guía para la correcta selección y empleo de métodos de estimación de emisiones

GUA PARA LA CORRECTA SELECCIN Y EMPLEO

DE MTODOS DE ESTIMACIN DE EMISIONES CONTAMINANTES

Subsecretaria de Gestin para la Proteccin Ambiental-SEMARNAT

En cooperacin con: Comisin para la Cooperacin Ambiental de Amrica del Norte

Secretara del Medio Ambiente y Recursos Naturales Vctor Lichtinger Waisman Secretario Ral E. Arriaga Becerra Subsecretario de Gestin para la Proteccin Ambiental Arnaldo Martnez Osegueda Coordinador General de Comunicacin Social Jorge Bolaos Cacho-Ruz Director General de Manejo Integral de Contaminantes Juan Barrera Cordero Director de Gestin Ambiental 1 edicin octubre de 2001 Secretara del Medio Ambiente y Recursos Naturales Boulevar Adolfo Ruz Cortnez 4209, Fracc. Jardines en la Montaa C.P. 14210, Tlalpan D.F. www.semarnat.gob.mx ISBN 968-817-507-2 Esta publicacin se realiz con el apoyo econmico de la Comisin para la Cooperacin Ambiental de Amrica del Norte. Impreso y hecho en Mxico

Agradecimientos La presente gua cont con la revisin y comentarios de las siguientes organizaciones, instituciones, empresas y personas a las cuales se les agradece su participacin:

PEMEX-Refinacin Cmara Nacional de la Industria Farmacutica Cmara Nacional de la Industria de Aceites, Grasas, Jabones y

Detergentes Cmara Nacional de la Industria del Hierro y del Acero Cmara Minera de Mxico Cmara Nacional de la Industria Hulera Cmara Nacional de las Industrias de la Celulosa y del Papel Cmara Nacional del Cemento Asociacin Nacional de Fabricantes de Cal Garlock de Mxico, S.A. de C.V. Corporativo VITRO Comisin Federal de Electricidad M. en I. Gustavo Solrzano

Un agradecimiento especial a la Direccin de Gestin Ambiental de la Subsecretara de Gestin para la Proteccin Ambiental-SEMARNAT, por sus valiosos comentarios, as como a la Comisin para la Cooperacin Ambiental de Amrica del Norte por su apoyo econmico.

Contenido Acrnimos y siglas 7

Lista de figuras 8

Presentacin 9

I Introduccin 11

1.1 Mtodos de estimacin de emisiones contaminantes 12

1.1.1 Factores de emisin 12

1.1.2 Uso de datos histricos de muestreo en fuente 17

1.1.3 Balance de materiales 18

1.1.4 Clculos de ingeniera 19

II Metodologa general planteada para la estimacin de emisiones 23

III Ejemplos de estimacin de emisiones por sector industrial 29

3.1 Industria qumica 29

3.2 Industria del petrleo y petroqumica 71

3.3 Industria de pinturas y tintas 145

3.4 Industria metalrgica 158

3.5 Industria automotriz 206

3.6 Industria de la celulosa y el papel 224

3.7 Industria del cemento y la cal 256

3.8 Industria del asbesto 274

3.9 Industria del vidrio 297

3.10 Generacin de energa elctrica 331

3.11 Tratamiento de residuos peligrosos 351

Anexo I. Conversin de unidades de concentracin a unidades de

emisin

375

Anexo II. Bitcora de un almacn de residuos peligrosos 377

Anexo III. Compilacin de factores de emisin (disco magntico).

Acrnimos y siglas CCA Comisin para la Cooperacin Ambiental de Amrica del

Norte CNA Comisin Nacional del Agua

CO Monxido de carbono

CO2 Bixido de carbono

CORINAIR Core Inventory Air Emissions Inventario Central de Emisiones Atmosfricas

COV Compuestos orgnicos voltiles

CRETI Corrosivo, Reactivo, Explosivo, Txico e Inflamable

Fe Factor de emisin

HC Hidrocarburos no quemados

INE Instituto Nacional de Ecologa

NOx xidos de nitrgeno

PM Partculas

RETC Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes

RPBI Residuos Peligrosos Biolgico Infecciosos

SEMARNAP Secretara del Medio Ambiente, Recursos Naturales y Pesca

SEMARNAT Secretara del Medio Ambiente y Recursos Naturales (antes SEMARNAP)

SO2 Bixido de azufre

UNECE United Nations Economic Commission for Europe Comisin Econmica de las Naciones Unidas para Europa

USEPA United States Environmental Protection Agency Agencia de Proteccin Ambiental de los Estados Unidos

Lista de figuras

3.1 Diagrama de proceso para la produccin de frmacos. 30

3.2 Diagrama de proceso para la produccin de detergente en polvo. 47

3.3 Diagrama de proceso para la refinacin de petrleo. 75

3.4 Diagrama de proceso para la fabricacin de pintura base

solvente.

146

3.5 Diagrama de proceso para la produccin de acero. 161

3.5a Diagrama de proceso para la elaboracin de piezas fundidas de

hierro y acero.

162

3.6 Comportamiento de los contaminantes con relacin a las

variaciones en el consumo de materia prima en cada ao

muestreado (parte a).

189

3.7 Comportamiento de los contaminantes con relacin a las

variaciones en el consumo de materia prima en cada ao

muestreado (parte b).

189

3.8 Diagrama de proceso para la produccin de llantas y cmaras

neumticas.

208

3.9a Diagrama de proceso para la fabricacin de celulosa. 230

3.9b Diagrama de proceso para la fabricacin de papel. 230

3.10 Diagrama de proceso para la elaboracin de cemento. 257

3.11 Diagrama de proceso para la fabricacin de hilo de asbesto. 275

3.12 Diagrama de proceso para la produccin de envases de vidrio. 209

3.13 Diagrama de proceso para la generacin de energa elctrica en

una termoelctrica de ciclo combinado.

333

3.14 Diagrama de proceso para el tratamiento de residuos biolgico

infecciosos.

