evaluaciÓn del impacto ambiental al aire asociado …
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EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL AL AIRE ASOCIADO A LA PRODUCCIÓN DE RESINAS DE PVC Y PP, PARA UN CASO DE ESTUDIO
COLOMBIANO
MARIA TERESA GALÉ ZABALETA KEISSY MARGARITA PAREDES MORELOS
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL CARTAGENA FACULTAD DE INGENIERÍA, ARTES Y DISEÑO
PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA CARTAGENA DE INDIAS D. T. Y C.
DE 2014
EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL AL AIRE ASOCIADO A LA PRODUCCIÓN DE RESINAS DE PVC Y PP, PARA UN CASO DE ESTUDIO
COLOMBIANO
MARIA TERESA GALE ZABALETA KEISSY MARGARITA PAREDES MORELOS
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero Químico.
DIRECTORA
SONIA LILIANA GOMEZ PRADA Ingeniera de Alimentos
UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA SECCIONAL CARTAGENA
FACULTAD DE INGENIERÍA, ARTES Y DISEÑO PROGRAMA DE INGENIERÍA QUÍMICA
CARTAGENA DE INDISAS D. T. Y C. DE 2014
I
HOJA DE ACEPTACION
Jurado 1 ________________________________________
Jurado 2 ________________________________________
Jurado 3 ________________________________________
NOTAS:
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
_________________________________________________________________________
Cartagena de Indias, 2014
II
AGRADECIMIENTOS
Primeramente agradecemos a Dios, que es el motor impulsor de nuestros sueños, ya que
por medio de Él, ha sido posible culminar con este proyecto.
Agradecemos a nuestra directora, Sonia Liliana Gómez Prada, que nos ha instruido y
ayudado en todo este camino.
Por último queremos agradecer a todos aquellos profesores de la Universidad de San
Buenaventura que contribuyeron con nuestra formación académica.
III
DEDICATORIAS
Antes de escribir mi dedicatoria quisiera agradecerle primeramente a Dios por
permitirnos culminar esta experiencia de manera satisfactoria y nunca abandonarnos en
el camino incluso en los momentos más difíciles.
Este gran logro se lo dedico especialmente a mis padres, Deisy Morelos Días y Fermín
Paredes Pertuz, pues sin su ayuda y apoyo tal vez no hubiera podido llegar tan lejos,
aunque uno de ellos ya no esté físicamente conmigo sé que donde este me sigue dando su
fuerza y aliento para seguir con mis sueños y metas.
A mis hermanos keilly Paredes Morelos y Kervin Paredes Morelos, quienes también de
forma indirecta o directa contribuyeron a mi formación académica así como también a la
culminación de este proyecto.
A mis amigos y familiares que siempre estuvieron dándome ánimos, aun cuando todo
parecía imposible y el camino se tornó nublado.
Keissy Margarita Paredes Morelos
IV
Este proyecto de grado va dedicado principalmente a mi familia; no sin antes agradecerle
infinitamente a Dios por su ayuda y misericordia, ya que sin Él nada de esto hubiese sido
posible.
Va dedicado a mis padres, Aura Elena Zabaleta Salas y Jesús DarinelGalé Navarro, que
con su amor, apoyo, y perseverancia me dan fuerzas para siempre tener presente que todo
lo que uno se proponga en esta vida, se logra. Dedicado a ellos que sin duda alguna, me
han dejado la mayor herencia de todas: la educación.
A mi hermano, Jesús David Galé y a mi abuela Josefa Polanco, amigos y demás
familiares, que han sido de gran apoyo para la culminación de los muchos sueños que
tengo presente.
A Julis Orozco Marrugo, y Keissy Paredes Morelos, que han sido mis amigas en los
tiempos amargos y dulces de estos años de estudios. Muchas gracias por soportarme.
Y por último a todos mis compañeros y profesores, que han estado conmigo compartiendo
buenos momentos y ayudando con mi formación académica.
“Todo parece imposible hasta que se hace.”
Nelson Mandela.
María Teresa Galé Zabaleta
V
CONTENIDO
INTRODUCCION 1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 1 1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 1 1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA 3
1.3 JUSTIFICACION 3 1.4 OBJETIVOS 5 1.4.1 Objetivo general 5 1.4.2 Objetivos específicos 5 2 MARCOS DE REFENCIAS 6 2.1 ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS 6 2.2 MARCO TEORICO 11 2.2.1 Polipropileno 12 2.2.2 Cloruro de Polivinilo 15 2.2.3 Calderas Industriales 18 2.2.4 Evaluación de emisiones a partir de medida/
cálculo/estimación 24
2.2.4.1 Según lo Medido 24 2.2.4.2 Según lo Calculado 25 2.2.4.3 Según lo Estimado 26 2.2.5 Metodologías básicas de estimación de emisiones 26 2.2.6 Muestreo en la fuente 26 2.2.7 Factores de emisión 27 2.2.8 Balances de materia 28 2.3 MARCO LEGAL 29 2.4 MARCO CONCEPTUAL 32 3 DISEÑO METODOLOGICO 34 3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN 34 3.2 ENFOQUE ADOPTADO 35 3.3 DISEÑO ADOPTADO 36 3.4 POBLACIÓN Y MUESTRA 36 3.5 TÉCNICAS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS 36 3.3.1 Fuentes primaria 36 3.3.2 Fuentes secundarias 37 3.6 HIPOTESIS 37 3.7 VARIABLES 37 3.8 OPERACIONALIZACION DE VARIABLES 38 3.9 PROCESAMIENTO O MODELO PARA EL ANÁLISIS DE
DATOS 39
4 . ANALISIS DE RESULTADOS 40 4.1 Emisiones de las fuentes fijas a nivel puntual o de chimenea 40 4.2 Estimación de emisiones en fuentes fijas a nivel puntual o de
chimenea 44
4.2.1 Estimación de Óxidos de Nitrógenos según lo MEDIDIO 44 4.2.2 Emisiones atmosféricas según lo CALCULADO 48
VI
4.2.3 Estimación de Emisiones atmosféricas según para el CO2
50
4.2.4 Estimación de Emisiones atmosféricas según lo CALCULADO para material particulado.
52
4.3. Comparación de técnicas de estimaciones (Medido y Calculado)
53
5 CONCLUSIONES 55 6 RECOMENDACIONES 56 REFERENCIAS 57 ANEXOS 61
VII
LISTA DE FIGURAS
Pág.
Figura 1 Estructuras semi-cristalinas ordenadas 14
Figura 2 Diagrama de proceso Novolen, de obtención de resinas de polipropileno.
15
Figura 3 Diagrama de obtención de resinas de PVC. 17
Figura 4 Caldera pirotubular 19
Figura 5 Caldera acuatubular 20
Figura 6 Sistema de cogeneracion 21
Figura 7 Niveles de inventarios de emisiones en fuente fija o puntuales.
23
Figura 8 Técnicas de aplicación para las estimaciones de emisiones atmosféricas
24
Figura 9 Algoritmo de metodología para cálculos de emisión por punto de generación del contaminante, el tipo de equipo, contaminante que controla y eficiencia del equipo.
29
Figura 10 Estándares de emisión admisibles en (mg/m3), según la Resolución 909 de 200. Articulo7, 14 y 15
31
Figura 11 Reporte Concentraciones de óxidos de nitrógeno PP. 43
Figura 12 Reporte Concentraciones de óxidos de nitrógeno PVC. 43
Figura 13 Resultados de emisiones de NOx por años (2011,2012 y 2013) para las resinas de PP.
46
Figura 14 Estimación atmosférica de los óxidos de nitrógenos para el PP, durante los años 2011, 2012 y 2012.
47
Figura 15 Estimación atmosférica de los óxidos de nitrógenos para el PVC, durante los años 2012, 2013 y 2014
48
Figura 16 Resultados de emisiones de NOx según lo CALCULADO. 50
Figura 17 Estimaciones por años de CO2 para ambos procesos. 51
Figura 18 Estimación de emisiones de CO2 para ambas empresas 52
VIII
Figura 19 Estimación de emisiones de material particulado (MP y MP10) para ambas empresas
53
Figura 20 Estimación de emisiones según lo medido y lo calculado para NOx
54
Pág.
IX
LISTA DE TABLAS
Pág.
Tabla1 Propiedades físicas del Polipropileno. 13
Tabla 2 Propiedades del policloruro de vinilo (PVC). 16
Tabla 3 Operacionalización de variables. 38
Tabla 4 Datos de las composiciones de los gases de combustión, para la realización de las estimaciones de emisiones según lo MEDIDO, al proceso de resinas de PP.
40
Tabla 5 Datos de las composiciones de los gases de combustión, para la realización de las estimaciones de emisiones según lo MEDIDO, al proceso de resinas de PVC.
41
Tabla 6 Datos de los factores de emisión, para la realización de las estimaciones de emisiones según lo CALCULADO
44
Tabla 7 Estimaciones de emisiones de NOxsegún loMEDIDO, al proceso de resinas de PP y PVC.
45
Tabla 8 Resultados de estimaciones de emisiones para los contaminantes de combustión según lo CALCULADO
49
X
ANEXOS
Pág.
ANEXO A FORMATO DE LOS DATOS CONFIDENCIALES PARA EL PROCESO DE RESINAS DE PP
61
ANEXO B MARCO LEGAL 62
XI
INTRODUCION
La contaminación atmosférica ha crecido significativamente a lo largo de las
últimas décadas. La exigencia de un aire limpio y puro, proviene de la creciente
preocupación por los problemas de contaminación atmosféricos originados como
consecuencia de la evolución de la tecnología moderna y la previsión de que las
cada vez mayores emisiones de contaminantes a la atmósfera alteren el equilibrio
natural existente entre los distintos ecosistemas.
Una de las funciones más importantes que realiza la atmósfera es proteger a los
seres vivos de los efectos nocivos de las radiaciones solares ultravioleta. La Tierra
recibe todo un amplio espectro de radiaciones procedentes del Sol, que
terminarían con toda forma posible de vida sobre su superficie de no ser por el
ozono y el oxígeno de la atmósfera, que actúan como un filtro absorbiendo parte
de las radiaciones ultravioleta.
En la mayoría de los países industrializados se han establecido valores máximos
de concentración admisible, para los contaminantes atmosféricos más
característicos. Estos valores se han fijado a partir de estudios teóricos y prácticos
de los efectos que sobre la salud tiene la contaminación al nivel actual y los que
puede alcanzar en el futuro. Los efectos se basan principalmente en el examen de
factores epidemiológicos.
Uno de los métodos utilizados para evaluar esta contaminación consiste en
realizar un inventario de emisiones, que no es más que un conjunto de datos que
se caracterizan y se consolidan mediante la sumatoria de emisiones de
contaminantes atmosféricos, de acuerdo con el tipo de fuente y cantidad de
contaminantes emitidos en un área geográfica y en un intervalo de tiempo
determinado. Estos estudios son importantes porque permiten establecer
las tendencias de las emisiones atmosféricas y proveer información detallada que
permitan fijar objetivos prácticos de reducción de contaminantes.
Este trabajo de grado consta de la realización de estimaciones atmosféricas,
utilizando técnicas de emisiones como lo medido y lo calculado, para la producción
de resinas de PVC y PP pertenecientes al sector plástico.
1
EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL AL AIRE ASOCIADO A LA PRODUCCIÓN DE RESINAS DE PVC Y POLIPROPILENO, PARA UN CASO
DE ESTUDIO COLOMBIANO
1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
1.1 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El incremento de la contaminación ocasionado por las emisiones provenientes del sector industrial, cada vez está generando más impactos sobre el ambiente. La sociedad actual consume sus recursos naturales a un ritmo que puede amenazar su existencia; genera residuos sólidos y gaseosos que los ecosistemas naturales no pueden absorber sin quedar afectados, y como consecuencia se producen contextos de desequilibrio entre las generaciones actuales e incertidumbre para las generaciones futuras.1 Las mediciones, los cálculos y las estimaciones, son herramientas empleadas para evaluar las emisiones al aire procedentes de un producto, proceso, servicio o actividad, de una empresa expresada en Kg/años. En la actualidad un tipo de contaminante, es el proveniente por los plásticos, estos son una parte importante de los residuos sólidos urbanos (RSU), ya que, se utilizan en la vida cotidiana en una serie de aplicaciones, desde invernaderos, acolchados, recubrimientos, cables para embalaje, films, tapas, bolsas, botellas y envases, esto es según Al-Salem et al., 2009. La cantidad total de residuos plásticos está aumentando cada año; por lo tanto, el tratamiento de los desechos de plástico se convierte en un problema grave. 2 Los polímeros termoplásticos pueden tener muchas aplicaciones3,dentro de los termoplásticos comerciales comprenden el policloruro de vinilo (PVC), poliolefinas (polietileno, polipropileno, y sus mezclas), y poliestireno (PS). Más del 75% de todos los plásticos que se utilizan en aplicaciones de dispositivos médicos usan termoplásticos comerciales. 4 Según estudios realizados por el Centro de Ecología y Toxicología de la Industria Química Europea (ECETOC), la producción de PVC se realiza sin riesgos para el medio ambiente y que el desarrollo de tecnologías y búsqueda de sus aplicaciones no ha tenido pausa, llegando a tener en nuestros días una producción de 25
1 Desarrollo sostenible. [en línea]. Disponible en:
http://libro.sostenibilidad.icai.upcomillas.es/referencias/0.%20Comunitarios/Introduccion_desarrollo_sostenible.
pdf. El día 02/08/2013. 2SAFAVIA. SM, MASOUMIA. H., MIRIAN S.S, TABRIZCHI M, Sorting of polypropylene resins by color in MSW
using visible reflectance spectroscopy a Department of Mechanical Engineering, IUT – Isfahan University of
Technology, Isfahan, Iran , Department of Chemistry, IUT – Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran 3 VAN DE VELDE. K, KIEKENS. P. Thermoplastic polymers: overview of several properties and their
consequences in flax fibre reinforced composites, Department of Textiles, Ghent University, Technologie park
9, B-9052 Zwijnaarde, Belgium Received 30 December 2000, Accepted 19 February 2001, Available online 6
September 2001. 4VINNY R. SASTRI, CommodityThermoplastics: PolyvinylChloride, Polyolefins, and Polystyrene Disponible en
línea 05 de diciembre 2013
2
millones de ton.5 Sin embargo, en los procesos productivos se generan impactos sobre el ambiente, en donde la legislación y las actuaciones medioambientales ponen cada vez más énfasis en la eliminación de contaminantes orgánicos no deseados en aire. Los compuestos orgánicos volátiles pueden actuar como contaminantes químicos y representar un riesgo ambiental para la salud pública.6 Razón por la cual, en los diferentes países existen organizaciones y/o establecimientos que hacen cumplir a las diferentes empresas del sector productivo realizar controles de las mediciones de gases de chimeneas, emisiones de NOx, SOx, COx; todo esto con el fin de propiciar a la conservación de la sostenibilidad del ambiente. En Colombia el departamento controlador ambiental es el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, encargado de orientar y regular el ordenamiento ambiental del territorio y de definir las normas que se sujetarán a la recuperación, conservación, protección, ordenamiento, manejo, uso y aprovechamiento sostenible de los recursos naturales renovables y del ambiente, a fin de asegurar el desarrollo sostenible, sin perjuicio de las funciones asignadas a otros sectores.7 Por tal motivo es importante que el sector productivo realice estudios periódicos del efecto medioambiental que causan sus procesos. El Departamento de Medio Ambiente y Ordenación del Territorio del Gobierno Vasco, realizó una Guía Técnica para la Medición, Estimación y Cálculo de las Emisiones al Aire, como una herramienta de carácter práctico, para que las empresas y entidades del sector agroalimentario puedan identificar los parámetros contaminantes, sus características y sus métodos de medición, estimación y cálculo. Según esta guía técnica los datos de emisiones deberán ir identificados con las letras M (medido), C(calculado) o E (estimado), las cuales indican su método de determinación, expresados enkg/año8. Teniendo en cuenta lo anterior se consultaron las mediciones de estudio isocinético para una empresa uno, productora de polipropileno y una empresa dos, productora de PVC, a partir de los cuales se realizaron cálculos y estimaciones que permitan cuantificar el impacto ambiental asociado a diferentes etapas de la producción de PVC y polipropileno, lo cual permitió tener una proyección a largo plazo para tomar decisiones con respecto a las acciones que deben ser previstas para disminuir las emisiones. A partir de las situaciones anteriormente descritas, se pretende en la presente tesis de grado medir los impactos ambientales al aire mediante la cuantificación
5Policloruro de vinilo (PVC). [en línea]. Disponible en: http://www.textoscientificos.com/polimeros/pvc. El día
03/02/2014. 6 PURIFICACIÓN DE GASES POR FOTOCATÁLISIS HETEROGENEA: ESTADO DEL ARTE [En línea].
