituye un punto equilibrado

entre grado de exactitud obtenido y cantidad de recursos y costes asociados con su

puesta en práctica.

Dado que las emisiones de fugas de equipos pueden ocurrir de forma aleatoria,

intermitentemente, y variar en intensidad con el tiempo, la “fotografía” de emisiones

fugitivas indicadas por toma de medidas o embolsados (usados para desarrollar o

aplicar todos los métodos) puede o no ser representativa de las fugas individuales. Sin

embargo, cuando se toman medidas de un número importante de componentes de un

tipo determinado, las desviaciones individuales respecto a las fugas reales se

compensan unas a otras de tal forma que el conjunto de fugas sería representativo.

Todos los métodos son herramientas imperfectas para estimar emisiones fugitivas; sin

embargo, son las mejores técnicas posibles. Con la que puede considerarse la más

adecuada de estas herramientas (el método MECE) puede esperarse un recuento del

50 al 70 por ciento de las variaciones de emisiones fugitivas de conjunto.


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Método Ventajas Inconvenientes

MECE (preferible)

Proporciona una estimación bastante aceptable cuando se toman medidas con un analizador. Proporciona una función continua de entrada a valores medidos, en lugar de intervalos discretos

Puede ser necesario desarrollar una curva de respuesta para relacionar valores medidos con la concentración real a introducir en la ecuación, pues las correlaciones se desarrollaron con un modelo de analizador concreto: OVA

MFEP (alternativo)

En ausencia de datos medidos con instrumento in situ, ofrece una buena indicación de las velocidades de emisión másica procedentes del conjunto de componentes de una unidad de proceso

Su inexactitud puede ser demasiado alta para un número muy importante de componentes. No reflejan las diferentes situaciones y condiciones de los componentes.

MRM (alternativo)

Ofrece una mejora sobre el MFEP. Permite algunos ajustes para condiciones y operaciones individuales.

Los datos disponibles indican que las velocidades de emisión pueden variar considerablemente de las velocidades que predice este método.

MCUE (alternativo)

Las correlaciones son desarrolladas en base a una unidad de proceso concreta para minimizar el error asociado con las diferentes características de la velocidad de fuga entre unidades.

Alto coste.

8.2. CÁLCULOS DE EMISIÓN USANDO EL MÉTODO MECE

El método de correlación de la EPA es el método preferible cuando es posible la toma

de medidas. Este método consiste en introducir el valor medido por el instrumento

utilizado en una ecuación, la cual predice la velocidad de emisión másica, basada en

dicha medida. Cuando no es posible realizar medidas reales, pueden usarse factores

de emisión promedio temporalmente para determinar las emisiones fugitivas, hasta

que estas medidas estén disponibles.

Este método permite estimar emisiones de fugas de equipos proporcionando una

ecuación para un tipo de equipo en particular. Es válido para estimar emisiones de un

conjunto de componentes y no está preparado para estimar emisiones de un

componente individual a lo largo de un período corto de tiempo (por ejemplo 1 hora).

La ecuación de correlación de la EPA, que relaciona valores de concentración


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medidos con velocidades de emisión másica de Compuestos Orgánicos Totales

(incluidos no COV como etano y metano), han sido desarrolladas por la EPA para

procesos SOCMI y para refinerías de petróleo.

Las correlaciones para la industria del petróleo se aplican a refinerías, terminales

comerciales, y operaciones de producción de gas y gasolina. Los datos están

disponibles para válvulas, conexiones, bridas, sellos de bombas, finales de línea y

otros. Se aplican a todos los servicios para un tipo de equipo determinado.

Valor Fuera de Rango (kg/ hr · cpte)c Tipo Equipo

Todo servicio Valor Cero (kg/ hr · cpte)b

10.000 ppmv 100.000 ppmv

Ecuación Correlación (kg/ hr · cpte)d

Conexión 7,5 · 10-6 0,028 0,030 VF = 1,51 · 10-6 · (SV)0,735

Brida 3,1 · 10-7 0,085 0,084 VF = 4,44 · 10-6 · (SV)0,703

Final de Línea 2,0 · 10-6 0,030 0,079 VF = 2,16 · 10-6 · (SV)0,704

Bomba 2,4 · 10-5 0,074 0,160e VF = 4,82 · 10-5 · (SV)0,610

Válvula 7,8 · 10-6 0,064 0,140 VF = 2,28 · 10-6 · (SV)0,746

Otros 4,0 · 10-6 0,073 0,110 VF = 1,32 · 10-5 · (SV)0,589

Valor Fuera de Rango (kg/ hr · cpte)c Tipo Equipo

Todo servicio Valor Cero (kg/ hr · cpte)b

10.000 ppmv 100.000 ppmv

Ecuación Correlación (kg/ hr · cpte)d

Válvulas Gas 6,6 · 10-7 0,024 0,11 VF = 1,87 · 10-6 · (SV)0,873

Válvulas Líquido Ligero 4,9 · 10-7 0,036 0,15 VF = 6,41 · 10-6 · (SV)0,797

Bombas Líquido Ligero 7,5 · 10-6 0,14 0,62 VF = 1,90 · 10-5 · (SV)0,824

Conexiones 6,1 · 10-7 0,044 0,22 VF = 3,05 · 10-5 · (SV)0,885

En el Apéndice B del Protocolo de Estimación de Emisiones para Emisiones Fugitivas de Equipos se desarrollan las ecuaciones de correlación, proporcionándose la forma de obtener las mismas a partir de rectas de regresión basadas en datos estadísticos. Ejemplo de Cálculo de emisiones por el MECE El método de correlación de la EPA se muestra para las dos corrientes descritas en Tabla 6.1.2. Como ha sido mencionado, el método MECE requiere introducir los valores medidos dentro de la ecuación de correlación para obtener un cálculo de la velocidad de emisión para cada tipo de equipo. En la tabla 6.1.3. se presentan ejemplos de medidas tomadas y las emisiones resultantes para cada componente. Se calcula la emisión total por el método MECE para las corrientes A y B que se describen en la tabla siguiente. Las emisiones de bombas para las que no fue posible la toma de medidas se estima usando el correspondiente factor de emisión promedio.


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Composición de la corriente

Corriente ID Tipo Equipo / Servicio Nº comptes

Horas de operación (hr / año) Constituyente Fracción

en peso Acrilato de etilo 0,80 A Bomba

Líquido ligero 15 8.760 Agua 0,20 Acrilato de etilo 0,10 B Bomba

Líquido ligero 12 4.380 Estireno 0,90 Acrilato de etilo 0,65 Etano 0,25 C Válvula

Gas 40 8.760 Vapor de agua 0,10

Componente IDa Valor medido (ppmv) Emisión másica COVb (kg/año)

A-1 0 0,066 A-2 0 0,066 A-3 0 0,066 A-4 0 0,066 A-5 0 0,066 A-6 20 2,0 A-7 50 4,2 A-8 50 4,2 A-9 100 7,4 A-10 100 7,4 A-11 200 13 A-12 400 23 A-13 1.000 49 A-14 2.000 87 A-15 5.000 190

Emisiones Totales Corriente A 390

B-1 0 0,033 B-2 0 0,033 B-3 0 0,033 B-4 10 0,55 B-5 30 1,4 B-6 250 7,9 B-7 500 14 B-8 2.000 44 B-9 5.000 93 B-10 8.000 140 B-11 25.000 350

B-12 (100% COV)c No medido 87

Total Emisiones Corriente B 740

Total Emisiones 1.130


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a Tipo de equipo: bombas de líquido ligero

Ecuación de correlación (VFEC): VF = 1,90 · 10-5 · (SV)0,824

Velocidad de emisión másico (cero) (VFCERO)= 7,5 · 10-6

Horas de operación (top): Corriente A= 8.760 ; Corriente B= 4.360 b Emisiones COV = (VFEC ó VFCERO) x (WPVOC / WPTOC) x top c Emisiones COV = (FEP) x (%TOC) x (WPVOC / WPTOC) x top

Un detalle de los cálculos realizador para la consecución de los resultados anteriores

se expresa a continuación, para el caso de la corriente A..