353

Presentacin La gua que se ha elaborado representa un esfuerzo conjunto entre la SEMARNAT, la Comisin para la Cooperacin Ambiental de Amrica del Norte (CCA) y el sector industrial para desarrollar una herramienta de apoyo para los representantes, gerentes, tcnicos, supervisores y operadores de diferentes giros industriales, en el empleo de mtodos de estimacin para el reporte de emisiones contaminantes en la Cdula de Operacin Anual (COA).

La COA provee informacin ambiental de las industrias al Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes (RETC); consecuentemente, la calidad de su informacin se ve directamente reflejada en ste, que al contener las sustancias de prioridad ambiental, as como sus cantidades y ubicacin, constituye un instrumento de informacin para la participacin corresponsable del sector privado, organizaciones civiles y educativas, y gobierno, con relacin al uso y regulacin de estas sustancias.

En el segundo informe del RETC se advierte que pese a tres ciclos de reporte de la COA, la informacin no es satisfactoria, debido, entre otras causas, a la falta del reporte de emisiones y a su llenado errneo. Ante esta situacin, la presente gua se propone como una herramienta asequible para promover el uso de mtodos de estimacin, como una opcin tcnicamente vlida para la cuantificacin y reporte de emisiones. Los mtodos sugeridos y aprobados por las autoridades ambientales son: factores de emisin, datos histricos de muestreo en fuente, balance de materiales, clculos de ingeniera y modelos matemticos.

La gua consta de doce ejemplos de estimacin de emisiones, uno para cada sector industrial de jurisdiccin federal, a excepcin de la industria qumica, que por la amplia variedad de procesos comprendidos en este sector fue preciso realizar dos ejemplos. Para cada sector se selecciona un proceso caracterstico, del cual se describen las operaciones esenciales y se elabora su diagrama bajo los lineamientos de la COA. A partir de ste se identifican las fuentes de contaminacin y se calculan sus emisiones al

agua, suelo y/o aire, exentas de una medicin directa segn el marco normativo vigente.

Se anexa a la gua un disco magntico que contiene una base de datos que compila factores de emisin, los cuales por su simplicidad de uso, costo mnimo y fcil acceso, constituyen un importante apoyo para la estimacin de emisiones. Finalmente, es conveniente mencionar que este documento se complementa con las guas industriales realizadas previamente por la SEMARNAT para 15 sectores industriales.

CAPTULO I

Introduccin La medicin de sustancias contaminantes se realiza con diferentes propsitos, entre los que se pueden mencionar el determinar los efectos sobre la salud y los ecosistemas, evaluar la eficacia de los programas de prevencin de la contaminacin implementados, analizar la eficiencia de tecnologas de control de emisiones, dar cumplimiento a la normatividad, establecer requerimientos regulatorios y para definir la calidad del ambiente.

La experiencia internacional resalta la importancia de elaborar inventarios o registros de emisin, donde adems de incluir el tipo y cantidad de sustancia emitida, se seale la fuente generadora y su ubicacin; reiterando que deben de realizarse a nivel de sustancia, ya que solo de esta forma es posible realizar su seguimiento a lo largo de su ciclo de vida1 y evaluar con claridad sus efectos.

A este respecto se han desarrollo diferentes mtodos para cuantificar emisiones contaminantes, que en trminos generales se diferencian en directos e indirectos o de estimacin. La medicin directa de sustancias en la fuente de emisin resulta el mtodo ms confiable para determinar las cantidades de emisin. Por lo tanto, cuando es posible obtener los datos de esta manera, siempre es preferible medir en vez de estimar. Sin embargo, la medicin directa de emisiones implica procedimientos de muestreo, personal especializado y requerimientos de equipos e instrumentos analticos, lo que resulta en costos adicionales a la empresa. Consecuentemente, se emplean mtodos de estimacin que en forma indirecta permiten cuantificar las emisiones.

La Cdula de Operacin Anual (COA), al igual que el Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes (RETC), contemplan como una innovacin importante en los criterios de gestin ambiental, el reporte

1 Incluye su formacin, emisin, transporte y disposicin final.

11

GUA PARA LA ESTIMACIN DE CONTAMINANTES

de emisiones a la autoridad utilizando mtodos indirectos para aquellas sustancias cuyas emisiones no se encuentran normadas. 1.1.MTODOS DE ESTIMACIN DE EMISIONES CONTAMINANTES Los mtodos de estimacin aceptados por la SEMARNAT para la cuantificacin de emisiones son: factores de emisin, uso de datos histricos de muestreo en fuente, balance de materiales, clculos de ingeniera y modelos matemticos. A continuacin se describe cada uno de stos, a excepcin del ltimo, cuya aplicacin rebasa los alcances de este documento. 1.1.1 Factores de emisin Un factor de emisin es un valor representativo que relaciona la cantidad emitida de un contaminante con una actividad o parmetro asociado al proceso. Usualmente se expresa como el peso de un contaminante dividido entre una unidad de volumen, peso, distancia o duracin de la actividad que emite el contaminante, por ejemplo, kilogramos de partculas por tonelada de hierro gris producido, o kilogramos de compuestos orgnicos voltiles por das de operacin de la planta industrial.

La forma general para el clculo de las emisiones empleando un factor de emisin es:

=100ER1NA*FEE

donde: E es la emisin del contaminante, FE es el factor de emisin; NA es el nivel de actividad (expresado como consumo de combustible, cantidad de produccin, materia prima consumida, kilowatts de energa producida, entre otros), y ER es la eficiencia de reduccin de emisiones de un equipo de control, expresada en porcentaje (si no existe equipo de control, ER=0).

Si el factor de emisin fue desarrollado considerando la operacin de un equipo de control, se ha incorporado ya el trmino que representa la

12

INTRODUCCIN

efectividad de dicho sistema (1-ER/100); por lo tanto, la ecuacin toma la siguiente forma:

E = FE*NA En la mayora de los casos un FE es un nmero, que manifiesta la existencia de la relacin lineal entre la emisin y el nivel de actividad. De esta forma, un FE puede ser visto como un modelo simple donde existe una relacin directa y lineal entre la emisin de un contaminante y un parmetro especfico. a) Desarrollo Los factores de emisin se desarrollan a partir de los resultados obtenidos de una serie de pruebas o mediciones realizadas a una muestra representativa de fuentes, que se ubican dentro de una misma categora. Por lo tanto, la suposicin a considerar para la aplicacin de los factores, es que las fuentes a evaluar poseen caractersticas similares a las fuentes muestreadas.