Disponible en: http://www.cnea.gov.ar/xxi/ambiental/cyted/07cap02.pdf El día 03/02/2014. 7MINISTERIO DE MEDIO AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL.
8Guía Técnica para la Medición, Estimación y Cálculo de las Emisiones al Aire. Real Decreto 508/2007, de 20
de abril y Reglamento EPRTR. Sector Agroalimentario y ganadero
3
de las emisiones por fuentes fijas puntuales, de los procesos de producción de resinas de PVC y polipropileno, para casos de estudios colombiano. Seutilizola herramienta de inventario de emisiones que consiste en realizar cálculos y estimaciones a las emisiones al aire a partir de los datos reales obtenidos durante las mediciones reportados en los estudios isocinéticos. De ahí que, el presente proyecto tenga como objetivo principal la realización de cálculos, y estimaciones a las emisiones al aire generadas en la producción de resinas de polipropileno y PVC, que permita evaluar la calidad del aire y cuantificarlas emisiones emitidas por parte del sector plástico haciendo las debidas comparaciones con la norma de calidad del aire Colombiana. 1.2 FORMULACION DEL PROBLEMA ¿Cómo Implementar la herramienta de evaluación ambiental de cálculo y estimación de las emisiones al aire, en el proceso de obtención de resinas de polipropileno (PP) y policloruro de vinilo (PVC), para un caso de estudio colombiano? 1.3 JUSTIFICACION El crecimiento poblacional es un factor que acelera la producción industrial, debido a que este sector se ve comprometido a suplir las necesidades que la población demanda. Cada día el requerimiento de ciertos productos o insumos necesitan de mayor materia prima y mayor gasto energético. Sin embargo la producción de estos no garantiza que sea de manera sostenible y que ayude a la preservación del ambiente. Lo que ocasiona que el sector industrial se convierta en una fuente de contaminación. Por esta razón es necesario buscar fuentes alternativas que ayuden a disminuir las necesidades de las personas, mediante el uso de recursos que sean más amigables con el medio ambiente, así como la adaptación de procesos ya existentes a métodos más limpios de producción, que utilicen materias primas diferentes o recicladas. Lo anterior con el propósito de aprovechar los recursos con los que se cuenta y no seguir contaminado el medio, al igual que se estimula a la investigación y al empleo de nuevas tecnologías cuyo impacto ambiental sea mínimo y poco perjudicial para las personas. En los últimos años, productos como el cloruro de polivinilo (PVC), el polipropileno, el poliestireno, las resinas PET, la caprolactama, y las fibras poliestéricas y el negro de humo se constituyen en los principales rubros de exportación. Gran partede este empuje exportador se debe al aprovechamiento de las preferencias arancelarias otorgadas en acuerdos comerciales a Colombia9.
El PVC es un polímero versátil y por eso puede ser utilizado en una gran variedad de productos con diferentes características y propiedades. Está presente en la
9 Petroquímica, Plásticos y Fibras Sintéticas. [En línea]. Disponible en:
https://www.dnp.gov.co/Portals/0/archivos/documentos/DDE/Plasticos.pdf.
4
construcción civil, como tubos, conexiones, marcos de puertas y ventanas, revestimientos y recubrimientos. Por sí sólo es el más inestable de todos, pero al agregarle aditivos se vuelve muy versátil para ser transformado en diferentes procesos. Extrusión, extrusión soplo, calandreo, inyección e inyección soplo10.Debido a sus múltiples aplicaciones y propiedades el PVC se ha convertido en una de las resinas termoplásticas más utilizadas y comercializadas.
El polipropileno es un plástico derivado del propeno, puede ser moldeado usando calor, así como el polietileno y el PVC. El polipropileno también está muy presente en el día a día por tener un amplio uso y varias aplicaciones, como por ejemplo, embalajes para alimentos, electrodomésticos, tapas para bebidas, baldes, películas, fibras, componentes automovilísticos, no-tejido, vasos desechables, etc.11.Lo que hace atractivo al polipropileno es su combinación de propiedades, la gran resistencia que tiene al calor, así como su dureza generada por las zonas cristalinas, sin contar su gran versatilidad para poder formar nuevos compuestos de diferentes formas. Además económicamente resulta en extremo favorable para las industrias, el monómero es de bajo costo, obtenible por varios métodos. El conjunto de estas características simplemente hace al polipropileno un producto muy utilizado en la industria y que continúa mejorando.
Teniendo en cuenta lo anterior, el presente es un proyecto en el que se realizará una estimación y cálculo a partir de un estudio isocinético de las emisiones gaseosas generadas en la producción de resinas de PVC y polipropileno, y de esta manera evaluar el impacto ambiental en ambos procesos de producción de resinas termoplásticas, con el fin de reportar las etapas del proceso que son determinantes. De igual manera, se realizará una revisión del estado del arte y el cumplimiento por parte del sector industrial a la normativa de emisiones al aire permitidas, así como también se determinara el porcentaje de contaminación en la producción de dichas resinas y su incidencia en el problema ambiental de la ciudad. Lo anterior teniendo presente que la Universidad de San Buenaventura considera fundamentales en su acción, la búsqueda constante de la verdad, la actividad creadora, el análisis serio y objetivo de la realidad, el rigor científico y el valor intrínseco de la ciencia y de la investigación, así como el examen crítico de los conocimientos y la aplicación de los mismos al desarrollo de la comunidad.
El desarrollo del proyecto, teniendo en cuenta el ámbito investigativo, es importante debido a que si se toma desde el punto de vista formativo fomenta la interdisciplinariedad y la transdisciplinariedad, incorporando en las actividades de formación procesos que permiten desarrollar actitudes, capacidades y operaciones intelectuales para inferir, deducir y elaborar conceptos12. También se contempla la necesidad actual de desarrollar implementar proyectos e investigaciones que fomenten el desarrollo sostenible y que permitan proponer mejoras en la satisfacción de las necesidades actuales sin comprometer los recursos, teniendo en cuenta 3 ámbitos: ecológico, económico y social.
10
BRASKEM S.A. III Pólo petroquímico. Resinas de PVC. [En línea]. Disponible en:http://www.braskem.com.br/. 11
Ibíd. 12
Proyecto Educativo Bonaventuriano. PEB, p.162.
5
Los beneficiarios del desarrollo de este proyecto son las empresas dedicadas a la producción de resinas de polipropileno y de PVC, pues este estudio les permiteidentificar las posibles emisiones provenientes de fugas u otros problemas relacionados, como lo es la conservación del medio ambiente .Como también beneficia a las entidades públicas encargada de realizar estudios ambientales en la ciudad debido a que la información que se pudo obtener sirve como referencia en la tarea de minimizar las emisiones y los impactos ambientales que puedan generarse.
Este proyecto es viable debido a que se cuenta con las herramientas necesarias para llevarlo a cabo, como lo son las bases de datos con las que dispone la Universidad de San Buenaventura, de las cuales se extraerá la información necesaria; también se cuenta con la información de los estudios isocinéticos referentes a las mediciones de las emisiones al aire en la producción de resinas de PVC y polipropileno.
1.4 OBJETIVOS
1.4.1 Objetivo general Realizar cálculos y estimaciones a partir de mediciones de emisiones al aire, como herramienta de evaluación del impacto ambiental al aire, generadas por fuentes fijas en el proceso de producción de resinas de PP y PVC para un caso de estudio colombiano. 1.4.2 objetivos específicos Realizar una revisión del estado del arte sobre el uso de la Herramienta de medición, estimación y cálculo, para realizar evaluaciones ambientales.
Evaluar el impacto ambiental ocasionado por la producción de resinas de PVC y polipropileno, mediante las emisiones permitidas de NOx y gases de combustión.
Elaborar análisis de estudios isocinéticos de los procesos de producción de PVC y PP.
Comparar el nivel de emisiónocasionado por la producción de resina de PVC y PP en cada una de las plantas de procesos.
Determinar el año de mayor emisión de óxidos de nitrógenos,para cada objeto de estudio, que constituya el mayor riesgo para el deterioro de la calidad del aire.
Identificar el método que mejor se ajuste a la realidad de las emisiones de contaminantes atmosférico, para cada proceso productivo.
6
2 MARCOS DE REFENCIAS
2.1ANTECEDENTES INVESTIGATIVOS
La contaminación atmosférica resulta de una mezcla compleja de emisiones de numerosas fuentes a saber: industriales, agropecuarias, comerciales, automotrices, fuentes individuales domésticas, suelos e incluso sustancias resultantes de las actividades vitales de animales y vegetales. La principal estrategia para comenzar con el proceso de control de la contaminación con posibilidades de reducir eficazmente las emisiones de contaminantes, es la realización de un Inventario de Emisiones de contaminantes atmosféricos. Realizar un inventario de emisiones de contaminantes atmosféricos consiste en determinar las cantidades de contaminantes que se incorporan a la atmósfera, provenientes de todo tipo de fuente en un período dado de tiempo y en un área determinada. Un inventario completo, detallado y validado, permite identificar con precisión las fuentes que contribuyen con la mayor proporción de las emisiones contaminantes, permitiendo así identificar e instrumentar acciones con metas cuantificables en términos de la reducción de emisiones alcanzada. Permite además contrarrestar de manera seria, científica y eficaz el mito de crecimiento económico con contaminación cero, con el que se enfrenta diariamente al tratar de resolver situaciones coyunturales de gran movilización social, fogueada por grupos ecologistas fundamentalistas13. Cada vez se hace más necesaria la continua evaluación y mejora de la sostenibilidad de cualquier actividad humana, para ello, la eficiencia energética y ambiental deben guiar todas y cada una de las fases desde que se planifica y diseña una planta industrial, como se conserva y gestiona y, finalmente, concluye su vida útil, es por esto que se han realizado múltiples investigaciones, que se fundamentan en la búsqueda de métodos que permitan realizar de forma efectiva los inventarios de emisiones, tales como: Cristhian Castillo, en el año 2010 realizó un estudio de emisiones atmosféricas mediante factores de emisión en la empresa manufacturera de piezas moldeadas de hormigón polimérico, generadas durante las actividades y procesos desarrollados cotidianamente por ANCOR TECMIN S.A. Este estudio se llevo a cabo dentro de sus instalaciones, tanto móviles como fijas. La investigación de emisiones mediante factores de emisión por año, utiliza factores de emisión, que fueron obtenidos principalmente del AP-42 de la EPA, de las directrices del IPCC de 2006 para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero, del instrumental normalizado para la identificación y cuantificación de liberaciones de Dioxinas y Furanos, del PNUMA, 2005 y del instrumental para la identificación y
13
SBARATO Darío. Inventario de emisiones de contaminantes atmosféricos: introducción. [En línea].
Disponible en: http://www.pensaryhacer.org.ar/cursosambiente/libros/CONTAMINACION_DEL_AIRE_3_DE_5.pdf
7
cuantificación de liberaciones de mercurio, del PNUMA, 2005. Los factores de emisión son un promedio de los resultados de mediciones de emisiones realizadas en un número determinado de fuentes con diferentes tecnologías, lo que les permite ser representativos de una variedad amplia de fuentes que usan un mismo combustible, procesos y/o actividad, la metodología empleada para la estimación de emisiones atmosféricas de cualquier tipo de actividades, fue la aplicación de una formula general para el cálculo de la emisión mediante factores de emisión. Para el cálculo de emisiones de gases generadas por combustión en equipos fuera de ruta se consideró la metodología EPA descrita en el documento “EPA420-P-04-009, NR-009c, Exhaust and crankcaseEmissionFactorsforNonroadEngineModeling-Compression-Ignition”. Los resultados muestran que en la empresa ANCOR TECMIN no existen incumplimientos en relación a la normativa en ninguno de sus operaciones y procesos14. Uno de los usos de este tipo de estudios se evidencia al momento de realizar un proyecto como lo es la construcción de una planta; teniendo en cuenta esto se tiene que la Constructora Asfalcura S.A. planta de asfalto, sector san Guillermo puente alto, emisiones atmosféricas, Santiago Agosto 2010, realizó este tipo de estudio que tiene como objetivo evaluar si estas emisiones cumplen con las condiciones establecidas en el PPDA; teniendo en cuenta la Región Metropolitana, donde se encontró que esta se encuentra declarada como zona saturada por material particulado respirable (MP10), partículas totales en suspensión (PTS), monóxido de carbono (CO) y ozono (O3) y zona latente por dióxido de nitrógeno (NOx), lo que hace necesario que la incorporación de nuevas fuentes y actividades, así como la ampliación de las fuentes existentes que conlleven nuevas emisiones, se realicen considerando la regulación ambiental, establecida en la última actualización de Plan de Prevención y Descontaminación Atmosférica de la Región Metropolitana (PPDA). En este tipo de proyectos, la etapa de construcción es la que genera la mayor cantidad de contaminantes, destacando dentro de las emisiones directas la actividad de excavación. Otras fuentes de emisión directa presentes en el proyecto son la actividad de carga y descarga de material, tránsito de vehículos por distintos tipos de superficie, emisión de combustión por el funcionamiento de maquinaria, entre otras. En el caso de la etapa de operación, la principal fuente de emisión corresponde a la combustión de CO de los automóviles, así como también el material particulado que estos levantan al transitar por las calles, destacando también el funcionamiento de fuentes del proyecto tales como calderas y/o grupos electrógenos. Los principales contaminantes atmosféricos generados por el proyecto, corresponden a material particulado respirable de diámetro aerodinámico menor a 10 micrones (PM10), gases provenientes de la combustión de los motores de camiones y maquinarias empleadas en las obras de construcción y partículas totales en suspensión. Donde se concluyó que en el caso de la etapa de operación, las emisiones consideradas fueron las producidas por el
14
CASTILLO M. Cristhian. Estudio emisiones atmosféricas mediante factores de emisión: Descripción de la
metodología. Empresa Manufacturera de piezas moldeada de Hormigón polimérico (ANCORTECMIN).