Explicación de los Cálculos realizados

Corriente A, Identificación de equipos: A-1, A-2. A-3, A-4, A-5

Tipo de equipo: bomba para líquidos ligeros

Horas de operación: 8.760 horas

Valor medido (SV) = 0 ppmv

Velocidad de emisión s/ tablas SOCMI para COT (cero por defecto)

(kg/hr/componente) = 7,5 x 10-6.

Emisiones COV por equipo (kg/año) = 7,5 x 10-6 kg/hora x (0,80 / 0,80) x 8.760 = 0,666

Corriente A, Identificación de equipos: A-6




Ecuación de correlación SOCMI: COT (kg/hora) = 1,90 x 10-5 (SV)0,824 = 1,90 x 10-5

(20)0,824 = 2,24 x 10-4

Emisiones COV (kg/año) = 2,24 x 10-4 kg/hora x 8.760 horas x (0,80 / 0,80) = 2,0 kg

Corriente A, Identificación equipos: A-7, A-8




Ecuación de correlación SOCMI: COT (kg/hora) = 1,90 x 10-5 (SV)0,824 = 1,90 x 10-5

(50)0,824 = 4,77 x 10-4

Emisiones COV (kg/año) = 4,77 x 10-4 kg/hora x 8.760 horas x (0,80 / 0,80) = 4,2 kg


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Obsérvese que usando el MECE la estimación alcanza los 1.130 kg/año. Por otro lado,

las estimaciones de emisión de COV usando el MFEP y MRM respectivamente son

3.138 y 1.480 kg/año respectivamente, como veremos a continuación.

Las ecuaciones de correlación de la EPA pueden usarse para estimar emisiones

cuando la lectura del instrumento o valor medido ajustado (ajustado para la

concentración de fondo) no es un valor fuera del rango o “pegged” (el valor de

medida que representa el límite superior de detección del instrumento) o un valor

“cero” (el valor que representa el límite de detección inferior del instrumento). Todos

las medidas que no son “cero” o “fuera de rango” pueden ser introducidas

directamente en las ecuaciones de correlación EPA para estimar las emisiones (kg/hr)

asociadas con la lectura de concentración en ppmv.

Las ecuaciones de correlación predicen matemáticamente un valor cero para una

lectura del instrumento de “cero” (notar que toda lectura que sea menor o igual a la

concentración ambiente es considerada como cero). Sin embargo, los datos recogidos

por la EPA muestran que esta predicción es incorrecta, al haberse encontrado

experimentalmente cifras de emisiones desde equipos que proporcionaban una lectura

de cero. Esto es porque el límite de detección inferior del aparato de monitoreo es

mayor que cero y por la dificultad en tomar medidas precisas próximas a cero. La

emisión cero “por defecto” (default-cero) se aplican sólo cuando el límite de detección

del instrumento portátil es menor o igual a 1 ppmv por debajo de la concentración

ambiente. En casos en los que el instrumento tiene un límite de detección superior a 1

ppmv, no son aplicables los valores “cero” indicados en tablas anteriores. Para estos

casos, un método alternativo debe usarse: determinar primero la mitad de la mínima

lectura del instrumento y posteriormente introducir esta lectura en la correlación para

determinar la velocidad de emisión “cero” asociada.

En el caso de lecturas superiores al rango del instrumento, el valor es desconocido y

tampoco pueden ser usadas las ecuaciones. Las velocidades de emisión másica

“fuera de rango” han sido desarrolladas usando datos de emisiones másicas

asociadas con valores de medida conocidos de 10.000 ppmv o superiores, y para

conocidos valores de concentraciones superiores a 100.000 ppmv. Cuando el

instrumento supera el rango de medida en alguno de estos niveles, el valor indicado

en tablas como “fuera de rango” es el que debe ser utilizado para estimar la emisión

másica del componente.


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En la AE se desarrolla el cálculo de emisiones según este método. Se puede realizar

el cálculo para un determinado grupo de componentes (por ejemplo de una unidad

concreta), introduciendo los valores registrados por un instrumento. Para poder

realizar este cálculo, el programa acude a las ecuaciones que se encuentran incluidas

en la base de datos, realizando los mismos pasos que los explicados en el ejemplo

anterior. Se explicará esto con más detalle en el Capítulo 12.

En el caso de las correcciones para COT - COV, debemos resaltar que actualmente la

AE está preparada para realizar estas correcciones, considerando datos que pueden

ser introducidos para cada corriente, teniéndose en cuenta valores medios usualmente

aceptables. Si se quisiera mayor grado de exactitud, habría que introducir datos

provenientes de los análisis periódicos realizados a las corrientes, que se actualizarían

cada cierto tiempo y recalcularían el dato de emisiones leídos en un instante

determinado. Sin embargo, estas actualizaciones no deberían realizarse para los

cálculos realizados en fechas anteriores (históricos de emisiones para las distintas

unidades como parte de la programación de inspecciones periódicas). La implantación

de una aplicación del tipo AE depende de los sistemas informáticos existentes en cada

instalación concreta.

En general, tanto para este método como para los que a continuación se explican, habría que

introducir lecturas de las composiciones de las corrientes: % COV, %TOC y %metano.

Si se requiere un mayor grado de exactitud, y se requieren datos concretos sobre alguna

especie o compuesto concreto, puede incluirse del mismo modo la proporción de ésta en la

corriente.

8.3. MÉTODO MFEP 8.3.1. CÁLCULOS DE EMISIÓN USANDO EL MFEP

El MFEP se usa comúnmente para calcular emisiones cuando no están disponibles los

datos de medida mediante lectura en una zona específica.

Hay que tener en cuenta que los factores de emisión propuestos en las siguientes

tablas proporcionan velocidades de emisión para COV, sin incluir al metano. También

debe resaltarse que estos factores fueron determinados de forma experimental, en


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unas instalaciones determinadas, que presentaban unas composiciones de corrientes

concretas.

Los factores de emisión MFEP han sido desarrollados por la EPA para unidades

SOCMI, refinerías, terminales comerciales y operaciones de producción de gas y

gasolina. El método usado por la EPA para desarrollar factores de emisión para

fuentes de emisiones fugitivas de equipos individuales se describe en el Protocolo

para Estimación de Emisiones Fugitivas de Equipos.

El carácter estimativo de estos factores, y el modo en el que se determinaron, debe

tenerse en cuenta en el siguiente sentido:

Si queremos conocer las estimaciones COT, habrá que tener en cuenta la relación que

guardan los COT y los inorgánicos en la corriente. Esto se basa en que se conoce

que, aún usando los factores aplicables para usar este método, el equipo con mayor

concentración COT tiende a tener más altas velocidades de fuga. Los equipos deben

ser agrupados según la corriente en la que se encuentran, de tal manera que todos los

equipos por donde circula una misma corriente tienen aproximadamente el mismo

porcentaje en peso de COT.

Para conocer las emisiones de COV, hay que tener en cuenta además de lo anterior,

que se estiman según estos factores los COVNM, debiendo por tanto considerarse la

relación COT – COV.

Este método para estimar emisiones COT se usa aplicando los factores de emisión

promedio desarrollados por la EPA, siendo necesarios un conjunto de datos que son

relativamente fáciles de obtener:

• el número de cada tipo de componentes en una unidad (válvulas, conexiones,

etc)

• el servicio que presenta cada componente (gas, líquido ligero, o líquido

pesado)

• la concentración COT de la corriente

• el periodo de tiempo que cada componente está en servicio.