La Agencia de Proteccin Ambiental de EUA (de sus siglas en ingls USEPA) clasifica dichas pruebas en cuatro grupos (USEPA, 20012): A Cuando se hace un nmero de pruebas en el mismo punto de

emisin con una metodologa autorizada, de tal manera que se puede validar estadsticamente el factor obtenido.

B Cuando se realizan pruebas con una metodologa aceptada, pero que no se cuenta con resultados suficientemente detallados para una validacin adecuada.

C Cuando las pruebas se realizan con una metodologa nueva o no autorizada segn la normatividad vigente, o bien, por falta de informacin.

D Cuando las pruebas se realizan con una metodologa no aceptada, pero que puede ser usada para establecer el orden de magnitud de la emisin.

2 United States Environmental Protection Agency (2001). Compilation of Air Pollutant Emission Factors, AP-42. Vol. 1. 5 Edicin. Environmental Protection Agency/Clearinghouse for Inventories and Emission Factors (CHIEF). E.U.A. http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/index.html

13


Sobre la base de estas pruebas los factores de emisin se clasifican en:

A

(Excelente)

Cuando el factor de emisin es desarrollado nicamente con pruebas A y a partir de un nmero significativo de establecimientos industriales, escogidos de manera aleatoria. Adems, la fuente de emisin est lo suficientemente especificada de manera que la variabilidad de valores entre la misma poblacin de fuentes es mnima.

B

(Arriba del promedio)

Cuando el factor de emisin es desarrollado con pruebas A y a partir de un nmero razonable de establecimientos, an si no est suficientemente claro que la muestra sea aleatoria. Como en el caso de los factores excelentes, la fuente de emisin est bien especificada de manera que la variabilidad de valores entre la misma poblacin de fuentes es mnima.

C

(Promedio)

Cuando el factor de emisin es desarrollado con pruebas de clasificacin A o B a partir de un nmero razonable de establecimientos, aunque no se pueda afirmar que se trata de una muestra aleatoria. Como en los casos anteriores la fuente de emisin est bien especificada.

D

(Debajo del promedio)

Cuando el factor de emisin es desarrollado con pruebas de clasificacin A o B, a partir de un nmero pequeo de establecimientos que no pueden tomarse como una muestra aleatoria de la industria. Adems, puede haber evidencias de que existe cierta variabilidad de los valores dentro de la misma poblacin de datos.

E

(Pobre)

Cuando el factor de emisin es desarrollado con pruebas de clasificacin C o D, a partir de un nmero pequeo de establecimientos que no pueden considerarse como una muestra aleatoria de la industria. Adems, puede haber evidencias de que existe cierta variabilidad de los valores dentro de la misma poblacin de datos.

b) Tipos - Factores de emisin basados en procesos Estos factores se desarrollan mediante pruebas que consisten en la medicin directa de las tasas de emisin de contaminantes para procesos especficos. Los factores se expresan como masa de contaminante emitido por unidad de proceso, por ejemplo, toneladas de partculas por cantidad de clinker procesado, kilogramos de bixido de azufre por cantidad de combustible consumido.

14

INTRODUCCIN

Las principales fuentes de consulta para factores de emisin al aire son: AP-42 Compilation of Air Pollutant Emission Factors (USEPA, 20012), Atmospheric Emission Inventory Guidebook (UNECE,19993) y Rapid Source Inventory Technique preparado para la Organizacin Mundial de la Salud (Economopoulus, 19934).

Para una disponibilidad inmediata de factores de emisin se anexa a la gua una base de datos que compila los factores de emisin ms comunes para diversos procesos industriales, extrados del documento AP-42. En el caso de que se empleen factores de emisin desarrollados por el propio establecimiento industrial, la memoria de clculo empleada y el registro de mediciones realizadas para su obtencin debern conservarse y ponerse a disposicin de la SEMARNAT, cuando esta lo requiera. - Factores de emisin basados en censos Debido al nmero y dispersin de algunas fuentes contaminantes (por ejemplo: tintoreras, hospitales y aeropuertos) es necesario agruparlas dentro de una fuente denominada de rea, cuya emisin se calcula empleando factores de emisin basados en censos. Este tipo de factores se expresa como masa de contaminante por nmero de personas, por ejemplo, kilogramos de compuestos orgnicos voltiles (COV) por el tamao de la poblacin por ao. Es importante mencionar que estos factores son ms exactos cuando se aplican a una regin de igual tamao a la utilizada para su desarrollo, que cuando se aplica a regiones de menor tamao (INE,19975).

La fuente bibliogrfica que compila este tipo de factores es el AP-42 y el documento Procedures for the Preparation of Emission Inventories for Carbon Monoxide and Precursors of Ozone, (USEPA, 19916).

3 United Nations Economic Commission for Europe (1999). Atmospheric Emission Inventory Guidebook.. Core Inventory Air Emissions. Oficina de informacin: Palais des Nations, Suiza. 4 Economopoulos, A.P. (1993). Assessment of sources of Air, Water, and Land Pollution - A Guide to Rapid Source Inventory Techniques and their use in Formulating Environmental Control Strategies. Report prepared for World Health Organization, Geneva. 5 Instituto Nacional de Ecologa (1997). Manuales del Programa de Inventarios de Emisiones de Mxico. Vol. III. Elaborados por Radian Corporation para la Asociacin de Gobernadores del Oeste (Denver, Colorado y el Cmite Asesor Binacional. http://www.ine.gob.mx/dggia/cal_aire/espanol/pubsof.html 6 United States Environmental Protection Agency (1991). Procedures for the Preparation of Emission Inventories for Carbon Monoxide and Precursors of Ozone, Volume I. General Guidance for Stationary Sources. EPA-450/4-91-016.