8
flujo vehicular asociados a la producción de asfalto, combustión de calderas y hornos de secado. Destacando que ya se cuenta con los certificados de estas dos últimas fuentes fijas (emitido por las SEREMI de Salud Región Metropolitana). Por ello se consideró un traslado de emisiones dentro de la Región, sin embargo en una de las Plantas (Planta Móvil), se incrementará la producción en un 65%, por lo que fue estimado ese incremento de acuerdo a los muestreos Isocinéticos e informes de las fuentes registradas. En esta fase, se estimaron los siguientes contaminantes: MP10, CO, HC, NOx y SOx. De estos, el que sobrepasó los niveles máximos permitidos solo fue el MP10, obteniendo una estimación de 2,7734 ton/año, respecto a límite máximo de 2,5 ton/año, sobrepasando la normativa en 0,2734 ton/año15. Marcos Serrano, Walter Folch y Rubén Triviño, en el año 2009, del departamento de control de la contaminación de CONAMA realizaron una Guía metodológica para la estimación de emisiones atmosféricas de fuentes fijas y móviles en el registro de emisiones y transferencia de contaminantes. La guía tiene por propósito complementar los esfuerzos realizados por la Comisión Nacional delMedio Ambiente, el Ministerio de Salud, y el Ministerio de Planificación a través de la Secretaría de Planificación de Transporte, para fortalecer la infraestructura disponible para la estimación de emisiones y estandarizar las metodologías de estimación de emisiones a nivel nacional. Los parámetros a los cuales se detallan las metodologías para la estimación de emisiones atmosféricas de fuentes fijas de interés en el Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes están dados en el Decreto Supremo Nº 138/05 del Ministerio de Salud, a través de la circular dictada para tal propósito, que imparte instrucciones sobre la aplicación de dicho decreto, y establece los contaminantes a declarar, los cuales se detallan a continuación: Ácido sulfhídrico/Sulfuro de hidrógeno (o TRS), Arsénico, Benceno, Compuestos Orgánicos Volátiles, Dibenzofuranospoliclorados (PCDF), Dibenzoparadioxinas poli cloradas (PCDD), Dióxido de carbono (CO2), Metano (CH4), Monóxido de carbono, MP10, Nitrito más Nitrato (NOx), Nitrógeno amoniacal (o NH3), Partículas Totales Suspendidas (PTS), Plomo, SOx, Tolueno / metil benceno / Toluol /Fenilmetano, Mercurio.Las fuentes fijas que correspondan a los siguientes rubros, actividades o tipo de fuente”: Calderas generadoras de vapor y/o agua caliente, Producción de celulosa, fundiciones primarias y secundarias, centrales termoeléctricas, producción de cemento, cal o yeso, producción de vidrio, producción de cerámica, siderurgia, petroquímica, asfaltos y equipos electrógenos. Si la fuente está sometida a una obligación legal de realizar muestreos puntuales periódicos o continuos, ya sea como parte del cumplimiento de una norma de emisión, exigencia de una resolución de calificación ambiental o plan de descontaminación, se utilizan los resultados del muestreo (kg/h de emisión) y los niveles de operación declarados (hrs. y días) para estimar las emisiones anuales.
15
ASFALCURA S.A. Constructora Planta de asfalto. Sector san Guillermo puente alto, emisiones atmosféricas:
estimación de emisiones en la fase de operación.
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Si la fuente no está sometida a una obligación legal de realizar muestreos, para alguno de los contaminantes considerados en el D.S. MINSAL 138 y en su Circular, se utilizan factores de emisión basados en la literatura internacional (principalmente AP-42 de EPA), y los niveles de operación declarados, para estimar las emisiones anuales16. La agrupación de fabricantes de cemento de España (OFICEMEN) en el año 2009 realizó un estudio de métodos de medición, estimación y cálculo para las emisiones de las sustancias PRTR adecuados al sector del cemento, en la cual se tuvo en cuenta la guía PRTR sector cemento. El objeto de la Guía es establecer criterios que orienten, tanto a los titulares de las fábricas de cemento y de las canteras afectadas como a las autoridades competentes, a la hora de notificar las emisiones y transferencias de residuos fuera del emplazamiento, de acuerdo con los requisitos establecidos en el Real Decreto 508/2007. En esta Guía se pretende: Determinar cuáles de las sustancias incluidas en el Real Decreto 508/2007 (en adelante, sustancias PRTR), son significativas desde el punto de vista de su emisión al aire y al agua por las fábricas de cemento y las canteras asociadas a las mismas. Para aquellas sustancias que finalmente se consideren significativas, proporcionar recomendaciones metodológicas para la determinación de la carga contaminante anual emitida a partir de mediciones (M) o cálculos (C). Los principales impactos ambientales de la producción de cemento están asociados con el consumo de energía y la generación de emisiones a la atmósfera. Por el contrario, el vertido de aguas residuales normalmente se encuentra limitado a las aguas pluviales y sanitarias y a las aguas de los sistemas de refrigeración, aunque éstos, en la mayoría de los casos, funcionan en circuito cerrado. El almacenamiento de combustibles en grandes cantidades es una fuente potencial de contaminación del suelo y las aguas subterráneas. Por último, no se debe olvidar los efectos que tiene sobre el medio ambiente el consumo de otros recursos, la generación de ruidos y la producción de residuos, en ocasiones peligrosos. Para la determinación de las sustancias más significativas emitidas al aire y al agua por las fábricas de cemento, se parte de las sustancias incluidas en las sub listas sectoriales específicas de contaminantes emitidos al aire y al agua, incluidas en la “Guía para la implantación del E-PRTR”, correspondientes al epígrafe 3.c (producción de cemento), así como de las sustancias adicionales recogidas en el anexo II del Real Decreto 508/2007: Monóxido de carbono (CO),Óxido nitroso (N2O),Talio, Dióxido de Carbono (CO2), Amoniaco (NH3), Antimonio, Compuestos orgánicos volátiles sin metano (COVNM), Policlorobifenilos (PCB), Cobalto Óxidos de nitrógeno (NOx /NO2), Antraceno Manganeso, Óxidos de azufre (SOx / SO2) , Naftaleno, Vanadio, Arsénico y compuestos (como As),Ftalato de Bis (2-etilhexilo) (DEHP), Carbono orgánico total (COT), Cadmio y compuestos (como Cd), Cianuro de hidrogeno (HCN), Partículas totales, Cromo y compuestos (como Cr), Cobre y compuestos (como Cu), Mercurio y compuestos (como Hg), Níquel y compuestos (como Ni), Plomo y compuestos (como Pb), Zinc y compuestos (como Zn)
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SERRANO, Marcos. FOLCH, Walter. TRIVIÑO, Rubén. Guía metodológica para la estimación de emisiones
atmosféricas de fuentes fijas y móviles: Estimación de fuentes fijas.
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Dioxinas y furanos (PCDD+PCDF), Benceno Hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAP) Cloro y otros compuestos (como HCl). Como complemento para determinar la significancia de las sustancias emitidas a la atmósfera por las instalaciones cementeras, se realizó un estudio estadístico de los datos de emisiones del sector cementero en el Registro EPER-España para el periodo 2001-2005. En total se han analizado los datos disponibles de 39 empresas, todas ellas integradas en Oficemen. Del estudio de los datos de EPER-España relativos a las emisiones a la atmósfera de estas instalaciones, se pueden extraer las siguientes conclusiones: La información disponible en el registro EPER-España para los periodos 2001 a 2005 no es aún homogénea para el sector. Todos las instalaciones han proporcionado información de las cantidades anuales emitidas de CO2, CO, NOx, Partículas (PST o PM10) y SOx. La información del resto de sustancias dada por los complejos es más variable. Debe tomarse como referencia los datos de los años más significativos (ejercicios 2001 y 2004), por ser éstos de los que se dispone de datos para toda España. Los años 2001 y 2004 coinciden, además, con la información remitida a la Comisión Europea17. Por otra parte el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo, la dirección de desarrollo sectorial sostenible, las guías ambientales, el sector plástico de Bogotá Colombia del 2004, y la guía de procesos básicos de transformación de la industria plástica, provee información, directrices y técnicas para el manejo y procesamiento de los polímeros, identifica sus principales impactos ambientales y define actividades de manejo precisas, asegurando que todos los procesos que conforman el ciclo de producción del plástico, se desarrolle de una forma ambiental sostenible. A su vez, la guía ambiental para el manejo, aprovechamiento y disposición de residuos plásticos, principalmente de pos-consumo, se constituye en herramienta básica para orientar la actividad de todos los actores que intervienen en la gestión de estos residuos, aportando a su vez a la consolidación de una estrategia para el aprovechamiento y valoración de los mismos y el fortalecimiento de las cadenas de reciclaje. Las guías son una herramienta para orientar la actividad de todos los actores que intervienen proceso de transformación de plásticos y en la gestión de los residuos aprovechables. Sus orientaciones son instrumentos esenciales para establecer los impactos ambientales, evaluar el desempeño de los distintos actores e identificar sus oportunidades de mejoramiento. Las empresas transformadoras de resinas plásticas y las entidades dedicadas al aprovechamiento de los residuos plásticos deben hacer público su compromiso de trabajo bajo una ética fundamentada en la transparencia de sus actividades y responsabilidad ambiental, estableciendo unas metas de desempeño cada vez más exigentes que aseguren el cumplimiento de las normas legales nacionales, la productividad y el mejoramiento continuo18.
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OFICEMEN. Estudio de métodos de medición, caculo y estimación para las emisiones de las sustancias
PRTR adecuadas al sector del cemento en España. Guía PRTR sector Cemento: Introducción. 18
Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. Sector plástico: situación ambiental del sector. Bogotá Colombia.
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El presente trabajo difiere de los estudios previos en la medida que es una propuesta económica en donde se pretende realizar un análisis de impacto ambiental al aireemitida por fuentes fijas en el proceso de producción polipropileno y PVC, para un caso de estudio Colombiano, lo anterior teniendo en cuenta que se realizara un análisis de la mediciones reportadas por las empresas productoras de PVC y Polipropileno, al ente gubernamental encargado, en donde se verifica el cumplimiento de la normatividad ambiental actual vigente, como también con la información obtenidamediante la herramienta de inventario de emisiones, se proporcionará información valiosa sobre la proyección a mediano y largo plazo de las emisiones producidas, con el fin de predecir los niveles de contaminación y los impactos ambientales que puedan generarse.
2.2 MARCO TEORICO
La cadena productiva de petroquímica-plásticos y fibras sintéticas comprende una amplia gama de industrias, que realizan las actividades de explotación de gas y refinación del crudo, producción de insumos intermedios (polietileno, cloruro de polivinilo, polipropileno, resinas, entre otros), y de producción de bienes transformados y finales de plásticos. La estructura productiva de la cadena petroquímica plástica y fibras sintéticas aparece a finales de la década del sesenta bajo el plan quinquenal de la Empresa Colombiana de Petróleos (1965), con la producción de etileno y propileno y de algunos productos aromáticos (benceno, tolueno, orto xileno y xilenos mezclados, ciclo hexano). En este período, también inician labores empresas productoras de petroquímicos intermedios como: Policolsa, Petroquímica Colombiana, Andercol, Dow Química, Cyanamid de Colombia, Cabot Colombiana, Phillips Petroquímica, Celanese (Quintex), Enka de Colombia, Polímeros Colombianos, y la Empresa Multinacional Andina Monómeros Colombo Venezolanos. 19 Existe una gran variedad de plásticos con diferentes características y aplicaciones, unos son rígidos y otros flexibles, los hay transparentes y opacos, muy resistentes al desgaste y poco resistentes, etc. Pero todos ellos tienen una serie de características en común: son ligeros, resistentes a los productos químicos y sobre todo son buenos aislantes del calor y la electricidad.
Los plásticos se pueden clasificar en tres grupos principales:
o Los termoplásticos. o Los plásticos termoestables. o Los elastómeros
19Petroquímicas plásticos y fibras sintéticas. [En línea] Disponible en:
https://www.dnp.gov.co/Portals/0/archivos/documentos/DDE/Plasticos.pdf. Consultado el día 03/02/2014.
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Los polímeros termoplásticos, se caracterizan porque se ablandan al calentarse y pueden ser moldeados para darles distintas formas, sabiendo que al enfriarse volverán a endurecerse manteniendo sus características iníciales. Los productos termoplásticos incluyen artículos moldeados y extruidos, fibras, películas y láminas, materiales de empaque, pinturas y barnices. Se surten normalmente al fabricante en forma de polvos o pellets (grano grueso) en bolsas de 50 libras, en tambores de 200 libras o en cargas mayores por camión o carro de ferrocarril.20
La fabricación de la mayoría de resinas o plásticos comienza con la polimerización o unión del compuesto básico (monómero), usualmente un gas o líquido, en sólidos no cristalinos de alto peso molecular. La fabricación del monómero básico no se considera parte de la industria del plástico y por lo general se lleva a cabo en una planta química o petrolera.
La fabricación de la mayoría de los plásticos implica una reacción cerrada o etapa de polimerización, una etapa de secado, y una etapa de tratamiento y de formación final. Estos plásticos se polimerizan o son combinados de otro modo en acero inoxidable completamente cerrado o vasos esmaltados. El tratamiento de la resina después de la polimerización varía con el uso propuesto.21Dentro de los polímeros que actualmente tienen mucha aplicación se encuentran el polipropileno (PP), y el policloruro de vinilo (PVC).
2.2.1 Polipropileno. Desde su introducción en 1950, el polipropileno (PP) se ha convertido en un plástico de mayor uso, especialmente para el moldeo por inyección. El polipropileno puede sintetizarse en cualquiera de las tres estructuras: isotáctica, sindiotáctica o atáctica, pero la primera es la de mayor importancia a causa de su alta relación de resistencia al peso. El polipropileno se compara frecuentemente con el polietileno debido a su costo y a que sus propiedades son similares. Sin embargo, el punto de fusión más alto del polipropileno permite usarlo en ciertas aplicaciones que no son posibles con el polietileno, como por ejemplo componentes que necesitan esterilizarse. Otras aplicaciones son partes moldeadas por inyección para automóviles y aparatos domésticos, así como productos de fibra para alfombras. Una aplicación que se da especialmente al polipropileno son las bisagras de una sola pieza que pueden sujetarse a un gran número de ciclos de flexión sin que ocurran fallas o fracturas.22
20
Polímeros termoplásticos. [En línea]. Disponible en: http://www.paginasprodigy.com.mx/fortino.s/descargas/termoplasticos.pdf. Consultado 05/02/2014 21POLIMERIZACION. [En línea]. Disponible en: http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch06/final/c06s06-1.pdf .
Consultado el día 05/02/2014 22
Polímeros termoplásticos. [En línea]. Disponible en:http://www.paginasprodigy.com.mx/fortino.s/descargas/termoplasticos.pdf. Consultado 05/02/2014
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Tabla 1: Propiedadesdel PolipropilenoHomopolímero.