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SOCMI REFINERÍAS

Tipo Equipo Servicio FEP (kg/ h ·compte)

FEP (kg/ h ·compte)

Válvulas Gas 0,00597 0,0268 Líquido ligero 0,00403 0,0109 Líquido pesado 0,00023 0,00023 Sellos bombas Líquido ligero 0,0199 0,114 Líquido pesado 0,00862 0,021 Sellos compresor Gas 0,228 0,636 PRVs Gas 0,104 0,16 Conexiones Todos 0,00183 0,00025 Finales Línea Todos 0,0017 0,0023 Conexiones muestreo Todos 0,0150 0,0150

Aunque los factores de emisión promedio son en kilogramo por hora y para fuentes

individuales, estos factores se usan de modo general para estimar emisiones de

grupos de equipos o de una instalación completa, así como para estimar, en el caso

de utilizar cualquiera de los otros métodos disponibles, las emisiones en componentes

no accesibles o imposibles de medir por diversos factores.

En cualquier caso, es el método que presenta mayor error de todos los descritos, ni

tendría sentido basarnos en ellos para conocer las emisiones de un componente

concreto.

El carácter estimado de este método, y la influencia de los datos en los que se basa,

se observa en que hay una ecuación para usar en caso de estimar emisiones fugitivas

en instalaciones SOCMI, terminales comerciales y operaciones de producción de gas y

gasolina, y una segunda ecuación para estimar emisiones de operaciones de refinería.

Estas ecuaciones pueden usarse para estimar emisiones COT en todos los

componentes de un mismo tipo incluidos en una misma corriente:

NWFWFWF

WFFE

NWFFE

VOCMETANOTOC

TOCATOC

TOCATOC

××−

×=

××=


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ETOC= Velocidad de emisión másica de TOC en una corriente de un tipo de equipo determinado

(kg/ h)

FA= Factor de emisión promedio aplicable para el tipo de equipo (kg/h · compte)

WFTOC= Fracción másica media de TOC en la corriente

WFMETANO= Fracción másica media de metano en la corriente

WFVOC= Fracción másica media de VOC en la corriente

N= Número de componentes de un tipo determinado en la corriente

Si hay varias corrientes en una unidad de proceso, el total de emisiones COV para un

tipo de equipo es la suma de las emisiones COV para cada una de las corrientes. Las

velocidades de emisión para todos los tipos de equipos se suman para generar el total

de emisiones fugitivas para una unidad de proceso.

Hay que hacer referencia a como en la Aplicación Ejemplo se calcula esta emisión

total.

Un ejemplo de aplicación del método MFEP se muestra para las corrientes A y B

incluidas en el ejemplo anterior (Tabla 6.1.2). Debe hacerse notar que la corriente A

contiene vapor, que no es un COT. Por lo tanto, esta se tiene en cuenta para cuando

se estiman las emisiones COT de la corriente A. La Tabla 7.2.1 resume los cálculos

usando el MFEP.

Corriente ID Recuento de Equipos

Emisiones COT (kg/hr.compte)

Fracción en peso de COT

Horas de operación

(h/año)

Emisiones COVa

(kg/año)

A 15 0,0199 0,80 8.760 2.092

B 12 0,0199 1,00 4.380 1.046

Emisiones Totales 3.138 a Emisiones COV = (nº componentes) x (% peso TOC) x (WPvoc / WPTOC) x (horas operación)


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8.3.2. FACTORES DE REDUCCIÓN

Los FEP pueden ser usados como base para la estimación de la reducción de

emisiones que puede conseguirse en una instalación concreta.

Para ello, basta con calcular las emisiones globales de una determinada unidad o

planta, y utilizar factores desarrollados por la EPA que permiten estimar la reducción

combinada que puede conseguirse al emplear un programa LDAR con ciertos

parámetros.

De este modo, como puede observarse en el Apéndice A, y como se traslada de forma

práctica en la Aplicación Ejemplo, existen 4 factores que se contemplan para esta

estimación:

Factor A. Máxima eficiencia de control

Factor B: Factor de corrección en función del intervalo de inspección que se utilice

Factor C: Factor de corrección por intervalo de reparación.

Factor D: Factor de corrección por reparaciones imperfectas.

8.4. CÁLCULO DE EMISIONES USANDO EL MRM El MRM requiere la toma de datos para los componentes existentes en la unidad de

proceso. Este método se aplica de forma similar al MFEP, en el sentido de que el

número de componentes se multiplica por un factor de emisión aplicable. Sin embargo,

dado que los valores medidos en los que se basan las emisiones estimadas están

basados en medidas de fugas de compuestos orgánicos, no existe ajuste posible para

compuestos inorgánicos.

Este método puede ser usado cuando los datos de medidas tomadas están

disponibles, y distribuidos en dos rangos: uno de ellos recoge los componentes con

medida de fuga igual o superior a 10.000 ppmv, y el otro los valores menores a 10.000

ppmv. Como en el caso de los factores promedio usados en el MFEP, los factores

utilizados por el MRM para las unidades SOCMI, terminales comerciales, y producción

de gas y gasolina predicen emisiones COT, mientras que dichos factores en el caso de

refinerías, estiman las emisiones de compuestos orgánicos distintos al metano


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(COVNM). De este modo, cuando usamos los factores promedio en el caso de MRM

para estimar TOCs en refinerías, debe realizarse un ajuste a los factores para incluir

las emisiones de metano, en el sentido ya expuesto en el apartado anterior.

Dado que los factores de emisión para el MRM, para refinerías deben ser ajustados

para estimar COT, hay dos ecuaciones distintas para estimar emisiones por el método

de los factores de emisión (MRM), según si se trata de instalaciones SOCMI,

terminales comerciales e instalaciones de producción de gas y gasolina; o si se trata

de operaciones de refinerías. Estas ecuaciones son:

[ ])()(

)()(

LLGGMETANOTOC

TOCTOC

LLGGTOC

NfNFWFWF

WFE

NFNFE

×+×−

=

−×−=

donde:

ETOC= Velocidad de emisión másica de TOC en una corriente para un tipo de equipo

determinado (kg/ h)

FG= Factor de emisión promedio aplicable para aquellos componentes (fuentes) con valores

registrados ≥10.000 ppmv (kg/h · compte)

FL= Factor de emisión promedio aplicable para aquellos componentes (fuentes) con valores

registrados <10.000 ppmv (kg/h · compte)

WFTOC= Fracción másica media de TOC en la corriente

WFMETANO= Fracción másica media de metano en la corriente

NG= Número de componentes (de un tipo de componente específico) que registran valores

medidos ≥10.000 ppmv

NL= Número de componentes (de un tipo de componente específico) que registran valores

medidos <10.000 ppmv

Asumiendo que todos los constituyentes orgánicos en la corriente fueran clasificados

como COV, la emisión total de COV para cada corriente se calcula por la suma de las

emisiones COT asociadas con cada tipo de componente específico en la corriente.

Los factores de emisión para el MRM constituyen una mejor indicación de la velocidad

de fuga real de los equipos/componentes que los FE del MFEP. Sin embargo, los


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datos disponibles indican que las velocidades de emisión másica medidas pueden

variar considerablemente de las velocidades estimadas por el uso de estos factores.

Un ejemplo del MRM se muestra en Tabla 7.2.1 usando el ejemplo de una instalación

de proceso de productos químicos hipotética presentada ya anteriormente para las

corrientes A y B (Tabla 7.1.). Los cálculos son similares a los usados para el MFEP,

excepto que se usa el factor de emisión COT para cada rango de medida. Las

emisiones de equipos que pudieran no ser registradas con un instrumento analítico se

calcularían usando el MFEP. Las emisiones COV usando el MRM son 1,480 kg/año.