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c) Aplicacin - Emisiones al aire Los factores de emisin se emplean para estimar la emisin al aire de fuentes que presentan caractersticas similares con aquellas utilizadas para desarrollarlos, su empleo est muy extendido en programas de administracin ambiental (por ejemplo, inventarios de emisin o reportes de emisiones industriales). Las diferentes compilaciones de factores disponibles se enfocan fundamentalmente a contaminantes como partculas o COV, o a compuestos comunes como bixido de azufre y plomo, pero se ven limitadas para contaminantes especficos. - Emisiones al agua Se utilizan para cuantificar la emisin al agua de contaminantes generados en fuentes puntuales o de rea con procesos regulados y bien definidos; la exactitud de la estimacin se ve sensiblemente afectada por diferencias en las condiciones en las cuales se aplica, de aquellas donde fueron desarrollados. La variabilidad de la fuente individual y la variabilidad en las caractersticas del efluente en el tiempo no se consideran en su totalidad para su desarrollo. Al igual que para contaminantes atmosfricos, los factores disponibles son para contaminantes comunes como nitratos, materia orgnica soluble o sedimentos y no para compuestos especficos como mercurio o cloro.

En general, estos factores son ms complejos que los de aire debido a que en la mayora de los casos involucran ms de un parmetro para estimar la emisin, particularmente para fuentes de rea. Por ejemplo, la emisin de fertilizantes al agua por las prcticas agrcolas se puede cuantificar empleando un factor de emisin sobre la base de la siguiente ecuacin:

Cantidad de contaminante emitido al agua = a*b*c/100 donde: a es la cantidad de fertilizante usado, b es el porcentaje de fertilizante emitido al agua y c es la cantidad de contaminante en el fertilizante.

16

INTRODUCCIN

- Emisiones al suelo El empleo de factores de emisin para estimar emisiones al suelo es poco usual, ya que las mediciones directas o balance de materiales son utilizados con mayor frecuencia para su cuantificacin.

Finalmente, una de las principales ventajas de los factores de emisin es que una gran cantidad de fuentes pueden ser estimadas realizando la medicin de una pequea fraccin, adems de estimar emisiones de sustancias no susceptibles a medicin, usando factores desarrollados sobre la base del conocimiento de las caractersticas del proceso. Asimismo, sobresalen por su simplicidad de uso, costo mnimo y fcil acceso.

Para su eleccin se debe de considerar que:

Son susceptibles a variaciones locales, por lo que su confiabilidad se define en trminos de la similitud entre las condiciones de aplicacin y aquellas en las que se desarrollaron.

Su existencia est limitada a contaminantes comunes. 1.1.2 Uso de datos histricos de muestreo en fuente Cuando se tienen valores ocasionalmente medidos de la emisin de una sustancia (composicin de gases emitidos a la atmsfera, caracterizacin de descargas de aguas residuales o anlisis CRETIB, incluyendo composicin de residuos peligrosos) es posible emplearlos para estimar la concentracin promedio de sta en los gastos de emisin o estimar su emisin total en un tiempo determinado. Los datos empleados pueden pertenecer a muestreos realizados en el pasado, si las condiciones de operacin no han variado, o bien, para otro proceso industrial que pueda justificarse plenamente sea similar al proceso que se reporta.

Este mtodo consiste en utilizar los valores de mediciones de concentraciones y flujos, realizados anteriormente en el proceso a estimar o en un proceso similar de la misma o de otras industrias, para determinar valores actuales. Tambin puede ser aplicado a procesos que presentan algunas variantes, siempre y cuando sea posible inferir la diferencia entre las emisiones contaminantes a partir de las diferencias existentes entre stos.

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El mtodo se aplica para estimar emisiones a la atmsfera, en aguas residuales y concentraciones de residuos peligrosos.

La validez de ste se basa en que los datos recopilados renan los siguientes requisitos:

Que se deriven de mediciones en muestras representativas, Que las mediciones hayan sido realizadas mediante procesos

validados y estandarizados, y Que los procesos entre los que se extrapola sean similares.

1.1.3 Balance de materiales El balance de materiales es el mtodo de estimacin ms empleado en la industria para evaluar la eficiencia de un proceso, y consiste en la contabilizacin de 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.

Por consiguiente, para realizar un balance de materiales se tiene que disponer de la informacin relacionada con las corrientes de materiales de entrada y salida, as como de su composicin. Las entradas del proceso u operacin unitaria incluyen materias primas (MP), materiales de consumo indirecto (CI), agua (W) o aire (A); y las salidas incluyen productos (P), emisiones al aire (Ea), emisiones al agua (Ew), y emisiones al suelo (Es); por lo que el balance para una sustancia determinada es:

MP + CI = P + Ea + Ew + Es Para resolver esta ecuacin slo se puede desconocer el valor de una incgnita a la vez; por lo tanto, cuando se tiene ms de una variable desconocida debe disponerse de informacin independiente al balance para poder calcularla. Este requerimiento es la principal limitacin del mtodo; si se tiene ms de un tipo de emisin, las estimaciones debern obtenerse combinando el balance de materiales con otros mtodos de estimacin.

Los balances de materiales se pueden realizar para un equipo, proceso o instalacin completa. Conociendo el balance para cada equipo, estos pueden agruparse para integrar un balance para el proceso, rea de produccin o planta completa, y obtener la estimacin total de las

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INTRODUCCIN

emisiones al aire, agua y suelo de la industria. Asimismo, pueden aplicarse a fuentes de rea ya sea a nivel local, regional o nacional (INE, 19975).

Es necesario que el balance de materiales sea realizado por personal tcnico capacitado y que la memoria de clculo se conserve y presente ante la autoridad, si sta as lo solicita.

Para la eleccin de este mtodo se debe considerar que:

No puede ser utilizado en procesos en los que el material reacciona al elaborar los productos o en los que ste sufre cualquier otro cambio qumico significativo, a menos que la cintica de reaccin de dichos procesos est bien caracterizada.

Debido a que las emisiones son calculadas por la diferencia entre el material que entra y el que sale, un pequeo error porcentual en la estimacin de entrada o salida puede generar un gran error en la emisin obtenida.