Fuente: http://www.elaplas.es/wp-content/uploads/polipropileno.pdf
Existen tres tipos principales de polipropileno: polipropileno homopolimero, copolimero y polipropileno de impacto, en la tabla 1 se muestran las propiedades físicas, térmicas, mecánicas y eléctricas del polipropilenohomopolimero.La diferencia entre los tres tipos de PP radica en su proceso de elaboración y, consecuentemente esto afecta sus propiedades. Así mismo el PP ocupa el 15% del desecho plástico doméstico y en el desecho industrial (sector de empaque) de un 10 a 15 %. En el este de Europa el 40 % del polipropileno se destina al sector de empaque y el 25 % a textiles, el 14 % en artículos de hogar y lo demás en otros productos. De acuerdo a su producción y más del 45 % de este inyectado y cerca del 20 % se utiliza en la producción de fibras, y lo demás se divide en diferentes artículos del hogar, contenedores. De los plásticos utilizados, el polipropileno ocupa más del 60%. 23 En resinas termoplásticas semicristalinas, como el polipropileno (PP), las moléculas son capaces de ordenarse espacialmente minimizando la energía libre del sistema mediante estructuras cristalinas. Estas estructuras se forman por
23 Polipropileno. [En línea] Disponible en:
http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lim/siliceo_b_l/capitulo3.pdf. Consultado el día 06/ 02 /2014
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flexiones de cadenas y se pueden ordenar en diversos niveles, como se presenta en la figura 1:24
Figura 1: Estructuras semi-cristalinas ordenadas
El proceso Novolen para la fabricación del, ilustrado en la figura 2, consta de 4 etapas fundamentales las cuales, son descritas a continuación:
1. Purificación: la materia prima es purificada, con el uso de equipos como torres de secados, torres de destilación.
2. Reacción: El propileno, etileno y otros comonómeros requeridos se introducen en el reactor, donde se le añade hidrógeno para controlar el peso molecular. Las condiciones de polimerización (temperatura, presión y concentraciones de reactivos) son fijados por el grado de polímero a producir. La propia reacción es exotérmica. Refrigeración del reactor se consigue por evaporación del gas licuado reactor, que se inyecta en el reactor. La evaporación instantánea del líquido en el lecho de polímero asegura la eliminación de calor más eficiente.
3. Separación del polímero: El polvo de polímero se descarga del reactor y se separa del gas en un ciclón de descarga a presión atmosférica. Cualquier
24
Resinas de polipropileno. [En línea]. Disponible en:http://www.propilco.com.co/downloadableFiles/technologyServices/informacionPolipropileno/421_Generalidades_con_Logo.pdf. El día 07/02/2014
Fuente 1: http://www.minetur.gob.es/en-US/Paginas/index.aspx
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monómero sin reaccionar separado del polvo es comprimido y reciclado o devuelto a la unidad de olefinas aguas arriba para la recuperación.
4. Extracción y mezclado: La desgasificación final del polímero se realiza en un silo de purga mediante el lavado con nitrógeno. El gas residual de purga se envía a un sistema de recuperación. Finalmente, el polvo se convierte en gránulos que incorporan una gama completa de aditivos bien dispersadas.
Los estándares de emisiones en la combustión de la tea se consiguen controlando la intensidad de la llama por medio de inyección de vapor, operación realizada desde la sala de control de la planta. La polimerización del propileno es una reacción que requiere de una alta calidad en las corrientes de alimentación, por lo cual es necesario remover todas las trazas decontaminantes, dichos contaminantes pueden ser: H2O, H2S, CO2, COS, NH3, PH3 y otros hidrocarburos oxigenados como alcoholes, cetonas y éteres, etc. Una tecnología de separación efectiva y económica para la remoción de estos contaminante es el uso de los adsorbentes selectivos.
Figura 2: Diagrama de proceso Novolen, de obtención de resinas de polipropileno.
Fuente 2:http://www.cbi.com/images/uploads/audio/NOVOLEN_NEU_27.swf
2.2.2 Cloruro de Polivinilo. El cloruro de polivinilo (PVC), es un plástico de uso muy difundido cuyas propiedades pueden variar por combinación de aditivos con el polímero. Se usan en particular los plastificantes para lograr termoplásticos que van desde el PVC rígido (sin plastificante) hasta el PVC flexible (alta proporción de
16
plastificante). Los plastificantes efectúan estos cambios a través de la reducción de la temperatura de transición vítrea. El rango de propiedades hacen del PVC un polímero versátil, porque sus aplicaciones incluyen tubos rígidos (usados en la construcción, los sistemas de agua y el drenaje, así como en irrigación), accesorios, aislamiento de cables y alambres, películas, hojas, empaque de alimentos, pisos y juguetes. El PVC solo es relativamente inestable al calor y a la luz, por lo cual se le añaden estabilizadores para mejorar su resistencia a estas condiciones ambientales. 25
Se debe tener cuidado en el manejo y producción del monómero de cloruro de vinilo que se usa para polimerizar el PVC debido a su naturaleza cancerígena.
Existe dos tipos de polimerización de PVC: copolimero y de emulsión o suspensión. En la tabla 2 se muestran las propiedades del policloruro de vinilo copolímero.
Tabla 2: Propiedades del policloruro de vinilo (PVC)
Punto de ebullición (°C) -13.9+/-0.1
Punto de congelación (°C) -153.7
Densidad a 28.11 ¡C (gr/cm3) 0.8955
Calor de fusión (Kcal/mol) 1.181
Calor de vaporización 5.735
Índice de refracción a 15 °C 1.38
Viscosidad a -10°C(mPoisses) 2.63
Presión de vapor a 25 °C (mm) 3.00
Calor especifico del liquido (cal/g) 0.38
Calor especifico del vapor 10.8 -12.83
Calor de combustión a 80 (Kcal/mol) 286
Fuente: http://www.eis.uva.es/~macromol/curso07-08/pvc/propiedades.html La obtención y fabricación de cloruro de vinilo monómero por vía petroquímica se realiza por cracking térmico del dicloroetano. Las materias primas utilizadas en su fabricación son: el cloro, el etileno, el oxígeno.
25
POLICLORURO DE VINILO. [En línea]. Disponible en: http://materialesyprocesos2013.blogspot.com/. Consultado el 25 de Mayo de 2014
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La fabricación de cloruro de vinilo monómero (VC) consta de tres unidades fundamentales:
La Unidad de Cloración del etileno, donde se mezcla el cloro y el etileno, produciéndo una reacción espontánea y exotérmica, y obteniéndose el 1,2 - dicloroetano
La Unidad de Pirólisis del dicloroetano, en la que se produce el cracking de la molécula, formándose una molécula de cloruro de vinilo y otra de cloruro de hidrógeno.
La Unidad de Oxicloración, en la que el cloruro de hidrógeno formado en la pirolisis, se hace reaccionar con etileno y oxígeno, obteniéndose de nuevo 1,2 - dicloroetano para el proceso.
El MVC es almacenado en tanques esféricos donde pasa a la etapa de reacción, a su vez ingresan los iniciadores, aditivos y agentes oxidantes que hacen posible que se dé la reacción. Dicho lo anterior pasa a un sistema de secado y posteriormente a la etapa de peletizado, donde luego es almacenado para la su comercialización, como es mostrado en la figura 3
Figura 3 Diagrama de obtención de resinas de PVC.
Fuente: Tomado de caso de estudio. Año 2014
Por otra parte el proceso de producción de estos tipos de resinas involucra la implementación de equipos tales como, calderas, intercambiadores de calor, reactores, cogeneradores, tanques de almacenamientos, ciclones, filtros etc. que
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generan un impacto sobre el entorno en el que se encuentran. 26En la industria plástica los equipos que mayor emisión al aire generan son las calderas debido a que en estas ocurren las principales reacciones de combustión; ya sea mediante la utilización de un combustible o por medio de vapor. Según el decreto Nº 48/84 se define caldera, como un recipiente metálico en el que se genera vapor mediante la acción del calor. Una definición completa sería:
“Caldera es un recipiente metálico, cerrado, destinado a producir vapor o calentar agua, mediante la acción del calor a una temperatura superior a la del ambiente y presión mayor que la atmosférica”. Por otro lado un generador de Vapor: Se llama así al conjunto o sistema formado por una caldera y sus accesorios. En la práctica se habla de “Calderas” refiriéndose a todo el conjunto o “Generador de Vapor”
Las calderas o generadores de vapor son dispositivos cuyo objetivo es:
o Generar agua caliente para calefacción y uso general.
o Generar vapor para plantas de fuerza, procesos industriales o calefacción
El proceso de combustión se puede definir como la combinación química rápida del oxígeno con elementos del combustible, los principales elementos del combustible son el carbono, hidrógeno y azufre, siendo este último de menor importancia como fuente de calor. Cuando el carbono e hidrógeno se queman completamente con oxígeno, se transforman a CO2 y H2O según la siguiente reacción: C+O2→CO2+ H2O + Calor El objetivo de la combustión es liberar el máximo calor, minimizando pérdidas por una combustión incompleta y el aire en exceso. La oxidación completa de los elementos y compuestos del combustible requiere una temperatura suficientemente alta que permita la ignición de los constituyentes, mezcla o turbulencia y suficiente tiempo de residencia para completar la reacción. 2.2.3. Calderas Industriales A continuación se presenta un resumen de los tipos de calderas de acuerdo a su diseño. Tipos de Calderas Industriales Las calderas industriales pueden clasificarse de acuerdo a su diseño en:
26Calderas. [En línea]. Disponible en:
http://www.alkemyweb.com/downloads/medio_ambiente/Plasticos_Pvc_Policl_Vinilo.pdf. 15/02/2014
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Calderas Pirotubulareso de tubos de humo; como se ilustra en la figura 4, la llama se forma en el hogar, pasando los humos por el interior de los tubos de los pasos siguientes, para ser conducidos a la chimenea; presentan una elevada perdida de carga en los humos. El hogar y los tubos están completamente rodeados de agua Figura 4: Calderapirotubular
Fuente: http://www.empresaeficiente.com/es/catalogo-detecnologias/calderas#ancla
Estas calderas son diferentes según que el combustible sea carbón o un combustible líquido o gaseoso.En ambos tipos los gases de combustión son obligados a pasar por el interior de unos tubos que se encuentran sumergidos en el interior de la masa de agua.Todo el conjunto, agua y tubos de gases, se encuentra rodeado por una carcasa exterior.Los gases calientes al circular por los tubos ceden el calor sensible, el cual se transmite a través del tubo pasando al agua, que se calienta, al mismo tiempo que la parte del agua más próxima a los tubos se vaporiza.
Calderas acuotubulares, la llama se forma en un recinto de paredes tubulares que configuran la cámara de combustión. Soporta mayores presiones en elagua, pero es más cara, tiene problemas de suciedad en el lado del agua, y menor inercia térmica.
27
En las calderas acuotubularescomo se muestra en la figura 5;el agua o el vapor pasan por el interior de los tubos de los gases calientes que se hallan en contacto por la superficie externa. Este tipo de calderas puede quemar gas o carbón. La circulación es excelentedebido a que el agua y vapor suben verticalmente por el interior de los tubos. Lostubos denominados de circulación envían el agua desde la parte
27
TIPOS DE CALDERAS. [En línea] .Disponible en: http://personales.unican.es/renedoc/Trasparencias%20WEB/Trasp%20AA/008%20Calderas%20OK.pdf. Consultado el día 15/02/2014
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posterior de lacaldera al colector inferior. Los tubos verticales absorben el calor irradiado y almismo tiempo protegen el revestimiento refractario28 Figura 5: Caldera acuatubular.
Fuente:http://www.calderasvaporvalero.com/?page_id=9
Las calderas según el combustible utilizado se pueden clasificar en:
Calderas con combustibles sólidos
Calderas con combustibles líquidos
Calderas con combustible gaseoso
Las múltiples aplicaciones que tienen las calderas industriales, las condiciones variadas de trabajo y las innumerables exigencias de orden técnico y práctico que deben cumplir para que ofrezcan el máximo de garantías en cuanto a solidez, seguridad en su manejo, durabilidad y economía en su funcionamiento, ha obligado a los fabricantes de estos equipos a un perfeccionamiento constante a fin
28
CALDERAS ACUATUBULARES. [En línea]. Dispnibleen : http://galeon.com/jackzavaleta/balw2.pdf. Consultado el dia : 15/01/20158
21
de encarar los problemas. La búsqueda de soluciones ha originado varios tipos existentes agrupados según sus características más importantes.29
Una de las soluciones a dichos problemas, es la utilización de sistemas de
cogeneración, que se muestra en la figura 6, que se define como la producción
simultánea de calor útil y electricidad a partir de un mismo combustible o fuente de
energía primaria. Estos combustibles pueden ser de origen fósil (por ejemplo, gas
natural, combustóleo, etc.), renovable (por ejemplo, residuos agrícolas y
forestales, biogás, etc.) o incluso hidrógeno.
El principio fundamental de la cogeneración es la recuperación del calor residual producto de la combustión en una planta generadora de electricidad, el cual, de otra forma, hubiera sido liberado en el medio ambiente, desperdiciando con ello una parte importante de la energía todavía disponible. Esta energía, en la mayoría de los casos, puede ser todavía utilizada en diversos usos finales como calefacción de espacios, calentamiento de agua, así como otros procesos térmicos o de refrigeración que se encuentren cercanos a la planta de cogeneración.30
Figura 6:Sistema de cogeneración
Fuente: http://www.cogeneramexico.org.mx/menu.php?m=73
29
Calderas. [En línea]. Disponible en:
http://www.fidena.edu.mx/biblioteca/MAQUINAS/Copia%20de%20Apunte-Calderas-y-Gene-Rad-Ores-de-
Vapor.pdf. 15/02/2014 30
CALDERAS ACUATUBULARES. [En línea]. Disponible en. Consultado el 15/01/2015
22
Las principales fuentes de contaminación del aire en la fabricación de plásticos son las materias primas o los monómeros, solventes u otros líquidos volátiles emitidos durante la reacción; sólidos sublimados como anhídrido ftálico emitidos en la producción alquílica; y disolventes perdieron durante el almacenamiento y manejo de resinas adelgazadas.31 La contaminación del aire resulta de una compleja mezcla de, literalmente, miles de fuentes, que van desde las chimeneas industriales y los vehículos automotores, hasta el uso individual de productos de aseo, limpiadores domésticos y pinturas; incluso la vida animal y vegetal puede desempeñar un papel importante en el problema. Debido a la compleja naturaleza de la contaminación del aire se requieren planes regionales detallados para identificar las fuentes de emisión.
32Por tal razón entidades como la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), para este sector industrial ha establecido normas y rangos para el control de los gases de combustión/ chimenea que se presentan en estos equipos en una planta de procesos plásticos.
Las emisiones al aire comprenden principalmente compuestos generados por la combustión, como el monóxido de carbono (CO), el Dióxido de azufre (SOx), el óxido de nitrógeno (NOx), la evaporación de hidrocarburos entre otros, que provocan efectos ambientales indeseables. El estricto control atmosférico se realiza mediante el registro de la emisión (liberación de partículas a la atmosfera) y la inmisión (concentración de sustancias al aire).33
De acuerdo con el Decreto 948 de 1995 una fuente de emisión es toda actividad, proceso u operación, realizada por los seres humanos, o con su intervención, susceptible de emitir contaminantes al aire.
Las denominadas fuentes fijas son todas aquellas situadas en un lugar determinado e inamovible, aun cuando la descarga de contaminantes se produzca en forma dispersa. Dichas fuentes fijas pueden ser puntuales (aquella que emite contaminantes al aire por ductos o chimeneas) o dispersas (cuando los focos de emisión de una fuente fija se dispersan en un área, por razón del desplazamiento de la acción causante de la emisión, como en el caso de las quemas abiertas controladas en zonas rurales o las emisiones fugitivas o dispersas de contaminantes por actividades de explotación minera a cielo abierto).
Las fuentes puntuales incluyen entre otros a los siguientes sectores industriales: químico, petrolero y petroquímico, de pinturas y tintas, de automóviles, de la celulosa y papel, del hierro y el acero, del vidrio, de la generación de electricidad, del asbesto, del cemento y la cal así como del tratamiento de residuos peligrosos. Además de las plantas localizadas en zonas industriales y las fuentes que afecten el equilibrio ecológico de una zona o país.