En comparación, las emisiones COV usando el MFEP para las mismas corrientes A y

B son 3,138 kg/año, como se muestra en Tabla 7.2.1.

Corriente ID Recuento de componentesa

Factor de Emisión

(kg/h.compte)

Horas de operación

(h/año) Emisiones VOC

(kg/año)

Medidas registradas ≥10.000 ppmvb

B 1 0,243 4.380 1.060 Medidas registradas <10.000 ppmv

A 15 0,00187 8.760 246 B 10 0,00187 4.380 82

Componentes no medidosc

B (%TOC =1) 1 0,0199 4.380 87 Emisiones Totales 1.480 a Se asume que ninguna de las bombas de líquido ligero en la corriente A presenta valores de

medida ≥10.000 ppmv, que una de las bombas de líquido ligero en la corriente B registra un

valor superior a 10.000 ppmv, y que no era posible tomar medidas de una de las bombas en la

corriente B. b Emisiones VOC = (nº comptes) x (Factor Emisión TOC -MRM) x (WPVOC/ WPTOC) x (horas

operación) c Emisiones VOC = (nº comptes) x (Factor Emisión TOC -MFEP) x (WPVOC) x (horas operación)

8.5. CÁLCULO DE EMISIONES USANDO EL MCUE

Las ecuaciones de correlación pueden ser desarrolladas para unidades específicas en

lugar de usar las ecuaciones de correlación desarrolladas por la EPA. Una vez que las


PÁG. 130

correlaciones se crean, se aplican del mismo modo que como se ha descrito en el

caso de las correlaciones EPA.

Antes de desarrollar las correlaciones para una unidad concreta se recomienda que

sea evaluada la validez de las correlaciones EPA para una unidad de proceso

particular, dado el alto coste de llevara a cabo el proceso de embolsado (bagging).

Esto puede hacerse midiendo alrededor de cuatro velocidades de fuga para un tipo de

equipo concreto en un servicio determinado. Las velocidades de emisión másica

medidas pueden ser comparadas con aquéllas que predicen las ecuaciones EPA. Si

se observa una tendencia consistente (por ejemplo, todos los valores medidos son

menores -o mayores - que los estimados por la correlación EPA), las ecuaciones que

facilita la EPA no puede proporcionar estimaciones de emisión razonables para la

unidad de proceso. Hay una comparación más formal, el test de Wilcoxon, el cual

puede ser llevado a cabo por comparación del logaritmo de la velocidad de emisión

másica medida con el logaritmo de las velocidades estimadas por uso de las

ecuaciones EPA.

En el desarrollo de nuevas correlaciones para unidades específicas debe ser obtenido

un número mínimo de medidas de pares velocidades de fuga- valores medidos. El

Protocolo para Estimación de Emisiones Fugitivas proporciona información detallada

sobre la metodología a seguir. En general, deben ser observadas las siguientes

consideraciones:

• Los componentes de la unidad de proceso deben ser medidos para conocer la

distribución de valores de concentración registrados en la unidad.

• Los datos de emisiones másicas deben ser recogidos de componentes

individuales con medidas distribuidas a lo largo del rango completo.

• Debe ser seleccionada una muestra aleatoria de un mínimo de seis

componentes de cada uno de los rangos siguientes (en ppmv), para ser

embolsados: 1-100; 101-1.000; 1001-10.000; 10.001-100.000. De este modo,

se obtendría un mínimo de 30 parejas velocidades másicas de emisión/

medidas registradas, para estimar la lo largo de todo el rango de medida.

El documento Protocolo proporciona algunas alternativas para desarrollar ecuaciones

de correlación con menos de 30 embolsados. Estas alternativas están basadas en la

experiencia acerca de medidas de velocidades de fuga y desarrollo de correlaciones


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velocidades de emisión másica/medida registrada. Sin embargo, pueden ser usadas

otras estrategias de selección de fuentes si se utilizan otros razonamientos

coherentes.

Las metodologías para generar correlaciones que permitan calcular velocidades de

emisión másica con valores medidos (Lek Rate – Screening Value : LR/SV)con datos

de emisiones másicas y registros de medidas se presentan en Apéndice B del

documento Protocolo. Una vez que las ecuaciones son desarrolladas usando las

metodologías abordadas en Apéndice B, se aplican de la misma manera que como se

describió en el ejemplo para las correlaciones EPA.

9. GARANTÍA DE CALIDAD / PROCEDIMIENTOS DE CONTROL DE CALIDAD El uso consistente de métodos y procedimientos estandarizados es esencial en la

recopilación de inventarios de emisión fiables. La Garantía de Calidad (QA – Quality

Assurance) y el Control de Calidad (QC - Quality Control) de un inventario se lleva a

cabo mediante un conjunto de procedimientos que aseguran la calidad y fiabilidad de

la recogida y análisis de datos. Estos procedimientos incluyen el uso de técnicas de

estimación de emisión apropiadas, simplificaciones razonables, chequeos exactitud/

lógica en modelos informáticos, verificaciones de cálculos, y controles de fiabilidad de

los datos.

Existe bibliografía acerca de estos aspectos, que presenta procedimientos estándar

recomendados para asegurar que los datos de inventario reportados sean completos y

razonablemente exactos.

Como mínimo, el método y los datos usados para estimar emisiones deberían ser

revisados para asegurar exactitud. Adicionalmente, algunos cálculos de muestras

deberían llevarse a cabo para verificar que los cálculos fueron hechos correctamente.

Si alguno de los métodos que requieren toma de medidas o embolsado de datos se

usaran, el diseño de la muestra debería ser revisado para asegurar que todos los tipos

de equipos relevantes fueran muestreados. Además, debería verificarse el tamaño de

las muestras.


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Una medida de la calidad de los inventarios de emisión es la puntuación DARS (Data

Attribute Rating System Scores). El DARS proporciona un ranking numérico para la

actividad de recogida de datos.

CAPÍTULO 5 TIPOS DE COMPONENTES A CONSIDERAR

5. TIPOS DE COMPONENTES A CONSIDERAR

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1. INTRODUCCIÓN En este apartado, describiremos brevemente los tipos de equipos que pueden ser

fuentes de emisiones fugitivas.

Para más información en relación a los equipos principales (compresores, conexiones,

bombas y válvulas), puede acudirse al Anexo II (Tipos de Equipos), donde se

proporciona una información más completa sobre los mismos.

En el Capítulo 9 se detalla cómo debe realizarse la medición de emisiones fugitivas en

los distintos tipos de componentes.

2. TIPOS DE EQUIPOS Los principales tipos de equipos (o tipos de componentes) que pueden ser fuentes de

emisiones fugitivas son:

• Agitadores

• Compresores

• Conexiones

• Finales de línea

• Mecanismos de alivio de presión

• Bombas

• Conexiones de muestreo

• Válvulas

• Otros.

Las auténticas fuentes de fugas asociadas a los equipos como agitadores, compresores y bombas son sus sellos. A continuación se expone una descripción de estos equipos y componentes e información relativa a cómo se produce en ellos las fugas.


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2.1. AGITADORES Se usan para remover o mezclar productos químicos. Comúnmente en los agitadores

pueden usarse cuatro medidas de sellado: empaquetaduras, sellos mecánicos, sellos

hidráulicos y sellos de borde.

Los sellos de empaquetadura consisten en una cámara circular (caja de

empaquetaduras) rellena con unos anillos de un material flexible que se aprietan

fuertemente contra el eje.