Por lo tanto, los balances de materiales pueden ser inapropiados cuando se analiza una pequea diferencia entre dos valores de entrada o salida relativamente grandes (Tomado de Soto,20017).

1.1.4 Clculos de ingeniera Se basan en la aplicacin de principios y criterios de ingeniera correlacionados matemticamente, como condiciones de equilibrio fisicoqumico y termodinmico de fases, propiedades fsicas y qumicas de las sustancias, variables y constantes de reacciones qumicas y correlaciones y especificaciones de diseo (nomogramas).

La aplicacin de este mtodo requiere del conocimiento tcnico del proceso, as como del claro entendimiento de las reacciones que suceden en ste y que dan origen a la formacin de los contaminantes.

Para la estimacin de emisiones existen tres tipos bsicos de clculos de ingeniera: el primero de ellos son las correlaciones de diseo desarrolladas, entre otras, para prdidas en tanques, prdidas por el manejo de materiales y descargas de procesos de tratamiento de aguas. El segundo tipo consiste en el uso de especificaciones de diseo de equipo, tal 7 Soto, E. (2001). Metodologa para la estimacin de emisiones contaminantes al agua. Industria de la Celulosa y Papel. Tesis de maestra en ingeniera ambiental. Divisin de Estudios de Posgrado de la Facultad de Ingeniera, UNAM. Mxico.

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20

como velocidad y eficiencia de remocin, velocidad de secado, etc. Estos tipos de clculos son frecuentemente usados para estimar emisiones al aire de fuentes puntuales provenientes de equipo anticontaminante; las especificaciones de equipo pueden ser valores derivados de mediciones directas durante la operacin o proporcionados por el fabricante, tambin pueden ser valores promedio publicados para diferentes tipos de equipo y procesos en uso.

El tercer tipo de clculos se basa en el uso de las propiedades fsicas, qumicas y condiciones de equilibrio de fases. Estos datos son frecuentemente usados para estimar la concentracin de una sustancia presente en una emisin. Por ejemplo, la presin de vapor de una sustancia puede ser combinada con la ley de los gases ideales para estimar su concentracin en el aire; su solubilidad se puede usar para estimar sus emisiones en aguas residuales o residuos lquidos, o bien, la estequiometra de una reaccin puede emplearse para evaluar su concentracin final esperada al aplicar el principio de equilibrio de reaccin y de reactivo limitante.

Para el uso de este mtodo se debe considerar que:

Su aplicacin requiere del conocimiento tcnico del proceso, as como el entendimiento de las reacciones que suceden dentro del mismo.

Los nomogramas y formulacin emprica deben ser evaluados por personal tcnico capacitado.

Cada uno de los mtodos antes mencionados posee ventajas y desventajas, tanto tcnicas como econmicas, que se deben considerar para su aplicacin. Como apoyo a esta eleccin en la tabla 1 se presenta una comparacin entre los mtodos de estimacin descritos, incluyendo a los modelos matemticos, que aunque su revisin no corresponde a este trabajo es un mtodo vlido para la cuantificacin de emisiones.

INTRODUCCIN

Tabla 1. Comparativo de mtodos de estimacin de contaminantes.

MTODO CONTAMINANTE EMISIN ESCALA

ESPACIAL TIEMPO

REQUERIDO FACTOR

ECONMICO

Medicin directa

Se tiende a cubrir contaminantes especficos

Limitada a punto de emisin

Se aplica a una etapa del proceso o a un punto de emisin particular

El necesario para mediciones y anlisis

Alto costo en funcin del nmero de mediciones

Factores de emisin

Depende de los datos existentes

Cualquier tipo de emisin

Se aplica a todas las escalas

Depende de la existencia del factor y la accesibilidad de la informacin

Bajo costo

Datos histricos

Procesos conocidos

Emisiones puntuales

Para procesos o puntos especficos

Depende del proceso y la accesibilidad de la informacin

Alto costo por acceso a la informacin

Balance de materiales

Requiere conocimiento del proceso y reacciones

Se usa para emisiones difusas y puntuales

No tiene alta resolucin espacial

Depende de la experiencia y complejidad del proceso

El costo se mide en funcin del tiempo de anlisis

Clculos de ingeniera

Siempre aplica Siempre aplica Siempre aplica Depende de la experiencia y datos disponibles

El costo se mide en funcin del tiempo de anlisis

Modelos matemticos

Requiere conocimiento del proceso y reacciones

Emisiones puntuales

Para puntos especficos

Depende de la experiencia y datos disponibles

Los programas por lo general son costosos y es necesario que los realice una persona con experiencia en ellos

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CAPTULO II

Metodologa General Planteada para la Estimacin de Emisiones Contaminantes

La gua consta de doce ejemplos de estimacin de emisiones, uno para cada sector industrial de jurisdiccin federal, a excepcin de la industria qumica, que por la amplia variedad de procesos comprendidos en el sector fue preciso realizar dos ejemplos. Para cada sector se seleccion un proceso industrial representativo y a partir de ste se realizan las estimaciones. Es recomendable que se revise la totalidad de los ejemplos, ya que algunas estimaciones pueden resultar complementarias o bien, corresponder a una actividad especfica que se tenga en el proceso.

La metodologa utilizada para la estimacin de emisiones de los procesos seleccionados presenta la siguiente secuencia de pasos, los cuales se recomienda tomar como gua para la cuantificacin de emisiones de procesos particulares: a) Descripcin del proceso industrial, elaboracin del diagrama de funcionamiento e identificacin de fuentes de emisin de contaminantes.

El primer paso para la estimacin de emisiones consiste en la identificacin de las fuentes de emisin, para esto es necesario conocer las principales operaciones que se realizan en el proceso y que estn involucradas con la generacin o emisin de contaminantes; por lo tanto, resulta til hacer una descripcin del proceso y sobre sta elaborar un diagrama de funcionamiento.