31
CONTAMINACION AL AIRE. [En línea]. Disponible en: http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/ch06/final/c06s06-1.pdf. Consultado el día 15/02/2014 32
DOCUMENTO TÉCNICO SOBRE CRITERIOS A TENER EN CUENTA PARA EL DESARROLLO DE UNINVENTARIO DE EMISIONES: IDEAM. JUNIO DE 2005 33
EMISIONES AL AIRE. [En línea]. Disponible en: http://www.repsol.com/es_es/corporacion/complejos/tarragona/nuestro-compromiso/medio-ambiente/emisiones/. 15/02/2014
23
Las fuentes puntuales se pueden inventariar a tres niveles de detalle34, con relación a la figura 7:
o Nivel de planta: se refiere a una planta o instalación que puede contener varias actividades emisoras de contaminantes.
o Nivel puntual o de chimenea: es el lugar exacto en donde ocurren las emisiones al aire libre.
o Nivel de proceso o de segmento: representa las operaciones o procesos unitarios que integran la planta.
Figura7. Niveles de inventarios de emisiones en fuente fija o puntuales.
Fuente: Manual de inventario de fuentes puntuales. Año 2014
Las emisiones al aire pueden ser de dos tipos (fijas y móviles), donde cada una posee sus propias técnicas de estimación de emisiones, como lo indica la figura 8.
34MANUAL DE INVENTARIO DE FUENTES PUNTUALES: Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo
Territorial Consultor: K2 Ingeniería Ltda.
24
Figura8. Técnicas de aplicación para las estimaciones de emisiones atmosféricas
Fuente: Autores. Año 2014
2.2.4. Evaluación de emisiones a partir de medida/ cálculo/estimación Todos los datos de emisiones deberán ir identificados con las letras M (medido), C (calculado) o E (estimado), las cuales indican su método de determinación, expresados en kg/año y con tres dígitos significativos. En los casos en que el dato notificado sea la suma de las emisiones procedentes de más de una fuente existente en el complejo, se asignará un único código (“M”, “C”, o “E”) que corresponderá al método utilizado para determinar la mayor contribución al dato total de emisión notificado.
2.3.4.1. Según lo Medido: Dato de emisión con base en medidas realizadas utilizando métodos normalizados o aceptados.
Un dato es medido cuando:
Se deduce a partir de los resultados de los controles directos de procesos específicos
Con base en medidas reales de concentración de contaminante.
Es el resultado de métodos de medida normalizados o aceptados.
Se calcula con base en los resultados de un período corto y de medidas puntual
25
La fórmula general de aplicación a la hora de calcular las emisiones anuales (kg/año) a partir de medidas es la que se indica a continuación:
E= (𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑛𝑡𝑒
mg
N𝑚3 𝑥 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑚3
ℎ 𝑥 𝐻𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑑𝑒 𝑓𝑢𝑛𝑐𝑖𝑜𝑛𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑎𝑛𝑢𝑙𝑎𝑒𝑠 )
106 (1).
Para expresarla en Kg/h
E= (𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑛𝑡𝑎𝑚𝑖𝑛𝑎𝑛𝑡𝑒
mg
N𝑚3 𝑥 𝑐𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 𝑚3
ℎ )
106 (2).
Para los cálculos de estimaciones de emisiones de los gases de dióxidos de carbono a 25 ° C y 760 mmHg, se utiliza la siguiente ecuación:
𝐸𝑚𝑖𝑠𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝐶𝑂2 ; 𝑡𝑜𝑛𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎𝑠
𝑎ñ𝑜𝑠=
𝑄𝐶𝑅 ∗ ∗%𝐶𝑂2∗𝑃𝑀𝐶𝑂2∗ 𝑡𝑜𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛
𝑉𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 ∗1000(3).
Donde:
QCR: Caudal en condiciones de referencia en base seca (m/h)
PMCO2: Peso molecular del CO2 (Kg/Kmol)
%CO2: Porcentaje de CO2 de los gases de chimenea por el análisis de combustión.
toperación : Tiempo de operación anual de la fuente (h/años)
VMolar: Volumen molar del gas a condiciones de referencia (m3/Kmol)
2.3.4.2. Según lo Calculado: Dato de emisión con base en cálculos realizados utilizando métodos de estimación aceptados nacional o internacionalmente y factores de emisión, representativos del sector industrial.
Un dato es calculado cuando:
Se utilizan datos de cálculos de las actividades (como consumo de fuel, tasas de producción, etc.) y factores de emisión.
26
Son métodos de cálculo más complicados utilizando variables como la temperatura, radiación global, etc.
Son cálculos basados en balances de masas.
Son métodos de cálculo de emisiones descritos en referencias publicadas.
2.2.4.3. Según lo Estimado:Dato de emisión basado en estimaciones no normalizadas, deducidos de las mejores hipótesis o de opiniones autorizadas. Un dato es estimado cuando:
Opiniones autorizadas, no basadas en referencias disponibles publicadas.
Suposiciones, en caso de ausencia de metodologías reconocidas de estimación de emisiones o de guías de buenas prácticas.
2.2.5 Metodologías básicas de estimación de emisiones. A nivel mundial existen diversas entidades que se encargan de determinar los métodos de medición de emisiones contaminantes en fuentes fijas, entre los que sobresalen la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), el Comité Europeo de Normalización (CEN) y la Organización Internacional de Estandarización (ISO). Sin embargo, la mayor parte de los países que cuentan con reglamentación para fuentes fijas (incluida Colombia) utilizan los siguientes métodos propuestos por la EPA para determinar las emisiones contaminantes:
Muestreo en la fuente
Factores de emisión
Balance de masa
Modelos de emisión
2.2.6 Muestreo en la fuente. El propósito del muestreo en la fuente es determinar la concentración del contaminante en una corriente de gas o la tasa de emisión del contaminante de una chimenea o del escape de un proceso. Midiendo la concentración del contaminante en un volumen conocido de gas y determinando la tasa de flujo del gas en una chimenea, es posible calcular la tasa de emisión en masa del contaminante. Debido a la complejidad técnica del muestreo en la fuente, se requiere de tiempo y equipos especializados para obtener datos de emisiones con altos grados de exactitud y válidos para numerosos contaminantes de una fuente. Los datos de un muestreo en la fuente deben usarse para estimar emisiones, solo si los datos se obtuvieron en condiciones representativas de la operación normal de proceso; además estos datos de emisión pueden extrapolarse para estimar las emisiones anuales de una fuente si la operación del proceso no varía de forma significativa.
27
En general, después de que se ha concluido un muestreo, los datos, incluyendo las concentraciones del contaminante y la tasa de flujo volumétrico del gas de escape, son presentados en un informe. La mayor parte de los reportes de muestreo en la fuente resumen las emisiones de cada contaminante expresándolas en cualquiera de los siguientes términos: o Una tasa de carga de masa o una tasa de emisión (masa de contaminante
emitida por unidad de tiempo). o Un factor de emisión (masa de contaminante emitida por unidad de actividad
del proceso). 2.2.7 Factores de emisión. Un factor de emisión es un valor representativo que intenta relacionar la cantidad de un contaminante emitido a la atmósfera con una actividad asociada con la liberación de ese contaminante. Estos factores se expresan normalmente como el peso del contaminante dividido por una unidad de peso, el volumen, la distancia, o la duración de la actividad de emisión de contaminante (por ejemplo, kilogramos de partículas emitidas por mega gramo de carbón quemado). Estos factores facilitan la estimación de las emisiones de diversas fuentes de contaminación del aire. En la mayoría de casos, estos factores son simplemente promedios de todos los datos disponibles de calidad aceptable, y se asume generalmente para ser representante de los promedios a largo plazo para todas las instalaciones en la categoría de fuente (es decir, un promedio de la población).35 Si se conoce el factor de emisión y el nivel de actividad correspondiente, es posible hace una estimación de las emisiones. El uso de factores de emisión es directo cuando la relación entre la información del proceso y las emisiones es directa y relativamente simple. Debe mencionarse que el uso de factores de emisión específicos para un establecimiento es preferible al uso de los factores promedio para todo un sector industrial.36
En este caso la emisión se obtiene multiplicando el factor de emisión dado por la cantidad de material o combustible procesado:
𝐸 = 𝑁𝑎 ∗ 𝐹𝑒(4). Dónde: E = Estimado de emisión para la fuente (a nivel de proceso) Na = Nivel de actividad (por ejemplo material producido)
35
Factor de emission. [En linea]. Disponible en: EPA. Technology Transfer Network Clearinghouse for Inventories & Emissions Factors. EmissionsFactors& AP 42, Compilation of Air PollutantEmissionFactors 36
RADIAN INTERNATIONA. MANUALES DEL PROGRAMA DE INVENTARIOS DE EMISIONES DE MEXICO. volumen IV - Desarrollo del inventario de fuentes puntuales. DCN 96-017-21-05 y RCN 670-017-21-04. Sacramento 1996.
28
Fe= Factor de emisiones controladas (por ejemplo, Kg de contaminantes emitidos/t de material procesado). Si el factor de emisión fue desarrollado sin considerar la operación de un equipo de control, entonces se incorpora el término de efectividad del sistema de control (1-ER/100); por lo tanto, la ecuación queda así:
𝐸 = 𝑁𝐴 ∗ 𝐹𝑒 ∗ (1 −𝐸𝑎
100)(5).
Dónde: E = Estimado de emisión para la fuente (a nivel de proceso) Na = Nivel de actividad (por ejemplo, material producido) Fe = Factor de emisiones no controladas (por ejemplo lb de contaminantes emitidas/t de material procesado) Ea = Eficiencia general en la reducción de emisiones totales, expresada en porcentaje, que es igual a la eficiencia del equipo de captura, multiplicada por la eficiencia del equipo de control. Si no hay un equipo de control, entonces, ER =0. La información para estimar las emisiones por combustión de una industria en particular consiste en determinar la capacidad del equipo de combustión, el consumo y tipo de combustible utilizado, sistema de control de emisiones y horarios de operación. Para los equipos de control, se analiza lo siguiente: si el equipo se encuentra relacionado al punto de generación del contaminante, el tipo de equipo, contaminante que controla y eficiencia del equipo. El siguiente algoritmo resume la metodología a seguir, según la figura 9. 2.2.8. Balances de materia: Este método puede ser utilizado cuando no se cuentan con datos disponibles de muestreos en la fuente o factores de emisión. El balance de materiales es muy utilizado a nivel industrial para evaluar la eficiencia de un proceso, ya que parte del principio de que el material que entra, debe ser igual al que se utiliza en el proceso, más el que se emite. Por lo tanto, consiste en contabilizar las entradas y salidas de los materiales en un proceso, bajo el supuesto que las emisiones son iguales a la diferencia entre la cantidad de materiales que entra y la que sale como producto. La ecuación general para el balance es la siguiente:
𝑀𝑃 + 𝑀𝐶𝐼 = 𝑃 + 𝐸𝑎 + 𝐸𝑎𝑖 + 𝐸𝑠 (5) Donde: MP= Las entradas del proceso que incluyen materias primas,
29
MCI= materiales de consumo indirecto (MCI), P= salidas que incluyen productos, Ea=Emisiones al agua, Eai=Emisiones al aire, Es=Emisiones al suelo. Figura 9. Algoritmo de metodología para cálculos de emisión por punto de generación
del contaminante, el tipo de equipo, contaminante que controla y eficiencia del equipo.
Fuente: Autores. Año 2014
De acuerdo a la literatura internacional, el balance de materiales es adecuado para estimar emisiones asociadas con la evaporación de solventes y emisiones de compuestos que contienen azufre, entre otros. 2.3 MARCO LEGAL En Colombia la norma que reguló la emisión y concentración de contaminantes a la atmósfera fue emitida en 1982, año en el cual se adoptaron los estándares de calidad del aire y de emisión por fuentes fijas mediante el Decreto 02, el cual reglamentó parcialmente el Título I de la Ley 9 de 1979 y el Decreto – Ley 2811 de 1974 en cuanto a emisiones atmosféricas y calidad del aire. Este decreto fue derogado parcialmente en 1953 y algunos artículos quedaron transitoriamente
30
vigentes hasta el 2008. Por otra parte, en 2001 se expidió una norma específica para el Distrito Capital mediante la cual se estableció estándares más estrictos y se incluyeron contaminantes que no habían sido contemplados en la regulación nacional. La Constitución Política de 1991 estableció una serie de derechos y obligaciones relacionados con el medio ambiente. En el Capítulo 3, los artículos 79 y 80 disponen que “Todas las personas tienen derecho a gozar de un ambiente sano”. La ley garantizará la participación de la comunidad en las decisiones que puedan afectarlo” y “Además, deberá prevenir y controlar los factores de deterioro ambiental, imponer las sanciones legales y exigir la reparación de los daños causados37. Por otra parte con el fin de establecer las normas y estándares de emisión admisibles de contaminantes a la atmosfera por fuentes fijas el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (MAVDT), del gobierno Colombiano expidió la resolución 909 del 2008, por la cual se adopta los procedimientos de medición de emisiones para fuentes fijas y reglamenta los convenios de reconversión a tecnologías limpias. Las disposiciones de esta resolución se establecen para todas las actividades industriales, los equipos de combustión externa e interna, instalaciones de incineración y hornos crematorios. Por otra parte el artículo 7,14 y 15 de esta misma resolución se exponen los estándares de emisión admisibles de contaminantes al aire, el cual se muestran detalladamente a continuación:
Artículo 7: Estándares de emisión admisibles para equipos de combustión externa existentes. En la Figura 10 a. se establecen los estándares de emisión admisibles para equipos de combustión externa existentes a condiciones de referencia, de acuerdo al tipo de combustible y con oxígeno de referencia del 11%. Parágrafo. Las calderas existentes que tengan una producción de vapor superior a 25 toneladas por hora deben cumplir con los estándares de emisión admisibles establecidos en el artículo 13.
Artículo 14: Estándares de emisión admisibles de contaminantes al aire para centrales térmicas con capacidad instalada inferior a 20 MW y plantas de cogeneración nuevas. En la Figura 10 c. se establecen los estándares de emisión admisibles para cada uno de los puntos de descarga de las centrales térmicas nuevas con capacidad instalada inferior a 20 MW y plantas de cogeneración nuevas, por tipo de combustible y condiciones de referencia. Los datos medidos serán corregidos al oxígeno de referencia correspondiente.
37
Política de Prevención y Control de la Contaminación del aire. Ministerio de Ambiente vivienda y Desarrollo Territorial, Viceministerio de Ambiente. República de Colombia 2010
31
Artículo 15: Centrales térmicas que utilicen turbinas a gas con capacidad inferior a 20 MW. En la Figura 10 b. se establecen los estándares de emisión admisibles para centrales térmicas nuevas y existentes que utilicen turbinas a gas con capacidad inferior a 20 MW, por tipo de combustible a condiciones de referencia y oxígeno de referencia del 15%. Dichos estándares deben cumplirse en cada uno de los puntos de descarga de las centrales térmicas.
Figura 10 .Estándares de emisión admisibles en (mg/m3), según la Resolución 909 de 2008. Articulo7, 14 y 15.