Hay muchos tipos de sellos mecánicos, con muchas variaciones respecto al diseño

básico, pero todos constan de una superficie que actúa como sello entre un elemento

estacionario y otro que gira solidario con el eje. También hay muchas variaciones de

sellos mecánicos múltiples.

Existen sellos mecánicos dobles, que se consideran libres de fugas (y por tanto no

requieren control) si cumplen con alguna de estas características:

Barrera de fluido a mayor presión que la cavidad del agitador.

Una barrera de fluido en circuito cerrado, con un mecanismo de control.

Una fina barrera de fluido con un indicador de presión.

Un sello hidráulico se compone de un recipiente anular que contiene un líquido que

está en contacto con el eje del agitador. Aunque es la medida de sellado más simple,

se encuentra limitado para aplicaciones a baja presión y temperatura.

Un sello de borde consiste en un elemento elastómero, no lubricado, que abraza al eje

sometido a la acción de un resorte. Su uso se limita a aplicaciones de baja presión.

Las fugas en los sellos de los agitadores pueden estar provocadas por: una mala

instalación, envejecimiento y deterioro del sello, estrés térmico o por vibraciones.


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2.2. COMPRESORES En las industrias afectadas por la regulación de fugas encontramos compresores

centrífugos y volumétricos, tanto alternativos como rotativos.

Los mecanismos de sellado son similares a los sellos mecánicos y empaquetaduras

de los agitadores.

2.3. CONEXIONES Se usan para unir tramos de tuberías y equipos. Pueden ser: bridas, uniones

atornilladas o enroscadas, tapas de finales de tuberías, etc.

Las bridas son conexiones mediante pernos que llevan una junta de unión a modo de

sello. Normalmente se usan en conductos de más de 2 pulgadas de diámetro. Sus

principales causas de fuga son la mala instalación, el deterioro de la junta y el estrés

térmico y por vibración; también se producen si el material de la junta no es el

adecuado.

El resto de conexiones se usan para diámetros inferiores a 2 pulgadas, y pueden dar

emisiones por envejecimiento de sello y por rotura. También ocurren fugas por mal

ensamblaje, por estrés térmico o por vibraciones en las tuberías o en las uniones.

2.4. FINALES DE LÍNEA Algunas válvulas se instalan de forma que su salida descarga a la atmósfera. Un fallo

en el asiento de la válvula o si esta no está completamente cerrada da lugar a

emisiones a través del final de línea.

Las tapas, obturadores o bridas ciegas colocadas para cerrar un final de línea, también

pueden fugar debido a una instalación inapropiada o por deterioro de la junta o de la

rosca. Debido a que estas fugas son similares a las encontradas en las conexiones, un

final de línea cerrado por una tapa o brida ciega se cuenta como una conexión.


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2.5. MECANISMOS DE ALIVIO DE PRESIÓN Son mecanismos de seguridad, usados comúnmente en la industria química y del

petróleo, para prevenir presiones de operación superiores a la presión de trabajo

permitida por los equipos de proceso. Es importante hacer notar, que las emisiones

debidas al funcionamiento según diseño de estos mecanismos, durante incidentes de

alivio de presión, no se considera fuga. Las fugas en los mecanismos de alivio de

presión ocurren cuando hay escapes estando en posición de cierre; motivados

normalmente por el deterioro de las empaquetaduras y de los sellos.

Los mecanismos más usados son las válvulas de alivio de presión (PRV) o válvulas de

seguridad. Estas válvulas están diseñadas para abrirse cuando se excede su presión

de calibración, produciéndose el “disparo” de la válvula, y para cerrarse cuando se

desciende de dicha presión.

Otro mecanismo de alivio de presión son los discos de ruptura, que algunas veces se

usan aguas arriba de las válvulas de alivio para evitar emisiones durante la operación

normal. Estos discos se rompen cuando se excede la presión de calibración,

permitiendo la despresurización. Por tanto durante operación normal, consideraremos

que los discos de ruptura no tienen emisiones fugitivas. De todas formas, como

precaución, estos discos no están permitidos para pequeños diámetros debido a que

pueden obstaculizar el flujo.

2.6. BOMBAS

Se usan extensamente en la industria del petróleo para el movimiento de líquidos. Las

bombas centrífugas son las más usadas, aunque también nos encontraremos con

bombas de desplazamiento positivo.

Los líquidos impulsados por las bombas pueden fugar por el punto de contacto entre

eje móvil y carcasa. Consecuentemente, las bombas requieren también un sello en

dicho punto; pero hay excepciones. Las bombas de tipo motor encerrado o

encapsulado, de diafragma y electromagnéticas, no necesitan llevar este sello ya que

por sus características se consideran libres de fugas.

Las empaquetaduras y los sellos mecánicos para bombas, son similares en diseño y

aplicación a los de los agitadores. Los sellos de empaquetaduras pueden usarse en


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bombas tanto centrífugas como alternativas, sin embargo, los mecánicos sólo son

aplicables en bombas con un eje rotatorio. Las causas de fuga en los sellos de las

bombas son similares a las que vimos en los agitadores.

2.7. CONEXIONES DE MUESTREO

Son componentes de la línea donde, de forma rutinaria, se toman muestras del fluido

de proceso para propósitos de control de calidad. La conexión de muestreo tiene una

función específica (la de facilitar la toma de muestra) y por tanto formas de emisión

específicas, distintas a las descritas anteriormente. Pueden fugar por un asiento

defectuoso de la válvula que está aguas arriba de la conexión de muestreo, o por que

dicha válvula no se encuentra completamente cerrada. Otra causa frecuente de

emisiones es el lavado de la línea, previo al muestreo, dejando escapar el fluido.

2.8. VÁLVULAS

Después de las conexiones son los componentes más frecuentes en la industria del

petróleo. Las válvulas se encuentran disponibles en multitud de diseños, pero la

mayoría consta de un vástago que opera restringiendo o permitiendo el paso del fluido.

Normalmente este vástago está sellado por una empaquetadura anular para evitar el

escape de fluido a la atmósfera. Las emisiones ocurren cuando se deteriora dicha

empaquetadura, o a través de la brida de unión del cuerpo de la válvula.

Las válvulas de diafragma y las de fuelle tienen emisiones insignificantes, a menos

que haya rotura en el fuelle o en el diafragma.

2.9. OTROS

Pueden darse otros componentes que sean fuentes potenciales de emisiones

fugitivas, pero se encuentran en pequeño número en la industria. Estos componentes

podrían ser: parte de la instrumentación, brazos de carga, venteos, diafragmas,

drenajes, registros, etc.

CAPÍTULO 6 TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS A PROGRAMAS LDAR

6. TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS A PROGRAMAS LDAR

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1. INTRODUCCIÓN En este Capítulo, describiremos las alternativas existentes a la aplicación de un

Programa LDAR. A partir del Capítulo 7 pasamos a describir con detalle los pasos

necesarios para la implantación de este tipo de programas.

2. TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS A LA APLICACIÓN DE UN PROGRAMA LDAR En este capítulo se describen las técnicas existentes para el control de emisiones

fugitivas, incluyendo la aplicabilidad de dichas técnicas y su efectividad. Las técnicas

que se describen aquí para cada tipo de fuente se consideran actuaciones

complementarias a la aplicación de un programa de Inspección y Mantenimiento

LDAR.

Se consideran técnicas complementarias a un programa LDAR, las siguientes:

• Actuaciones sobre el equipamiento (modificaciones y equipos bajos emisiones).

• Técnicas de control / eliminación

2.1. ACTUACIONES SOBRE EL EQUIPAMIENTO

Estas actuaciones se basan en la modificación de los equipos existentes, utilizando

diseños mejorados que provoquen menores fugas.