En el diagrama deben sealarse las entradas y salidas de materia, considerando como entradas los insumos directos e indirectos y requerimientos de combustible y agua, y como salidas las emisiones al aire, aguas residuales y generacin de residuos slidos y/o peligrosos, tal y como lo establece la COA. Esta indicacin es bsica para la identificacin de

23

GUA PARA LA ESTIMACIN DE EMISIONES

los contaminantes, ya que estos pueden entrar como materia prima, como material de consumo indirecto, o bien, generarse como producto, subproducto o residuo. b) Estimacin de emisiones

De acuerdo con el formato de la COA la estimacin de emisiones para cada ejemplo se divide en 4 secciones:

Contaminacin atmosfrica Descarga de aguas residuales Generacin de residuos peligrosos Emisin de sustancias RETC

b1. Contaminacin atmosfrica Los contaminantes a reportar en esta seccin son: bixido de azufre

(SO2), xidos de nitrgeno (NOx), partculas (PM), hidrocarburos no quemados (HC), monxido de carbono (CO), bixido de carbono (CO2) y/o compuestos orgnicos voltiles (COV). Por consiguiente, es preciso identificar en el diagrama el equipo, maquinaria o actividad que los emite. Una vez identificados es necesario diferenciar que actividad o equipo se encuentra normado y para que contaminante, esto con la finalidad de no contravenir la normatividad en la materia1,2.

En este sentido, en los ejemplos se presenta un primer cuadro que contiene todos los equipos, maquinaria y actividades que generan los contaminantes inicialmente sealados. Un segundo cuadro presenta los contaminantes y equipos normados, y las caractersticas que conllevan a su normatividad, por ejemplo, la capacidad del equipo de combustin o el tipo de combustible utilizado. Finalmente, un tercer cuadro muestra el equipo y contaminantes no normados, para los cuales es factible emplear

1 Las Normas Oficiales Mexicanas para fuentes industriales en materia de contaminacin del aire, se pueden consultar en la siguiente direccin electrnica: http://www.ine.gob.mx/dgra/normas/cont_at/industria/index.html2 En el anexo 1 se muestra como convertir valores de concentracin obtenidos de muestreos directos o en fuente, a valores de emisin.

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METODOLOGA DE ESTIMACIN DE EMISIONES CONTAMINANTES

un mtodo indirecto, ya sean factores de emisin, balance de materiales, datos histricos de muestreo en fuente o clculos de ingeniera.

En congruencia con el orden de reporte de emisiones en la COA se inicia con la estimacin de las emisiones de SO2 y se finaliza con la emisin de COV. Para cada maquinaria, actividad o equipo generador se seala el mtodo indirecto a utilizar, as como la frmula general de clculo.

Segn el mtodo seleccionado es necesario recabar la informacin pertinente para su aplicacin, pudiendo ser: consumo de combustible, produccin anual, cantidad de materia prima, concentracin histrica de una determinada sustancia, registro del flujo de aire en una chimenea o de agua en un ducto, etctera.

Las emisiones estimadas para cada contaminante se presentan en tablas que poseen el mismo formato solicitado por la COA para su reporte, con el objeto de ejemplificar el correcto llenado de las mismas.

Es importante mencionar que existe un gran nmero de sustancias emitidas al aire, diferentes a las solicitadas en esta seccin e incluidas en la tabla 12 del formato de la COA, cuya emisin puede ser cuantificada por un mtodo indirecto. Dicha cuantificacin se presenta en la seccin correspondiente a la emisin de sustancias RETC (seccin V del formato COA).

b.2 Descarga de aguas residuales De acuerdo a la normatividad vigente en materia de agua, aplicable a

fuentes fijas3, la medicin de contaminantes en las descargas de aguas residuales, sealados en la tabla 3.2.2 del formato de la COA, debe realizarse por MEDICIN DIRECTA, por lo que el llenado de la Seccin III de este formato debe basarse en los datos presentados durante el ao de reporte a las autoridades correspondientes, en el caso de la Comisin Nacional del Agua (CNA), se puede obtener un valor estimado a partir de las declaraciones trimestrales por derecho de descarga.

Si el establecimiento industrial se encuentra EXENTO de la caracterizacin de las descargas de aguas residuales se pueden estimar sus concentraciones mediante el uso de datos histricos de muestreo en fuente.

3 Las Normas Oficiales Mexicanas para fuentes industriales en materia de contaminacin del agua, se pueden consultar en la siguiente direccin electrnica: http://www.ine.gob.mx/dgra/normas/agua/index.html

25


Si se tienen tres o ms datos de muestreo para cada contaminante, realizados en un ao diferente al que se reporta, es factible hacer una extrapolacin al ao de reporte utilizando la ecuacin de la recta, esto si los datos tienen un comportamiento lineal, como muestra de este clculo se presentan las estimaciones realizadas en el ejemplo 3.4 (Captulo III), correspondiente a la produccin de acero y elaboracin de piezas fundidas.

Si se tiene informacin de un solo muestreo y no se han realizado cambios en el proceso, sta misma informacin puede volver a reportarse, tal y como se muestra en el ejemplo 3.5 (Produccin de llantas y cmaras neumticas).

De igual forma, existe un gran nmero de sustancias presentes en las descargas de aguas residuales incluidas en la tabla 12 del formato de la COA, cuya emisin puede ser cuantificada por un mtodo indirecto. Dicha cuantificacin se presenta en la seccin correspondiente a la emisin de sustancias RETC (seccin V del formato de la COA).

b3. Generacin de residuos peligrosos Al igual que para la seccin de descarga de aguas residuales, la

cuantificacin de los residuos peligrosos generados en los establecimientos industriales debe de realizarse por MEDICIN DIRECTA, tal y como lo dicta el marco normativo actual en materia de residuos peligrosos4; por lo tanto, sus emisiones no deben ser estimadas. nicamente, en el ejemplo 3.1.1 del siguiente captulo se muestra como debe ser llenada la seccin IV del formato de la COA, a partir de la informacin contenida en la bitcora del almacn de residuos peligrosos.

b4. Emisin de sustancias RETC Las sustancias sujetas a reporte en la seccin V del formato de la COA

corresponden al Listado de Sustancias del Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes, seleccionadas por su toxicidad5,

4 Las Normas Oficiales Mexicanas para fuentes industriales en materia de residuos peligrosos, se pueden consultar en la siguiente direccin electrnica: http://www.ine.gob.mx/dgra/normas/res_pel/index.html5 Caracterstica de ciertas sustancias con efectos letales, crnicos y subcrnicos sobre fauna y principalmente sobre la salud humana.