Fuente: http://www.alcaldiabogota.gov.co/
El decreto 948 de 1995 contiene el Reglamento de Protección y Control de la Calidad del Aire, de alcance general y aplicable en todo el territorio nacional, mediante el cual se establecen las normas y principios generales para la protección atmosférica, los mecanismos de prevención, control y atención de episodios por contaminación del aire generada por fuentes contaminantes fijas y
32
móviles, las directrices y competencias para la fijación de las normas de calidad del aire o niveles de inmisión, las normas básicas para la fijación de los estándares de emisión y descarga de contaminantes a la atmósfera, las de emisión de ruido y olores ofensivos, se regulan el otorgamiento de permisos de emisión, los instrumentos y medios de control y vigilancia, el régimen de sanciones por la comisión de infracciones y la participación ciudadana en el control de la contaminación atmosférica. En el capítulo VII del decreto 948 de 1995 se establecen los permisos de emisión para fuentes fijas el cual concede la autoridad ambiental competente, mediante acto administrativo, para que una persona natural o jurídica, pública o privada, dentro de los límites permisibles establecidos en las normas ambientales respectivas, pueda realizar emisiones al aire. El permiso sólo se otorgará al propietario de la obra, empresa, actividad, industria o establecimiento que origina las emisiones38. En el artículo 31 del capítulo II del decreto de 948 de 2008 se señalan las normas de calidad del aire las cuales comprenden: Partículas en suspensión, dióxidos de azufre (SO2), monóxido de carbono (CO), oxidantes fotoquímicos expresados como ozono (O3), óxidos de nitrógeno (NO2). Las leyes mencionadas anteriormente están relacionadas con el presente proyecto de evaluación del impacto ambiental al aire asociado a la producción de resinas de PVC y Polipropileno, debido a que las empresas industriales deben estar dentro de los rangos de emisiones permisibles establecidas por el gobierno Colombiano, para emisiones de fuentes fijas o puntuales. Cabe resaltar que las empresas que se encuentran ubicadas dentro de un sector industrial, se encuentran en la obligación de realizar reportes, periódicos de sus emisiones al aire. En el anexo C se muestra detalladamente la normativa que se tuvo en cuenta para este proyecto. 2.4 MARCO CONCEPTUAL
TERMOPLÁSTICO: Son macromoléculas de polímeros lineales (ramificadas) que no se encadenan transversalmente cuando se les calienta. Los termoplásticos se deterioran químicamente con calentamientos y enfriamientos repetidos. Los termoplásticos típicos a temperatura ambiente poseen las siguientes características: I) menor rigidez, el módulo de elasticidad es dos veces (en algunos casos tres) más bajo que los metales y los cerámicos; 2) la resistencia a la tensión es más baja, cerca del 10% con respecto a la de los metales; 3) dureza muy baja; y 4)ductilidad más alta en promedio, con un tremendo rango de valores,
38
Emisiones al aire: fuente fijas. [En línea]. Disponible en: http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=1479#138. El día 15/03/2014
33
desde una elongación del 1% para el poliestireno, hasta el 500% o más para el propileno.39
POLIMERIZACIÓN: Un material orgánico sintético se forma a partir de un polímero. El proceso se llama polimerización, como resultado del cual el gas o líquido se transforma en sólido. Puede ser iniciada por:
o Medios físicos: calor, radiación.
o Químicos: cambio de concentración o agente químico.40
RESINA: Del latín resina, es una sustancia pastosa o sólida que se obtiene de manera natural a partir de una secreción orgánica de ciertas plantas. Gracias a sus propiedades químicas, las resinas se utilizan para la elaboración de perfumes, adhesivos, barnices y aditivos alimenticios, entre otros productos.
La noción de resina también se usa para nombrar a la sustancia sintética fabricada por el hombre que presenta propiedades similares a las resinas naturales de las plantas. Esto quiere decir que el concepto puede dividirse en resinas naturales y resinas sintéticas.41
POLIPROPILENO: Es un termoplástico que es obtenido por la polimerización del propileno, subproducto gaseoso de la refinación del petróleo. Todo esto desarrollado en presencia de un catalizador, bajo un cuidadoso control de temperatura y presión. El Polipropileno se puede clasificar en tres tipos (homopolímero, copolímerorándom y copolímero de alto impacto), los cuales pueden ser modificados y adaptados para determinados usos42.
POLICLORURO DE VINILO: El policloruro de vinilo o PVC (del inglés polyvinylchloride) es un polímero termoplástico. Es una combinación química entre carbono, hidrógeno y cloro. Es un material termoplástico, es decir, que bajo la acción del calor se reblandece, y puede así moldearse fácilmente; al enfriarse recupera la consistencia inicial y conserva la nueva forma.43
EMISIÓN: Del latín emissio, el término emisión está relacionado con la acción y efecto de emitir (arrojar o echar algo hacia fuera, poner en circulación títulos o valores, manifestar una opinión o juicio, lanzar ondas hercianas para difundir.44
EMISIÓN AL AIRE: Las emisiones al aire comprenden principalmente compuestos generados por la combustión, como el Monóxido de Carbono (COx) o el Dióxido de azufre (SO2), y la evaporación de hidrocarburos que provocan efectos ambientales
39
TERMOPLASTICO. [En línea]. Consultado en http://quantum.cucei.udg.mx/~saguf/descargas/termoplasticos. El día 26/04/2014 40
POLIMERIZACION. [En línea] Disponible en http://fagalab.com/Hojas%20de%20Seguridad/RESINA%20SINTETICA.pdf. 41
RESINA. [En línea] Disponible en: http://definicion.de/resina/. Consultado el día 26/04/2014. 42
POLIPROPILENO. [En línea]. Disponible en: http://www.petroquim.cl/que-es-el-polipropileno/. El día 26/04/2014 43
PVC. [En línea]. Disponible en: http://fido.palermo.edu/servicios_dyc/blog/docentes/trabajos/13222_42180.pdf. El día 26/04/2014 44
EMISION. [En línea].Disponible en: http://definicion.de/emision/#ixzz30F2LE6lM. El día 06/ 02 /2014
34
indeseables. El complejo realiza un estricto control atmosférico que registra tanto la emisión (liberación de partículas a la atmósfera) como la inmisión (concentración de sustancias en el aire).45
FACTOR DE EMISIÓN: Un factor de emisión es una relación entre la cantidad de contaminante emitido a la atmósfera con una unidad de actividad asociada a dicha emisión, como por ejemplo la cantidad de material procesado o la cantidad de combustible usado.
IMPACTO AMBIENTAL: Se define impacto ambiental como la “Modificación del ambiente ocasionada por la acción del hombre o de la naturaleza”.46 Efecto que produce una determinada acción humana sobre el medio ambiente en sus distintos aspectos. El concepto puede extenderse, con poca utilidad, a los efectos de un fenómeno natural.47
EVALUACIÓN DEL IMPACTO AMBIENTAL: La EIA es una herramienta para que los tomadores de decisiones identifiquen los posibles impactos ambientales de los proyectos propuestos, a fin de evaluar los enfoques alternativos, y de diseñar e incorporar medidas adecuadas de prevención, mitigación, gestión y monitoreo.48
3. DISEÑO METODOLÓGICO
3.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN El presente proyecto se encuentra enmarcado dentro de la investigación descriptiva, se define la palabra "describir" como el acto de representar, reproducir o figurar a personas, animales o cosas por medio del lenguaje, de tal manera que al leer o escuchar el lenguaje, se evoque la cosa representada, reproducida o figurada ¿Y qué se debe representar, reproducir o figurar?. Naturalmente aquellos aspectos más característicos, distintivos y particulares de estas cosas, o sea, aquellas propiedades que las hacen reconocibles a los ojos de los demás. Para describir se utilizan todas las variantes del lenguaje científico (escritos, gráficos, simbólicos, etc.), o sea, todos aquellos signos o señales empleados usualmente para comunicar mensajes, transmitir conocimientos o información La investigación descriptiva tiene por objetivo: caracterizar globalmente el objeto de estudio, determinar el o los objetos sociales que tienen ciertas características, describir el contexto en el cual se presenta cierto fenómeno, describir las
45
EMISION AL AIRE. [En línea] Disponible en: http://www.repsol.com/es_es/corporacion/complejos/tarragona/nuestro-compromiso/medio-ambiente/emisiones/. El día 26/04/2014 46
IMPACTO AMBIENTAL. [En línea]. Disponible en: http://www.semarnat.gob.mx/transparencia/transparenciafocalizada/impactoambiental. 47
IMPACTO AMBIENTAL. [En línea]. Disponible en: http://doca9nerimgnj.wikispaces.com/file/view/impacto.pdf. El día 26/04/04 48
EVALUACION DEL IMPACTO AMBIENTAL. [En línea]. Disponible en: http://www.fao.org/docrep/016/i2802s/i2802s.pdf. El día 26/04/04
35
diferencias que existen (o se dan) entre dos o más subgrupos de una población objeto de estudio, Describir las partes, categorías o clases que componen el objeto de estudio, describir el desarrollo o evolución del objeto de estudio, describir las relaciones del objeto de estudio con otros objetos49. Se trabajócon este tipo de investigación ya que para realizar la evaluación del impacto ambiental al aire asociado a la producción de resinas química, es necesario describir las relaciones que se dan entre la contaminación ambiental y la producción de resinas de PVC y Polipropileno, mediante la utilización de un esquema descriptivo, el cual en este caso serían los estudios isocinéticos proporcionados por las empresas, además de realizar pronósticos a partir de estos. 3.2 ENFOQUE ADOPTADO En el presente proyecto de grado se adopta un enfoque cuantitativo, ya que se utilizan procedimientos necesarios para el desarrollo del proyecto, como el análisis y recolección de datospara dar respuesta al problema planteado, así como también, probar si las hipótesis formuladas previamente son verdaderas. El enfoque de esta investigación se encuentra fundamentado en el Paradigma analítico. Este paradigma pretende sostener que las predicciones son una explicación del hecho. Su orientación es prediccionista, ya que lo importante es plantear una serie de hipótesis, es decir, predecir que algo va a suceder y luego comprobar o verificar que así sucedió. Uno de los criterios dominantes de este paradigma es la existencia de las variables, que a la postre se constituyen en las dimensiones de un fenómeno y las cuales tienen como característica principal, la capacidad de asumir distintos valores50. Por otra parte el proyecto adopta un enfoque cuantitativo, por que utiliza la recolección y el análisis de datos para contestar preguntas de investigación y probar hipótesis establecidas previamente, ya que confía en la medición numérica, el conteo y frecuentemente en el uso de la estadística para establecer con exactitud patrones de comportamiento de una población51. Alguna de las fases que utiliza este tipo de enfoque son: 1. Observación y evaluación de fenómenos. 2. Establecimiento de ideas como resultado de la observación y evaluación de
fenómenos. 3. Pruebas que demuestren el fundamento de la fase (2).
49
CERDA Hugo. Los elementos de la investigación, 1993, p.27, 46-49,127. 50
CERDA Hugo. Los elementos de la investigación, 1993, p.27, 46-49,127. 51
Enfoque cuantitativo. [En línea]. Disponible en: http://metodologiadelainvestigacion.lacoctelera.net/post/2010/05/20/enfoque-cuantitativo-y-cualitativo
36
4. Revisión de ideas con base en la fase (3). 5. Proposición de nuevas observaciones para cimentarlas ideas originales o
generar otras. Por otra parte cabe resaltar que lo cuantitativo se reduce a medir variables en función de una magnitud, extensión o cantidad determinada. Entendiéndose por magnitud a toda propiedad que puede ser medida y la extensión una parte del espacio que ocupa una cosa52. 3.3 DISEÑO ADOPTADO En el presente proyecto de grado se adopta un diseño no experimental, debido a que solo involucra información proporcionada a partir de un proceso real, donde se estudian datos que no son modificados por el investigador; es decir no implica un control sobre las variables independientes. Este proyecto no involucra métodos estadísticos para el tratamiento y análisis de información, ya que las hipótesis planteadas se comprueban con los logros de los objetivos trazados. 3.4 POBLACIÓN Y MUESTRA En este proyecto de grado las unidades de análisis con las que se trabajaron fueron los equipos involucrados en la combustión para el proceso de resinas de PVC y Polipropileno producidos en Colombia. Para lo anterior se tuvo en cuenta la información confidencial proporcionada con las variables utilizadas. Así mismo la población escogida en esta investigación, implica los equipos de combustión: calderas, quemadores y cogeneradores, puesto que el proyecto está enmarcado a nivel puntual o de chimeneas de dichos procesos estudiados. 3.5 TÉCNICAS PARA LA RECOLECCIÓN DE DATOS. 3.5.1 Fuentes primarias
Se utilizaron registros de los estudios isocinéticos de las emisiones al aire en la producción de resinas de PVC y PP, los cuales fueron suministrados confidencialmente como técnica de recolección de datos. Hay que mencionar además, que los instrumentos utilizados fueron los registros de emisiones al aire en la producción de resinas químicas, las guías técnicas para la medición, estimación y cálculo de las emisiones al aire, los factores de
52
CERDA Hugo. Los elementos de la investigación 1993, p.46.
37
emisiones atmosféricos por cada sector productivo, la tasa de operación manejada en cada uno de los casos estudiados y la normativa ambiental legal aplicada a dichos procesos. 3.5.2 Fuentes secundarias Las fuentes secundarias iniciaron con larecopilación de documentos referentes al tema de investigación, tales como guías metodológicas, bases de datos electrónicas, investigaciones previas, consultas en la web, literatura, tesis de investigaciones, documentos de fuentes institucionales ambientales nacionales e internacionales, documentos establecidos por el EPA (EnvironmentalProtection Agency)
de los Estados Unidos y por MAVDT (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo
Territorial). Todo lo anterior basados en las emisiones atmosféricas a los procesos productivos de los casos estudiados
3.6 HIPÓTESIS DE TRABAJO
H1.-El proceso de producción de resinas a partir de PP y PVC, para los respectivos casos de estudio colombianos, cumplen con el régimen de vertimientos de emisiones establecidos por el Establecimiento Público Ambiental, y las leyes ambientales del gobierno de Colombia. H2.- Los procesos de producción de resinas de PP y PVC para los mencionados casos Colombianos, presentan porcentajes de exceso de oxigeno de referencia según la normativa ambiental, para una eficiencia optima del proceso que ayude a la disminución de CO2.
3.7 VARIABLES Las variables consideradas para el desarrollo de esta investigación son las siguientes: Emisiones de óxidos de nitrógeno (NOx), Emisiones de óxidos de carbono (COx), Material particulado (MP, MP10)
38
3.8 . OPERACIONALIZACION DE VARIABLES
Tabla 3. Operacionalización de variables
Objetivos
Variable Dimensión Indicadores Instrumento
Medición concentración
óxidos de nitrógeno
(NOx)
Emisiones de óxidos de
nitrógeno (NOx) Kg/año
Combustión del gas natural
Balance de materia, y
aplicación de procedimientos de
estimación de emisiones al aire,
según metodología EPA.
Medición concentración
óxidos de carbono (CO2)
Emisiones de óxidos de
carbono (CO2),
Ton/año Combustión
del gas metano
Balance de materia, y
aplicación de procedimientos de
estimación de emisiones al aire,
según metodología EPA.
Medición PM y PM10
Relación material
particulado. Kg/año
Material particulado
Balance de materia, y
aplicación de procedimientos de
estimación de emisiones al aire,
según metodología EPA.
39
3.9 PROCESAMIENTO O MODELO PARA EL ANÁLISIS DE DATOS.
Se aplicó un análisis descriptivo el cual consiste básicamente en resumir los datos recogidos asociados con los procedimientos cuantitativos.
Para la evaluación de la estimación de las emisiones al aire de los impactos potencialmente ambientales del proceso de producción resinas de polipropileno y PVC para un caso de estudio colombiano, se planteó el siguiente diseño metodológico:
Revisión bibliográfica: se hizo una revisión minuciosa a nivel global, nacional y local, para establecer límites de la investigación; en este caso “Emisiones de óxidos de nitrógenos, carbono, según la técnica de estimación apropiada”.
Identificación de procesos y etapas asociados con la producción de resinas: Se efectuó una visita de campo a las empresas asociadas a la producción de resinas de PVC y polipropileno, con el fin de reconocer y elaborar un diagrama de flujo del proceso de producción.