2.1.1 BOMBAS

Las bombas se usan ampliamente en la industria del petróleo y productos químicos

para el movimiento de líquidos. Las bombas centrífugas son el tipo de bomba más

usado en la industria química, aunque también se utilizan las de desplazamiento positivo o recíprocas. Los productos químicos transferidos por la bomba pueden fugar

en el punto de contacto entre el eje móvil y el cuerpo estacionario (carcasa).

Consecuentemente, todas las bombas, excepto las que no tienen sello, tales como de motor encerrado, magnéticas, y de diafragma, pueden dar lugar a fugas, y por

tanto, requieren un sello en el punto donde el eje penetra en la carcasa para aislar al


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fluido que se impulsa del ambiente. Se muestran algunas de estas bombas al final del

capítulo.

El tipo de bombas sin sello tienen un uso muy restringido, servicios de baja presión y

bajo flujo, y en procesos que manejen líquidos altamente tóxicos o muy caros, y

cuando se hayan hecho todos los esfuerzos por evitar las fugas. Son bastante más

costosas que las bombas convencionales y menos eficaces. Por lo tanto no son el tipo

de bombas que nos encontraremos en una Refinería.

Se usan dos tipos generales de sellos, empaquetaduras y sellos mecánicos. Las

empaquetaduras pueden ser usadas tanto en centrífugas como recíprocas. Una

empaquetadura consiste en una cavidad en el cuerpo de la bomba que se rellena con

material que forma un sello alrededor del eje.

Los sellos mecánicos están limitados en su aplicación a bombas con ejes rotatorios.

Hay muchos tipos de sellos mecánicos, con muchas variaciones respecto al diseño

básico, pero todos constan de una superficie que actúa como sello entre un elemento

estacionario y otro que gira solidario con el eje. También hay muchas variaciones de

sellos mecánicos múltiples.

Existen sellos mecánicos dobles, que consiguen una gran reducción en las

emisiones, además, constan de una barrera de líquido que circula entre ambos sellos

que sirve de refrigerante y da una mayor eficacia al conjunto. Este sello líquido puede

arrastrar producto fugado a través del primer sello mecánico, que se vaporizará en el

depósito del líquido de sellado, pudiendo acabar emitido a la atmósfera. Por tanto para

evitar las emisiones a través del líquido de sellado:

• la presión de la barrera fluida debe ser mayor que la existente a través del

cierre mecánico; o

• usar depósitos del líquido de sellado que venteen a un mecanismo de control.

La reducción de emisiones alcanzable mediante el uso de sellos mecánicos dobles

depende, lógicamente, de la frecuencia de fallo de ambos sellos. Si el fallo se produce

en los dos, el interno y el externo, las emisiones pueden ser importantes.

Puede llevarse un control de la presión en el sello líquido para detectar estos fallos. La

inspección visual de los sellos nos permite detectar fallos en los sellos externos. Una


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vez detectada la anomalía, puede ser necesario parar la bomba para las tareas de

mantenimiento.

El sello mecánico doble tiene una amplia aplicación, sin embargo, en algunas

condiciones se desaconseja su uso. Su máxima temperatura de servicio es

normalmente inferior a 260 ºC, y raramente se usan con éxito en ejes de bombas

alternativas. Tampoco pueden usarse con líquidos de proceso que contengan fangos,

ni sólidos no disueltos.

Los sellos de cartucho de una sola pieza se están convirtiendo en el estándar para

los sellos mecánicos.

2.1.2. VÁLVULAS DE PROCESO

A excepción de las conexiones, las válvulas son el más común y numeroso tipo de

equipo de proceso en las industrias del petróleo y químicas. Las válvulas están

disponibles en varios diseños, y la mayoría contiene un pie de válvula que funciona

restringiendo o permitiendo el flujo de fluido. Habitualmente, el pie está sellado por una

empaquetadura o anillo para prevenir fugas del fluido de proceso a la atmósfera. Las

emisiones de las válvulas ocurren en el pie o zona de empaquetadura del cuerpo de la

válvula, cuando se deteriora o falla ésta o el anillo “o-ring”. También se producen fugas

a través de la brida de unión del cuerpo de la válvula.

Todas las válvulas que funcionan mediante un vástago que mueve el asiento

necesitan el sellado de una empaquetadura. El material más común para el uso de

empaquetaduras se compone de varios tipos de asbestos trenzados que contienen un

lubricante. Otros materiales incluyen grafito, fibras impregnadas de grafito, y

tetrafluoretileno. La elección del material de empaquetadura depende de la aplicación

y configuración de la válvula.

Las empaquetaduras convencionales pueden usarse para un amplio rango de

temperaturas de operación. En alta presión, estas empaquetaduras deben apretarse

bastante para conseguir un buen sellado.

Los anillos de elastómeros (“o-rings”), también se usan para sellar válvulas de

proceso, pero no es aconsejable cuando el movimiento del vástago es deslizante a


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través de la caja de empaquetaduras. Estos sellos se usan raramente en alta presión,

y su resistencia a la temperatura es limitada.

Válvulas sin sello. Las emisiones pueden eliminarse cuando se consigue aislar el

vástago de la válvula del fluido de proceso y, entonces, este tipo de válvulas no

necesitan sellos.

Hay disponibles dos tipos de válvulas sin sello: las de diafragma y las de fuelle. Las

emisiones en estas válvulas son insignificantes, a menos que haya rotura en el fuelle o

en el diafragma.

Las de diafragma aislan el vástago del fluido de proceso mediante un diafragma

flexible de elastómero o metal. La posición del diafragma es regulada por un émbolo

que, a su vez, es controlado por el vástago. El vástago puede funcionar manualmente

o automáticamente mediante actuadores hidráulicos, neumáticos o eléctricos. De esta

forma, el conjunto vástago/pistón empuja al diafragma hacia el fondo de la válvula,

ahogando la circulación del fluido de proceso. Cuando el diafragma alcanza el fondo

de la válvula, se asienta firmemente, constituyendo un sello a prueba de fugas.

Esta configuración está recomendada para fluidos con contenidos en partículas sólidas

y para servicios de media presión. Dependiendo del material del diafragma, pueden

usarse estas válvulas a las temperaturas de hasta 205 ºC y en servicio de ácidos

fuertes. Si se estropea el diafragma, las emisiones serán relativamente grandes.

Las válvulas de diafragma son muy resistentes a la corrosión y se comportan bien

como válvulas de control con un mantenimiento mínimo. Sin embargo, tienen

problemas de diseño asociados a las limitaciones frente a la presión y a la temperatura

del material elastómero usado como diafragma. Luego su uso se limita a operaciones

de media y baja presión.

Las válvulas de fuelle son otra alternativa de diseño para aislar el vástago de la

corriente fluida. En este tipo, lleva un fuelle de metal soldado al disco de la válvula,

aislando el vástago. Estas válvulas pueden diseñarse para resistir altas temperaturas y

presiones, al tiempo que eliminan el problema de las fugas bajo condiciones de

operación superiores a las de las válvulas de diafragma. Por tanto, suelen usarse en

servicios de alta toxicidad y en la industria nuclear. Sólo las hay de globo y de


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compuerta, y debe elegirse cuidadosamente el material del fuelle para prevenir, bajo

condiciones severas, las corrosión en las hendiduras de éste.

Otros datos interesantes a tener en cuenta son los siguientes:

• Las válvulas de vástago no ascendente presentan menor índice de fugas

que las de vástago ascendente.

• Los factores de emisión de las válvulas de compuerta son 30 veces mayores

que los de las válvulas de bola.

• Se estima que las pérdidas de las válvulas de compuerta empaquetadas

con grafito son aproximadamente un 10% de las pérdidas que presentan las

válvulas empaquetadas con asbesto.