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METODOLOGA DE ESTIMACIN DE EMISIONES CONTAMINANTES

persistencia ambiental6 y bioacumulacin7, stas se enumeran en la tabla 12 del formato de la COA.

La identificacin de stas en el proceso debe partir de la revisin de los registros de compra de materiales, informacin de proveedores y registros de control de calidad de los productos. Una relacin general de sustancias contaminantes identificadas en 15 giros industriales, se presenta en las guas industriales del INE, localizadas en la siguiente direccin electrnica: http://www.ine.gob.mx/dggia/retc/coa/guias.html

Una vez identificadas las sustancias a reportar en el proceso productivo, se deben localizar las fuentes de emisin. Aunque no necesariamente en todas las emisiones del proceso se emiten estas sustancias, es conveniente partir de la identificacin general de las fuentes de emisin y revisar en que operaciones se alimentan o generan para lograr inferir su emisin.

En este sentido, en cada ejemplo de la gua se presenta un cuadro que enlista las sustancias RETC identificadas en el proceso y su punto de emisin, as como el mtodo seleccionado para su cuantificacin. Posteriormente, se procede a calcular la emisin de cada sustancia en el siguiente orden:

Emisiones al aire Emisiones a cuerpos de agua Emisiones al suelo Segn el mtodo seleccionado se presenta la frmula general de clculo

y la informacin requerida para su aplicacin. Las emisiones estimadas para cada sustancia se presentan en tablas que

poseen el mismo formato solicitado por la COA para su reporte, con el objeto de ejemplificar el correcto llenado de las mismas. NOTAS ACLARATORIAS Los ejemplos expuestos tienen el propsito de describir la aplicacin de

mtodos indirectos para la estimacin de emisiones, y no las 6 Caracterstica de ciertas sustancias de permanecer en el ambiente, debido a su resistencia a la degradacin qumica o biolgica asociada a los procesos naturales. 7 Tendencia de ciertas sustancias a acumularse en los tejidos de organismos vivos.

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condiciones de trabajo de un determinado sector productivo. Por lo tanto, los parmetros de operacin son ilustrativos y no deben de considerarse representativos de ningn caso en particular.

Es apropiado reiterar que la cuantificacin de emisiones utilizando

mtodos indirectos solo es posible para aquellos contaminantes que no se encuentran normados, en caso contrario, stos debern ser medidos conforme a los mtodos establecidos en las normas correspondientes.

En los ejemplos desarrollados se incluye la estimacin de emisiones

provenientes de los procesos de combustin, en donde se descargan adems de los tpicos gases de combustin (CO, CO2, NOx, y en algunos casos SO2 e HC), metales traza como arsnico, cadmio, cromo, plomo, nquel, entre otros. A este respecto es importante aclarar que estas emisiones se derivan especficamente por la composicin de los combustibles, deslindado entonces dicha emisin del empleo de materias primas, conteniendo tales metales, en el proceso productivo, salvo que se especifique lo contrario en el proceso. Asimismo, es apropiado remarcar que estas emisiones son traza, es decir, corresponden a cantidades mnimas de emisin; no obstante, su cuantificacin es relevante si se quiere contar con un registro nacional de emisiones completo.

Los factores de emisin deben seleccionarse sobre la base de las

caractersticas de los equipos y actividades realizadas en el proceso. En el caso de los ejemplos de esta gua, los factores de emisin utilizados corresponden a las caractersticas de equipos y actividades propuestas en los procesos. En el anexo 3 se presenta la confiabilidad e informacin adicional de los factores de emisin disponibles en el documento AP-42 de la USEPA, incluidos los utilizados en los ejemplos.

Finalmente, resulta indispensable aclarar que las estimaciones que se

realizan en los ejemplos parten de informacin supuesta y no de datos reales; por tanto, tales emisiones no deben utilizarse con fines estadsticos, ni como punto de comparacin con reportes de emisiones oficiales.

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CAPTULO III

Ejemplos de estimacin de emisiones por sector industrial

3.1 INDUSTRIA QUMICA

3.1.1 ESTIMACIN DE EMISIONES PARA LA PRODUCCIN DE FRMACOS Una gran gama de productos individuales categorizados como frmacos se producen, generalmente, en cantidades pequeas utilizando procesos batch; con frecuencia las plantas usan el mismo equipo para elaborar diferentes productos1/. A continuacin se describe el proceso para la elaboracin de frmacos. 3.1.1.1 DESCRIPCIN DEL PROCESO

Manipulacin de materias primas Una gran diversidad de sustancias orgnicas se utilizan como reactivos (materia prima) y como disolventes; stos ltimos son empleados como medios de reaccin o de extraccin, pudiendo mencionar al etanol, acetona, isopropanol y anhdrido actico. Generalmente, los disolventes se recuperan y se usan varias veces en un mismo proceso. Reaccin En un tpico proceso batch, los reactivos slidos y disolventes se cargan a un reactor para la formacin del producto deseado, en algunas ocasiones es necesario aplicar calor para su formacin. El disolvente se destila y el producto crudo se trata con disolventes adicionales cuantas veces sea necesario para lograr su purificacin.

Algunos frmacos, especialmente los antibiticos, se producen por procesos de fermentacin. En este caso, el reactor contiene nutrientes

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acuosos mezclados con organismos vivos como hongos o bacterias. El antibitico crudo se recupera por extraccin con disolventes y se purifica bsicamente por los mismos mtodos descritos para frmacos sintetizados qumicamente. Similarmente, otros frmacos se producen por extraccin de plantas naturales o animales; el producto de la insulina de cerdo o del pncreas de vaca son un ejemplo. Los procesos de extraccin son muy similares a los realizados para antibiticos. Secado y tamizado El producto purificado se separa del disolvente remanente por centrifugacin y se seca para remover las trazas finales de ste. El disolvente se recupera y reutiliza en el proceso. Almacenamiento Finalmente, el producto terminado se empaqueta de acuerdo a sus caractersticas y se almacena para su posterior distribucin.