Recolección de información sobre mediciones: los datos de las mediciones reales las etapas del proceso de producción de resina de PVC y polipropileno, se obtuvieron por medio dela entidad ambiental, Indicando las etapas determinantes en la producción de las resinas de PVC y polipropileno.
Cuantificación de las composiciones de los gases de combustión: se verificó el equipo donde más se producen los contaminantes, esto se realizó teniendo en cuenta las características de las fases del proceso.
Elección del tipo del procedimiento para la realización de los cálculos de emisión: Se buscó el tipo de procedimiento más adecuado para la estimación de emisiones al aire según la metodología planteada por EPA de los Estados Unidos.
Evaluación del impacto ambiental ocasionado por la producción de resinas de PVC y polipropileno, mediante las emisiones permitidas de NOx y gases de combustión:Se implementaron los procedimientos descritos por el método más ajustado a las etapas del proceso.
Comparación del grado de contaminación ocasionado en cada una de las etapas de producción resina de PVC con la de polipropileno: A partir de los resultados obtenidos se determinó el grado de emisión al aire.
Análisis de resultados: En este punto se realizaron las conclusiones destacadas, que se pudieron obtener con la realización de este proyecto.
40
4. ANÁLISIS DE RESULTADOS
4.1. Emisiones de las fuentes fijas a nivel puntual o de chimenea.
De acuerdo a la literatura consultada para las estimaciones de emisiones atmosféricas según lo medido y lo calculado, y de acuerdo al margen legal que enmarca este proyecto, se muestran los datos confidenciales de las concentraciones y porcentajes reales de emisiones de óxidos de nitrógenos (NOx), dióxido de carbono (CO2) y material particulado (MP, MP10) por las fuentes fijas puntuales de PP y PVC, obtenidos en el formato mostrado en el anexo A , con los que se partieron para la obtención de los resultados descritos a continuación. En la tabla 4 y 5, se muestran los datos iníciales. Donde:
GEA 1, GEA 2 y DISTRAL, hacen referencia a los nombres de las calderas convencionalesde tipo acuatubular, durante los años 2011 y 2012.
Cogeneración No.3, hace referencia al nombre del sistema de cogeneración implementado en el año 2013 para el proceso de PP.
Tabla 4.Datos de las composiciones de los gases de combustión, para la realización de
las estimaciones de emisiones según lo MEDIDO, al proceso de resinas de PP.
AÑOS AÑO 2011 AÑO 2012 AÑO 2013
DESCRIPCION GEA 1 GEA 2 DISTRAL GEA 1 GEA 2 DISTRAL cogeneración
No. 3
T. salida de gases (°C) 95,42 95,42 95,42 95,42 95,42 95,42 153,56
Presión bar. (mmHg) 757 757 757 757 757 757 753,11
Presión abs. (mmHg) 758,2 758,2 758,2 758,2 758,2 758,2 752,67
R (atm. Litro/molK) 0,082
Caudal (m3/h) 140064,6 143497,8 140064,6 140064,6 140064,6 140064,6 55472,4
Horas funcionamiento 7920
COMPOSICION DE LOS GASES
Concentración CO2% 2.2 2.5 9.5 7 6,5 7,67 2,5
Concentración CO % 0 0 0 0 0 0 0
Concentración O2 % 10.6 10.7 3.5 12,5 12,7 10 16,2
Concentración N2 % 87.2 86.8 87.0 80,5 80,8 82,33 81,3
Concentración De NOx A Cond. Estándar (mg/m
3)
47,54 87,08 72,57 103,2 158,0 38,53 55.78
Concentración De NOx A Cond. Referencia (mg/m3)
46,75 85,62 71,35 101,4 155,3 37,88 54.84
Fuente: Datos confidenciales. Año 2014
En relación con la tabla 4, según laResolución 909 de 2008 del MAVDT, artículo 7 y 14, se debe trabajar con un Oxigeno de referencia de 11% para los años 2011 y 2012 y 3% para el año 2013 para la empresa productora de resina de PP.
41
Tabla 5. Datos de las composiciones de los gases de combustión, para la realización de las estimaciones de emisiones según lo MEDIDO, al proceso de resinas de PVC.
En cuanto a la tabla 5, segúnResolución 909 de 2008 del MAVDT, artículo 15, se debe trabajar con un Oxigeno de referencia de 15% para los años 2011, 2012 y 2013 para la empresa productora de resina de PVC.
AÑOS AÑO 2012 AÑO 2013 AÑO 2014
DESCRIPCION
Generador 1
Quemador OFF
Generador 2
Quemador ON
Generador 2
Quemador OFF
Generador 1 Caldera 5
Generador Caldera 6
Cogeneración 3 Caldera 7
Cogeneración 1 Caldera 5
Cogeneración 2 Caldera 6
T. salida de gases (°C) 150,44 156,88 162,31 159,59 159,9 150,38 159,5 158,56
Presión abs. (mmHg) 752,62 751,41 752,68 756 756 756,41 750,11 751,45
R (atm. Litro/molK) 0,082 0,082 0,082 0,082 0,082 0,082 0,082 0,082
Horas funcionamiento 7920
Caudal (m3/h) 59937,6 47032,8 50026,8 49674 40882,8 53733 51128,4 40876,8
3,5
Concentración CO2% 2,93 2,93 2,9 3 3,5 3,5 3 3,5
Concentración CO % 0 0 0 0 0 0 0 0
Concentración O2 % 15,93 14,73 15 15 14 15,5 15,5 14,5
Concentración N2 % 81,13 82,33 82 81,5 82 81 81,5 82
Concentración De NOx A Cond. Estándar (mg/m3)
68,23 34,25 114.69 74,88 62,06 60,71 69,81 68,38
Concentración De NOx A Cond. Referencia
(mg/m3) 79,45 33,67 112,04 68,64 67,23 59,69 68,64 67,23
Fuente: Datos confidenciales.Año 2014
42
De acuerdo a la tabla 5, los respectivos nombres de los sistemas de cogeneración nombrados por la empresa productora de PVC durante los año 2012 -2014 son: Generador 1, corresponde a la caldera N° 5 unida a una turbina. Generador 2, corresponde a la caldera N° 6 unida a una turbina. Unidad de cogeneración 3, corresponde a la caldera N° 7 unida a una turbina. De las tablas 4 y 5, se infiere las propiedades de operación y las concentraciones de los gases de combustión, de cada equipo durante los respectivos años Con los datos anteriores, se realizó la gráficade PP y PVC según los resultados de las concentraciones de óxidos de nitrógeno en (mg/m3) obtenidos mediante los estudios isocinéticosde cada empresa en los respectivos años; con la finalidad de observar la tenencia de las emisiones de óxidos de nitrógeno en los años escogidos y tabulados con el límite establecido por la ley Colombiana. Cabe resaltar que solo se realiza el análisis y reporte por parte de las empresas productoras de resinas de PP y PVC de concentraciones de óxidos de nitrógeno, debido a que según la Resolución 909 de 2008 del MAVDT a estas empresas por utilizar equipos de combustión externa, unidades de cogeneración y gas natural como único combustible solo les aplica la medición y control de NOx. Figura 11. Reporte Concentraciones de óxidos de nitrógeno PP.
Fuente: Autores. Año 2014
Caldera GEA 1 Caldera GEA 2 Caldera Distral
2011 44,95 119,38 40,77
2012 119,38 187,19 34,4
2013 205,66
Maxima Permisible 350 350 350
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Co
nce
ntr
acio
n (
mg/
m3)
de
NO
x p
ara
el P
P.
43
En la figura 11se muestran los resultados de las concentraciones de NOx arrojados por el estudio isocinético de la empresa productora de resinas de PP para los años 2011, 2012 y 2013, en la que se evidencia la tendencia de aumento en la concentración de NOx del año 2011 a 2012, no obstante en el año 2013 se denota la corrección de esta tendencia en una disminución considerable de la concentración de los óxidos de nitrógeno, como también se destaca que en ninguno de los años se propaso el límite de emisión permisible establecido por el MAVDT. En la figura 12 se tienen los resultados de las concentraciones de NOx arrojados por el estudio isocinético de la empresa para los años 2012, 2013 y 2014 para la producción de resina de PVC, en esta se observa que a pesar de que en los años 2012 y 2013 la tendencia disminuyó, en el año 2014 se realizo adicionalmente una lectura de la caldera 7, debido a una aplicación operativa, por otra parte hubo un aumento considerable en las emisiones de NOx, para las calderas 5 y 6 lo cual puede deberse a un fallo en el sistema de cogeneración o a un error a la hora de tomar la muestra, la empresa debe tomar las acciones correctivas en el plazo establecido por el MAVDT, para evitar sanciones por parte de la entidades ambientales locales. Figura 12. Reporte Concentraciones de óxidos de nitrógeno PVC.
Fuente: Autores. Año 2014
2012 2013 2014-1 2014-2
Caldera 5 79,45 74,88 149,61
Caldera 6 114,69 62,06 110,94
Caldera 7 65,12
Maximo permisible 120 120 120 120
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Co
nce
ntr
acio
n (
mg/
m3)
de
NO
x p
ara
el P
VC
.
44
Por otra parte, para la realización de las estimaciones por medio de lo CALCULADO, se utilizaron los factores de emisión en unidades de [Kilogramos / Toneladas de material procesado], que se muestran en la tabla 6. Tabla 6. Datos de los factores de emisión, para la realización de las estimaciones de emisiones según lo CALCULADO.
CONTAM. RESINAS DE PP
RESINAS DE PVC
FUENTE
FA (Kg/Toneladas) FA (Kg/Toneladas)
*AP-42 de la EPA, Natural gas de combustión. Quinta Edición/1998.
**
MP 0,0009 0,01043
MP10 0,0009 0,01043
NOx 0,05895 0,09072
CO 0,0012 0,0012 Directrices del IPCC de 2006 para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero. CO2 2.6 2.6
Fuentes: Autores. Año 2014
4.2. Estimación de emisiones en fuentes fijas a nivel puntual o de chimenea.
4.2.1. Estimación de Óxidos de Nitrógenos según lo Medido.
Para realizar la evaluación de las emisiones atmosféricas, según el método de lo medido, es necesario utilizar los resultados de los reportes a los controles hechos en las calderas, es decir los resultados de los estudios isocinéticos presentados para cada año; en el cual con base a medidas reales de concentración de contaminante se parte para determinar una emisión.
La ecuación a utilizar en este método es la ecuación (1) mediante la cual se calculó las emisiones máximas admisibles y las emisiones según lo medido, partiendo de las concentraciones dadas en los estudios isocinéticos para cada empresa. Para calcular las emisiones máximas se parte de las concentraciones máximas admisibles establecidas en la Resolución 909 de 2008 del MAVDT, las cuales son:
Concentración de NOx para PP: 350 (mg/m3)
Concentración de NOx para PVC: 120 (mg/m3)
Para este cálculo también es necesario conocer los caudales del gas, el cual se toma de los estudios isocinéticos para cada caldera según el año.En el caso de conocer las emisiones en kg/año a partir de las concentraciones reportadas por estos estudios se utiliza la ecuación (2), agregando el término de las horas de operación de las calderas.
45
Para el caso particular del CO2 Se procede a calcular su emisión de manera diferente, la cual se explica más adelante.
Teniendo en cuenta lo anterior a continuación en la tabla 7 se muestran los resultados obtenidos de las estimaciones de emisiones de NOx al aire según lo MEDIDO para ambos procesos.
Tabla 7. Estimaciones de emisiones de NOx según lo MEDIDO, al proceso de resinas de PP y PVC.
ESTIMACION DE EMISIONES DE NOx PARA RESINAS DE PP
Año Equipo
Estándares de emisiones admisibles
(kg/h)
Emisión (kg/h), según
estudios isocinéticos
Estimación según Medido (kg/h)
Estimación según Medido
(kg/años)
2011
Caldera GEA 1 49,02 6,78 6,30 55188,00
Caldera GEA 2 50,22 12,31 11,64 101966,40
Caldera Distral 49,02 10,20 10,88 95308,80
2012
Caldera GEA 1 49,02 16,72 10,43 91366,80
Caldera GEA 2 49,02 12,40 10,47 91717,20
Caldera Distral 49,02 8,46 10,79 94520,40
2013 Caldera GEA 1 19,41 3,09 3,61 31623,60
ESTIMACION DE EMISIONES DE NOx ATMOSFERICAS PARA RESINAS DE PVC
2012
Generador 1 Quemador OFF 7,19 3,05 4,76 41697,60
Generador 2 Quemador ON 5,64 3,76 3,73 32674,80
Generador 2 Quemador OFF 6,00 3,41 5,73 50194,80
2013 Generador 1 Caldera 5 5,96 3,47 3,71 32499,60
Generador 2 Caldera 6 5,96 2,80 2,53 22162,80
2014
Cogeneración No.3 Caldera No.7
6,44 3,26 3,50 30660,00
Cogeneración No.1 Caldera No.5
6,56 5,84 5,73 50194,80
Cogeneración No.2 Caldera No.6
6,56 5,00 4,53 39682,80
Fuente: Autores. Año 2014
En la figura 13 se muestra los resultados de las estimaciones de las emisiones de NOx en Kg / horas para el PP correspondientes a la tabla 7, en donde se puede observar que las fuentes puntuales, en este caso las calderas y la unidad de cogeneración no exceden con las concentraciones de NOx, como lo indica la normativa ambiental de la Resolución 909 de 2008 del MAVDT, según artículo 7 y 14.
46
Figura 13: Resultados de emisiones de NOx por años (2011,2012 y 2013) para las resinas de PP.
Fuente: Autores. Año 2014
El año 2012 para la empresa productora de resinas de PP, como se observa en la figura 14, fue el año de mayor emisión de NOx, en comparación con los otros años, llegando a tener un valor aproximado de emisiones de 227.604,40 Kg /años; mientras que para el año 2013 las emisiones de dicho gas fueron más bajas con un valor aproximado de 31.623,60 Kg/años; esto su debe a que durante este último año se utilizó una unidad de cogeneración para planta 1 y planta 2 que funcionaba con gas natural, que a su vez le inyectaba vapor a las calderas. Esta unidad ayuda a la disminución de óxidos de nitrógenos en el proceso, ya que la inyección de vapor reduce el tiempo de residencia a temperatura máxima o a las temperaturas de combustión altas, produciendo calor y electricidad útil a partir de un mismo combustible; hecho contrario a la quema directa de gas natural en la caldera, como sucedió para el año 2012.Teniendo en cuenta que en la quema directa del gas natural se tiene dos fuentes de emisiones la de la caldera y el calor residual no aprovechado.
0
10
20
30
40
50
60
Caldera GEA 1
Caldera GEA 2
Caldera Distral
Caldera GEA 1
Caldera GEA 2
Caldera Distral
Caldera GEA 1
2011 2012 2013
(Em
isio
nes
de
NO
x kg
/h)
Max Permisible Emision Estimacion según Medido
47
Figura 14.Estimación atmosférica de los óxidos de nitrógenos para el PP, durante los años 2011, 2012 y 2012.
Fuente: Autores. Año 2014
En la figura 15. Se muestra los resultados de las estimaciones de las emisiones de NOx en Kg / horas para el PVC correspondientes a la tabla 7, en donde se puede observar que las fuentes puntuales, en este caso las calderas, los quemadores y las unidades de cogeneración no exceden con las concentraciones de NOx, como lo indica la normativa ambiental de la Resolución 909 de 2008 del MAVDT, según artículo 15.