2.1.3. COMPRESORES

Los compresores proporcionan la potencia necesaria para transportar gases a través

de la unidad de proceso, del mismo modo que las bombas transportan líquidos. Los

compresores típicamente funcionan con ejes rotatorios o recíprocos. Así, los

mecanismos de sellado para compresores son similares a los de las bombas

(empaquetaduras y sellos mecánicos).

Los compresores generalmente tienen sellos presurizados y las fugas usualmente

desfogan hacia la antorcha. Entre los posibles medios para lograr mejoras se incluye

las cargas vivas en las prensaestopas de los compresores reciprocantes y sellos

mejorados. Los sellos de gas seco representan una nueva tecnología en la cual se

elimina el sistema de aceite de sellos. Las reducciones reportadas en emisiones son

mayores del 50%.


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2.1.4. DISPOSITIVOS DE ALIVIO DE PRESIÓN

Los mecanismos de alivio de presión son dispositivos comúnmente usados en las

industrias química y petrolera para como mecanismos de seguridad, para prevenir

presiones de operación superiores al máximo permitido como presión de trabajo de los

equipos de proceso. Es importante resaltar que no se considera como emisión fugitiva

cuando el mecanismo de alivio de presión trabaja para permitir reducir la presión en

caso de sobrepresión, para que ésta se vea reducida.

Las fugas que tienen lugar en componentes de este tipo se tienen en cuenta cuando

éstas se producen durante una operación normal, estando en posición de cierre (sin

sobrepresión que la obligue a actuar).

El mecanismo más comúnmente conocido es la válvula de alivio de presión (PRV) o

válvulas de seguridad. Las PRV se diseñan para abrir cuando la presión de operación

supera una presión de referencia y vuelve a su estado habitual cuando la presión de

operación ha descendido por debajo de dicha referencia. Otro sistema de alivio de

presión es el disco de ruptura (RD), en el cual no se producen emisiones por fugas.

Los discos están diseñados para mantenerse intactos mientras no se supere una

cierta presión, en cuyo caso el disco se rompe, y es necesario reponerlos.

Por tanto durante operación normal, consideraremos que los discos de ruptura no

tienen emisiones fugitivas. De todas formas, como precaución, estos discos no están

permitidos para pequeños diámetros debido a que pueden obstaculizar el flujo

Las emisiones fugitivas en las válvulas de alivio pueden deberse a fallos en el asiento

de la válvula o en el vástago, a un mal reasiento de la válvula tras el disparo, o a

condiciones de operación oscilantes, cercanas a la presión de disparo; que provocan

frecuentes aperturas. A este último tipo de fallo se le conoce como “simmering”.

Los fabricantes afirman que las válvulas llamadas “o-ring” o de asiento resistente, se

comportan mejor en el reasiento después del disparo que el resto de válvulas. No

obstante esta tecnología puede verse limitada por incompatibilidades con los

materiales o con condiciones de operación. Por ejemplo, no tendrán utilidad frente a

las emisiones debidas a fallos en las superficies del asiento, o frente al “simmering”.


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Aunque los discos de ruptura pueden usarse solos, algunas veces van instalados

aguas arriba de las válvulas de alivio para prevenir las fugas a través del asiento. Esta

combinación requiere ciertos criterios de diseño para evitar riesgos. Por ejemplo,

deben hacerse los cambios apropiados en las conducciones para prevenir atascos de

fragmentos del disco, que puedan dañar la válvula de bloqueo corriente arriba del

disco, para aislarlo y permitir su reposición.

Para seguir protegiendo la instalación de sobrepresiones durante estas operaciones

de mantenimiento, puede usarse un sistema de doble válvula de alivio con una válvula

de tres vías. Esta válvula de tres vías permanecerá abierta hacia una de las dos

combinaciones de disco/ válvula de alivio, mientras se pone en servicio la otra.

Debe instalarse algún sistema para comprobar la integridad del disco. El API aconseja

conectar un indicador de presión, registrador o alarma, en el espacio entre el disco y la

válvula de alivio.

Las válvulas de alivio en las líneas de vapor deben conectarse a sistemas cerrados

que incluyan instalaciones de purgas y quemado en antorcha (flare).

Las válvulas de seguridad en las líneas que contienen líquidos peligrosos o

inflamables deben descargar en sistemas cerrados.

2.1.5. CONEXIONES Y BRIDAS

Son usados para unir tramos de conducciones y equipos. Se utilizan en donde las

tuberías u otros equipos (tales como válvulas, depósitos, bombas, e intercambiadores

de calor), requieren aislamiento o desmontajes.

Las bridas son conexiones atornilladas y selladas con junta, normalmente usadas para

tuberías con diámetros superiores a 2 pulgadas. Las causas principales de fuga de

una brida son por deficiente aislamiento, deficiente instalación, envejecimiento y

deterioro del sello, y tensiones térmicas (estrés o fatiga térmica). Las bridas pueden

producir fugas si se elige un material para la junta inapropiado.

Las conexiones roscadas se realizan por ejecución de una rosca sobre el exterior o

interior de la tubería al final de un tramo (macho o hembra). Se utiliza normalmente


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este tipo de conexiones para diámetros inferiores a 2 pulgadas. Los sellos para

conexiones roscadas están compuestos por un material aplicado a la rosca macho

antes de proceder con la unión. El sello debe ser un polímero en formato cinta

adhesiva, pasta para aplicar con brocha, u otros medios extendidos sobre la zona que

actúen como pegamento en la junta. Estos sellos necesitan reemplazarse cada vez

que la junta se rompa. Las emisiones pueden ocurrir por rotura o envejecimiento del

sello. También se producen como resultado de un deficiente ensamblado o aplicación

del sello, por vibraciones en las tuberías o por tensiones térmicas sobre las

conducciones y uniones.

Las emisiones procedentes de conexiones pueden controlarse mediante un

mantenimiento regular. Las fugas potenciales se eliminarán reemplazando las juntas o

el material de sellado. Debido a que la mayoría de las conexiones no pueden aislarse

para su mantenimiento o ser reemplazadas durante la operación de la planta,

cualquier tarea de mantenimiento ha de realizarse en las paradas.

En los casos en los que las conexiones no son necesarias para realizar modificaciones

en el proceso o para retirar periódicamente algún equipo, podemos eliminar sus

emisiones soldándolas.

2.1.6. AGITADORES

Son usados en la industria química para mezclar y remover productos. Se usan

generalmente cuatro diseños en agitadores: sellos de empaquetadura, sellos

mecánicos, sellos hidráulicos y sellos de borde. Los primeros son similares en diseño y

aplicación a los usados en bombas. Por su parte, y aunque es el más simple de los

sellos de eje, los sellos hidráulicos están limitados a aplicaciones de baja temperatura

y presión.

Existen sellos mecánicos dobles, que se consideran libres de fugas (y por tanto no

requieren control) si cumplen con alguna de estas características:

Barrera de fluido a mayor presión que la cavidad del agitador.

Una barrera de fluido en circuito cerrado, con un mecanismo de control.

Una fina barrera de fluido con un indicador de presión.


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Un sello hidráulico se compone de un recipiente anular que contiene un líquido que

está en contacto con el eje del agitador. Aunque es la medida de sellado más simple,

se encuentra limitado para aplicaciones a baja presión y temperatura.

Un sello de borde consiste en un elemento elastómero, no lubricado, que abraza al eje

sometido a la acción de un resorte. Su uso se limita a aplicaciones de baja presión.

Las fugas en los sellos de los agitadores pueden estar provocadas por: una mala

instalación, envejecimiento y deterioro del sello, estrés térmico o por vibraciones.