El método según lo calculado arroja resultados muy parecidos a los reportados por ambas empresas en sus estudios isocinéticos, por lo que se puede considerar este como una técnica confiable para la estimación de emisiones atmosféricas.
2011 2012 2013
PP 252463,20 277604,40 31623,60
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00Es
tim
acio
n d
e e
mis
ion
es
de
NO
x d
el P
P e
n
(Kg/
año
s)
x 10
000
48
Figura 15. Estimación atmosférica de los óxidos de nitrógenos para el PVC, durante los años 2012, 2013 y 2014
Fuente: Autores. Año 2014
4.2.2. Emisiones atmosféricas según lo Calculado
Utilizando los factores de emisión presentados en la tabla 6, mediante las formulas 4 y 5, se hallaron las estimaciones de las emisiones de MP, MP10, NOx, CO2 y CO, para los dos casos de resinas trabajadas en este proyecto. La tabla 8 muestra los resultados de dichas estimaciones expresadas en unidades de Kg/horas y Kg/años, para las plantas respectivas de los dos casos colombianos, donde las correspondientes tasas de producción son:
Producción PP Planta 1 CopolímeroRandom: 52070 TM/año
Producción PP Planta 2 Homopolímero de alto impacto: 48977 TM/año
Producción PP Planta 1 Homopolímero: 296263 TM/año
Producción PVC Planta 1 Copolímero: 320000 TM/año
Producción PVC Planta 2 Suspensión: 320000 TM/año
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Generador 1 Quemador OFF
Generador 2 Quemador ON
Generador 2 Quemador OFF
Generador 1 Caldera 5
Generador 2 Caldera 6
Unidad de Cogeneracion No.3 Caldera
No.7
Cogeneración No.1 Caldera
No.5
Cogeneración No.2 Caldera
No.6
2012 2013 2014 2014
Esti
mac
ion
de
emis
ion
de
de
NO
x p
ara
el P
VC
en
kg
/h
Maxima Permsible Emision Estimacion según Medido
49
Tabla 8. Resultados de estimaciones de emisiones para los contaminantes de combustión según lo CALCULADO
ESTIMACION DE EMISIONES PARA EL PP
CONTAMINANTE
PLANTA 1: Homopolimero y
CopolimeroRandom
PLANTA 2: Homopolimero de alto
impacto TOTAL
Emisión (Kg/años)
Emisión (Kg/h)
Emisión (Kg/años)
Emisión (Kg/h)
Emisión (Kg/años)
Kg/h
MP 188,39 0,02 166,51 0,02 354,90 0,04
MP10 188,39 0,02 166,51 0,02 354,90 0,04
Nox 12432,56 1,42 10988,98 1,25 23421,54 2,67
CO 253,08 0,03 223,69 0,03 476,77 0,05
CO2 664,34 0,08 587,20 0,07 1251,53 0,14
ESTIMACION DE EMISIONES PARA EL PVC
Contaminante
PLANTA 1: Copolimero
PLANTA 2: suspensión
TOTAL
Emisión (Kg/años)
Emisión (Kg/h)
Emisión (Kg/años)
Emisión (Kg/h)
Emisión (Kg/años)
Kg/h
MP 330,59 0,04 3312,57 0,38 3643,16 0,42
MP10 330,59 0,04 3312,57 0,38 3643,16 0,42
Nox 2903,04 0,33 29030,40 3,31 31933,44 3,64
CO 38,40 0,00 384,00 0,04 422,40 0,05
CO2 244,80 0,03 2448,00 0,28 2692,80 0,31
Fuente: Autores. Año 2014
En la figura 16, se observan los resultados totales de las estimaciones de los óxidos de nitrógeno, donde la empresa productora de PVC, presenta los mayores índices de emisiones de este contamínate siendo de 31933,44 kg/años, esto se debe principalmente a la capacidad de producción que tiene la empresa productora de PVC siendo este un factor importante a la hora de calcular las emisiones de Nox al aire. Como también se ve afectado por el elevado exceso de aire que se está requiriendo en el proceso de combustión.
50
Figura 16. Resultados de emisiones de NOx según lo CALCULADO.
Fuente: Autores. Año 2014
4.2.3. Estimación de Emisiones atmosféricas para el CO2
Para el cálculo de estimaciones de emisiones de CO2, se utilizó la ecuación3.
En la figura 17, se presenta el total de las estimaciones de emisiones para el
CO2 en ambos procesos; donde se puede observar que en el año 2013 la
empresa de PP (parte a.) género menor emisión de este contaminante en
comparación con los años 2011 y 2012, esto se debe a que durante este año
2013) la empresa utilizo en sus procesos de combustión, un sistema de
cogeneración que disminuye las emisiones de CO2, así como también con las de
NOx.
Cabe resaltar que el alto contenido de este contaminante se debe al porcentaje
de oxigeno de referencia que está manejando la empresa, ya que según el
artículo 7 el porcentaje de oxigeno de referencia que debe manejar es de 11%,
sin embargo según lo reportando, el porcentaje de oxigeno está por encima del
estipulado. Lo anterior indica que la combustión presenta un exceso de aire alto,
que ocasiona una disminución en el rendimiento de dicha combustión.
PP PVC
Nox 23421,54 31933,44
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000Es
tim
acio
n d
e e
mis
ion
es
de
NO
x e
n K
g/añ
os
par
a la
s em
pre
sas
de
PP
y P
VC
51
Figura17:Estimaciones por años de CO2 para ambos procesos.
Fuente: Autores. Año 2014
Para el caso de PVC (parte b) se observa que en los años 2012 y 2014 hubo una
mayor emisión de CO2 en comparación al años 2013 lo cual también se debe a
que el porcentaje de oxigeno determinado supera al oxigeno de referencia
establecido por la norma, ocasionando que la caldera pierda eficiencia al
suministrar elevadas cantidades de aire en exceso, por lo tanto se estaría
calentando más aire que combustible.
CO2
2011 284530,9005
2012 422368,7945
2013 19754,2045
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45Es
tim
acio
n d
e e
mis
ion
es
de
CO
2 p
ara
el
PP
(to
nel
adas
/añ
os)
x 10
000
CO2
2012 783556,8926
2013 520440,3651
2014 787263,0595
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Esti
mac
ion
de
emis
ion
es d
el C
O2
par
a el
P
VC
(To
nel
adas
/añ
os)
x 10
000
b.
a.
52
Figura 18. Estimación de emisiones de CO2 para ambas empresas (PP y PVC).
Fuente: Autores. Año 2014
Los resultados de las estimaciones totales de emisiones de CO2del 2012 al 2014,
se ilustran en la figura 18, donde la empresa de resinas de PVC presenta mayor
emisión de este contaminante.
4.2.4. Estimación de Emisiones atmosféricas según lo CALCULADO para material particulado.
En la figura 19 se muestran los resultados de las emisiones de material particulado
(MP y MP10), para las respectivas empresas, de la cual se infiere que la empresa
productora de PVC, es la que emite en mayor proporción este contaminante. A
pesar de esto, se debe tener en cuenta que dicha empresa maneja toneladas de
producción más elevadas.
Por otra parte el estimado de este contaminante según el método calculado, da un
valor aproximado a la realidad del proceso. El valor calculado para este parámetro
es mínimo comparado con la producción de MP y MP10 producidos por otros
combustibles como el carbón mineral o el cuesco de la palma africana.
CO2
PP 726653,8996
PVC 2091260,317
0
50
100
150
200
250
Esti
mac
ion
de
em
isio
ne
s d
e C
O2
(T
on
elad
as/a
ño
s)
x 10
000
53
Figura 19. Estimación de emisiones de material particulado (MP y MP10) para ambas empresas
Fuente: Autores. Año 2014
4.3. Comparación de técnicas de estimaciones (Medido y Calculado).
En la figura 20, se muestran los resultados de emisiones de NOx en Kg/años,
para las respectivas empresas de estudio según la metodología de Medido y lo
Calculado; en la cual se aprecia los valores arrojados para la medición de la
emisiones de NOx mediante ambas técnicas, siendo los valores de 31623,6
kg/años y 34410,45 kg años según lo medido y calculado respectivamente para la
empresa productora de PP, estando estos valores en el mismo rango. En cuanto a
la empresa productora de PVC los resultados de emisiones de NOx según lo
medido y calculado fueron de 54662 kg/ años y 65835,50 kg/años
respectivamente, presentando estos una mayor diferencia. Se debe tener presente
que el método de lo calculado, que involucra factores de emisión, se utiliza cuando
no se cuenta con las composiciones de los gases de combustión, y cuando
generalmente se desea tener un estimado aproximado de un proceso de
producción en específico. Adicionalmente, hay que tener en cuenta que los
procesos productivos de ambas empresas son muy similares, pero la materia
prima y la tasa de producción difiere ampliamente, lo cual influye en el nivel de
emisiones atmosféricas de cada una de ellas.
MP MP10
PP 521,4104 521,4104
PVC 7503,820216 7503,820216
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Esti
mac
ion
de
Em
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P y
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PV
C)
en
Kg/
año
s
54
Figura 20. Estimación de emisiones según lo medido y lo calculado para NOx
Fuente: Autores. Año 2014
A partir de los resultados anteriores se puede decir que: De la hipótesis (h1) planteada anteriormente, se puede afirmar que los procesos de producción de resinas a partir de PP y PVC, para los respectivos casos de estudios Colombianos, cumplen con el régimen de emisiones establecidos por el Establecimiento Publico Ambiental, y las leyes ambientales del gobierno de Colombia.
De la hipótesis (h2) planteada anteriormente, se puede señalar que algunas
calderas (en los años establecidos del presente estudio), de los proceso de producción de resinas a partir de PP y PVC, no cumplen con los respectivos porcentajes de exceso de oxígeno de referencia según la normativa ambiental, para una eficiencia optima del proceso que ayude a la disminución de CO2.
Medido Calculado
PP 31623,6 34410,45965
PVC 54662,4 65835,504
0
1
2
3
4
5
6
7
Esti
mac
ion
de
em
isio
ne
s d
e N
Ox
(K
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000
55
5. CONCLUSIONES
Se realizaron cálculos y estimaciones a partir de mediciones de emisiones al aire, como herramienta de evaluación del impacto ambiental al aire, generadas por fuentes fijas en el proceso de producción de resinas de PP y PVC para un caso de estudio colombiano. Las emisiones de contaminantes, tales como los óxidos de nitrógenos y dióxidos de carbonos, son disminuidos en los procesos, cuando se involucran unidades de inyección por vapor, como los sistemas de cogeneración, que ayudan a reducir el tiempo de residencia en la combustión. El exceso de aire en los procesos de combustión, está correlacionado con la cantidad de NOx y CO2 generados, por lo que un excesivo flujo de este ocasiona mayor índice de CO2; mientras que una deficiencia de oxígeno de referencia, proporciona al aumento de formación de CO; razón por la cual es importante que en los procesos de combustión se manejen porcentajes óptimos de oxígeno de referencia y/o de aire.
Se observó que en los procesos analizados, se emplea un porcentaje mayor al establecido por la ley colombiana, en cuanto al exceso de aire permitido para la combustión, lo que ocasiona un aumento significativo en las emisiones de CO2. Por otra parte, los procesos de producción de resinas de PP y PVC, cumplen con la máxima concentración de NOx establecida por la normativa ambiental establecida por el MAVDT en el decreto 909 del 2008.
En cuanto a las emisiones de NOx, la empresa productora de resinas de PVC genera mayor cantidad de este contaminante, al ser esta la queproducemás Toneladas métricas año; en el caso de la empresa productora de PP, se observa una tendencia de aumento en las concentraciones de NOx, sin embargo, el rango de las emisiones de este gas se mantiene por debajo del máximo permitido. Los resultados de las emisiones de material particulado para las empresas estudiadas según el método calculado, es significativamente menor que las emisiones deMP y MP10 generadas por otros combustibles como el carbón mineral o el cuesco de palma africana. A pesar de que el método Calculado no involucra datos robustos del proceso, arroja resultados comparables a los reportados por ambas empresas en sus estudios isocinéticos, por lo que se puede considerar este como una técnica confiable para la estimación de emisiones atmosféricas
56
6. RECOMENDACIONES
Desarrollar estudios de impacto ambiental atmosférico para otros sectores productivos, de los que se presuma un aporte al deterioro de la calidad del aire.
Realizar estudio del impacto ambiental atmosférico, según lo MEDIDO para fuentes fijas dispersas, tomando en cuenta las emisiones de Material particulado (MP, MP10) como contaminante a la atmósfera, según el tipo de combustible utilizado.
Desarrollar estudios que permitan estimar concentraciones máximas posibles de los contaminantes emitidos por chimenea mediante la aplicación de modelos de dispersión.
Para la determinación de valores másacordes con la realidad, se recomienda la utilización de las otras técnicas de cálculo de emisiones, tales como balances de materia y energía para las emisiones de CO y CO2,
NOx. Para este fin se requieren los valores de producción reales de las entradas y salidas de cada etapa del proceso.
Otro método apropiado para la determinación de valores másrepresentativos, es con base en modelos de emisiones para CO y CO2,
NOx, cuando NO se cuente con los valores de producción de las entradas y salidas de cada etapa del proceso, ni con información de composiciones de los gases de combustión en las fuentes puntuales o de chimenea.
Se recomienda realizar este tipo de estudio de manera periódica, con el fin de seguir la evolución del aporte de la carga contaminante a la atmósfera de parte de los sectores productivos del país.
La ley colombiana debe actualizar las políticas legales, para el control de emisiones de CO2 y material particulado a las empresas que generen mayor carga de estos contaminantes, de acuerdo con el crecimiento industrial y a las condiciones de cada sector.
57
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ANEXOS Anexo A. FORMATO DE LOS DATOS CONFIDENCIALES PARA EL PROCESO DE RESINAS DE PP
FUENTE: CALDERA GEA 1: CALDERA GEA 1
DESCRIPCION RESULTADO UNIDAD
METODOS PRELIMINARES Variable R1 R2 R3 promedio
Temp. Promedia De Chimenea (ts) avg 95.75 95.75 °C
Presión Absoluta De Chimenea (ps) 758.20 1.13 Dscnm
Volum.Stand. De Gas De Medidor (Vm) std 1.13 1.13 Dscm
Humedad Calculada (Bws(cal)) 12.51 12.51 %
COMPOSICION DE LOS GASES
Dióxido De Carbono (%CO2) 2.20 2.20 %
Oxigeno (%O) 10.60 10.60 %
Monóxido De Carbono (%CO) 0 0 %
Nitrógeno (%N2) 87.20 87.20 %
Peso Molecular Seco Del Gas (Md) 28.78 28.78 g/g-mole
Peso Molecular Húmedo Del Gas (Ms) 27.43 27.43 g/g-mole
Factor Calculado De Combustible (Fo) 4.68 4.68
Exceso De Aire (%EA) 85.34 85.34 %
METODO 7 OXIDOS DE NITROGENOS M1 M2 M3 M4 PROM. UNIDAD
Datos De La Emisión De Óxidos De Nitrógeno
Concentración De Nox A Cond. Estándar Ccs 45.17 45.13 48.97 50.89 47.54 Mg/Sm3
Concentración De Nox A Cond. Referencia Ccr 44.41 44.37 48.15 50.04 46.75 Mg/Rm3
Concentración Nox A CR Y Oxigeno De Referencia Ccr O2 ref. 42.71 42.67 46.30 48.12 44.95 Mg/Rm3
Emisión De Nox RE NOx 6.44 6.43 6.98 7.25 6.78 Kg/h
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Anexo B. MARCO LEGAL
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