2.1.7. FINALES DE LÍNEA

Algunas válvulas se instalan en un sistema tal que funcionan con la línea abierta a la

atmósfera. Un fallo en el asiento de la válvula o un cierre incompleto daría como

resultado una fuga a través de este fin de línea.

Las emisiones en los finales de línea se deben a fugas a través del asiento de la

válvula colocada corriente arriba. Estas emisiones pueden controlarse instalándole una

tapa, un obturador, un enchufe, una brida ciega o una segunda válvula. Así la eficacia

de control sería del 100%.

Debido a que estas fugas son similares a las encontradas en las conexiones, un final

de línea cerrado por una tapa o brida ciega se cuenta como una conexión.

En el caso de la instalación de una segunda válvula, la que se encuentre corriente

arriba deberá cerrarse primero, después del uso del final de línea, para evitar atrapar

fluido entre ambas válvulas.


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2.1.8. CONEXIONES DE MUESTREO

Son usadas para obtener muestras del proceso de forma rutinaria. Las emisiones

ocurren como resultado de purgar la línea para obtener una muestra representativa del

fluido de proceso. Aproximadamente el 25% de los finales de línea se usan como

conexiones de muestreo.

La conexión de muestreo tiene una función específica (la de facilitar la toma de

muestra) y por tanto formas de emisión específicas, distintas a las descritas

anteriormente. Pueden fugar por un asiento defectuoso de la válvula que está aguas

arriba de la conexión de muestreo, o por que dicha válvula no se encuentra

completamente cerrada. Otra causa frecuente de emisiones es el lavado de la línea,

previo al muestreo, dejando escapar el fluido

Podemos reducir las emisiones usando un sistema de muestreo cerrado o vertiendo la

purga a un mecanismo de control.

El sistema de muestreo cerrado está diseñado para devolver la purga al proceso en un

punto de presión más baja. Puede usarse una válvula de ahogo u otro mecanismo

para provocar la caída de presión en el “loop” de muestreo. Este sistema tiene una

eficacia de control del 100% para las emisiones debidas al uso de la conexión de

muestreo.

La purga de fluido puede conducirse también a un mecanismo de control tipo

incinerador, en cuyo caso su eficacia dependerá de la eficacia de combustión del

incinerador.

Debido a la caída de presión requerida en el sistema de muestreo cerrado, no es

aconsejable su uso en baja presión ni en tanques de almacenamiento.

2.1.9. INSTRUMENTACIÓN

Los equipos a los que se reducen los sistemas de instrumentación, en cuanto a

emisiones se refiere, son principalmente válvulas y conexiones, aunque pueden darse


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otros. Para el propósito de identificación, sólo las válvulas de menos de 12,7 mm, y las

conexiones de menos de 19 mm se consideran sistemas de instrumentación.

Las emisiones resultantes de estos componentes del sistema de instrumentación, se

controlan igual que los componentes del mismo tipo del resto de la instalación.

2.1.10. RECIPIENTES DE ACUMULACIÓN DE PRODUCTO O BOTELLONES

Dan lugar a emisiones de COV cuando se ventean a la atmósfera directamente o a

través de un sistema de evacuación. El control de estas emisiones requiere la captura

y transporte de estos COV a través de un sistema de venteo cerrado a un mecanismo

de control.

2.1.11. OTROS

Pueden darse otros componentes que sean fuentes potenciales de emisiones

fugitivas, pero se encuentran en pequeño número en la industria. Estos componentes

podrían ser: brazos de carga, venteos, diafragmas, drenajes, registros, etc.

2.3. MÉTODOS COMPLEMENTARIOS DE CONTROL / ELIMINACIÓN

2.3.1. SISTEMAS DE VENTEO CERRADOS Y MECANISMOS DE CONTROL

Un sistema de venteo cerrado es una modificación típica para bombas, compresores, y

sistemas de alivio de presión. Este método captura las fugas de vapor y las traspasa a

un mecanismo de control. La eficiencia de control de un sistema de venteo cerrado

depende de la eficiencia del sistema de transporte de vapor y de la eficiencia del

mecanismo de control. Un sistema de venteo cerrado puede ser instalado en un

componente concreto o en un grupo de estos equipos.

No es practicable esta técnica para reducir las emisiones de toda una unidad de

proceso, debido al inmenso número de válvulas, conexiones y finales de línea que

contiene. Por tanto, un sistema de venteo cerrado puede usarse para controlar a un


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número limitado de componentes, que puedan encerrarse y mantenerse a una presión

negativa para ventear sus emisiones a un mecanismo de control.

Para bombas, compresores, agitadores, y botellones, este sistema requiere algún

mecanismo de inducción del flujo para transportar las emisiones desde el área del

sello del equipo hasta el mecanismo de control. El área del sello debe estar encerrada

para recoger las emisiones, y mediante un eyector de vacío o un compresor

transportaremos estos vapores.

De cualquier modo, algunos de estos equipos necesitan frecuentes inspecciones

visuales y ajustes mecánicos en el área del sello. También puede darse lugar a

condiciones explosivas si usamos un sistema de venteo cerrado, por tanto, está

limitado su uso para alguno equipos.

2.3.2. MECANISMOS DE CONTROL POR COMBUSTIÓN

Son mecanismos para controlar las emisiones de COV recogidas en el sistema de

venteo cerrado, e incluyen: incineradores, calderas, hornos, y antorchas.

Los incineradores, calderas y hornos son capaces de alcanzar más del 95% de

eficiencia de combustión, dependiendo de los parámetros individuales de la

combustión y de la corriente de venteo a controlar.

Las antorchas se usan comúnmente en las instalaciones, pero su aplicación es

limitada para controlar el bajo caudal y la baja concentración de las corrientes

procedentes de fugas.

2.3.3. SISTEMAS DE RECUPERACIÓN DE VAPORES

Estos sistemas recogen los COV sin destruirlos. Ejemplos de estos sistemas son

condensadores, absorbedores y adsorbedores.

Requieren un diseño y operación cuidadosos, que depende de las especies de COV a

las que se enfrenten.


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3. TÉCNICAS COMPLEMENTARIAS - EFICIENCIAS DE CONTROL

Las actuaciones complementarias a un programa LDAR que pueden ser usadas para

cada tipo de equipo se resumen en la siguiente tabla, junto a sus correspondientes

eficiencias de control de la emisión.

Tipo de Equipo Modificación Eficacia de

Control Aproximada

(%)

Diseño sin sello 100 (b)

Sistema de venteo cerrado 90 (b) Bombas Sello mecánico doble con barrera fluida a mayor presión que el fluido bombeado 100

Válvulas Diseño sin sello 100 (a)

Sistema de venteo cerrado 90 (b) Compresores Sello mecánico doble con barrera fluida a presión

superior que la del líquido bombeado 100

Válvulas Alivio Presión Sistema de venteo cerrado c

Conjunción con disco de ruptura 100

Conexiones Soldarlas entre ellas 100

Finales de línea Cegar, Utilización de tapaderas y tapones, o segunda válvula 100

Conexiones Muestreo Muestreo en bucle cerrado 100

(a) Los equipos sin sello pueden constituir una fuente de mayor emisión en caso de fallo en el equipo.

(b) La eficiencia de un sistema de venteo cerrado depende del porcentaje de vapores recogidos y la eficiencia del control al cual dichos vapores son transferidos.

(c) La eficiencia del control de los sistemas de venteo cerrados instalados en un sistema de alivio de presión puede ser menor que en caso de instalarse en otros equipos puesto que éstos son diseñados para manejar tanto volúmenes altos y bajos de vapor.


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Bomba de diafragma Bomba electromagnética

Bomba de diafragma de acción mecánica

Bomba de motor encerrado

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