La recuperacin y reutilizacin del disolvente en cada paso del proceso se realiza, tanto por razones econmicas, como para la proteccin de los trabajadores, es por esto que las emisiones son controladas y minimizadas como parte de las operaciones normales de la planta. Dentro de los equipos utilizados para el reuso de los disolventes se encuentran los condensadores con o sin adsorbedores de carbn. Si el objetivo es eliminarlos se pueden emplear lavadores de gases o incineradores1/.

30

3.1.1.2 CONTAMINACIN ATMOSFRICA Las emisiones al aire corresponden principalmente a compuestos orgnicos y en algunos casos a partculas. De acuerdo con el diagrama de proceso de la figura 3.1 la generacin de contaminantes atmosfricos se genera en las siguientes actividades y equipos (cuadro 3.1).

Cuadro 3.1 Fuentes generadoras de contaminantes atmosfricos. Punto de generacin Nombre del equipo o actividad Contaminante generado

1 Manipulacin de materias primas Partculas 2 Reaccin Partculas, COV 4 Secado Partculas, COV 5 Tamizado Partculas 6 Almacenamiento del producto Polvos 7 Planta de tratamiento de aguas

residuales COV

9 Tanques de almacenamiento COV En este ejemplo, las emisiones de partculas de las actividades de secado y reaccin, as como las generadas en el tamizado corresponden a emisiones

31


conducidas; por lo tanto, stas deben de ser medidas directamente segn lo establecido en la NOM043-ECOL-1993a. Por su parte, las emisiones en la manipulacin de materias primas y almacenamiento de producto son fugitivas, cuya magnitud se considera no significativa.

En el cuadro 3.2 se presentan los equipos y contaminantes sujetos a medicin directa segn la norma antes sealada.

Cuadro 3.2 Equipos y contaminantes normados. Punto de

generacin Nombre del equipo

o actividad Capacidad Tipo de

combustible Norma Contaminante

normado 2 Reaccin NA NA NOM-043-

ECOL-1993 Partculas

4 Secado NA NA NOM-043-ECOL-1993

Partculas

5 Tamizado NA NA NOM-043-ECOL-1993

Partculas

En vista de la gran diversidad de procesos batch, que generalmente puede llegar a tener una sola planta, no resulta prctico evaluar las emisiones en cada paso o equipo utilizado. Si se considera que las principales emisiones al aire corresponden a disolventes orgnicos, resulta ms conveniente evaluarlas tomando en cuenta el tipo, cantidad y uso de disolventes empleados en toda la planta. Por lo anterior, las emisiones se estiman mediante un balance de materiales. En el cuadro 3.3 se sealan las contaminantes a evaluar.

3.3 Equipos y contaminantes no normados. Punto de

generacin Nombre del equipo

o actividad Contaminante no normado Mtodo de estimacin

2 Reaccin COV Balance de materiales 4 Secado COV Balance de materiales

La estimacin de emisiones de COV de las plantas de tratamiento de aguas residuales y de los tanques de almacenamiento de combustible no se realizan en este ejemplo, debido a que rebasan los alcances de esta gua. No obstante, a continuacin se citan los modelos empleados para cuantificarlas: modelo Surface Impoundment Modeling System (SIMS) para plantas de tratamiento de aguas residuales, el cual puede obtenerse del a Las Normas Oficiales Mexicanas para fuentes industriales en materia de contaminacin del aire, se pueden consultar en la siguiente direccin electrnica: http://www.ine.gob.mx/dgra/normas/cont_at/industria/index.html

32

INDUSTRIA QUMICA

EPAs Clearinghouse For Inventories and Emission Factors (CHIEF) electronic bulletin board (BB) y el modelo TANKS para tanques de almacenamiento, disponible en la siguiente pgina web: http://www.epa.gov/ttn/chief/software/tanks/index.html Estimacin de emisiones atmosfricas por contaminante Las emisiones se calculan a partir de un balance de materiales, sobre la base de la siguiente ecuacin:

Mdx = Mdpx + Eax + Ewx + Esx + Eix (1)

donde: Mdx es la cantidad de sustancia x consumida al ao Mdpx es la cantidad de sustancia x en el producto Eax es la cantidad emitida al aire de la sustancia x Ewx es la cantidad emitida al agua de la sustancia x Esx es la cantidad emitida al suelo de la sustancia x Eix es la cantidad incinerada de la sustancia x

A partir de una investigacin realizada en las plantas productoras de farmacuticos, la USEPA reporta porcentajes de disposicin final para diferentes disolventes, obtenidos de la cantidad consumida de stos en las plantas (cuadro 3.4).

Cuadro 3.4 Porcentajes de disposicin final de algunos disolventes utilizados en la elaboracin de frmacos.

% de disposicin final Densidad Sustancia

aire Agua incineracin residuo slido producto lb/gal kg/lt

1,4-Dioxano 5 95 8.6 1.03 Tetracloruro de carbono

11 7 82 13.3 1.59

Etanol 10 6 7 1 76 6.6 0.79 Formaldehdo 19 77 4 Cloruro de metileno

53 5 20 22 11.1 1.33

Metil etil cetona 65 12 23 6.7 0.8 Metil isobutil cetona

80 20 6.7 0.8

Tricloroetano 100 11.3 1.35 Xileno 6 19 70 5 7.2 0.86 Benceno 29 37 16 8 10 7.3 0.87 Piridina 100 8.2 0.97 Tolueno 31 14 26 29 7.2 0.86 Cloroformo 57 5 38 12.5 1.47 o-Diclorobenceno 2 98 10.9 1.3

33


Fuente: USEPA (1995)1/. Es importante mencionar que en el cuadro 3.4 se presentan algunos disolventes comnmente empleados en Mxico, por lo que si se requiere informacin adicional es preciso consultar el documento original.

Con esta informacin, la ecuacin 1 puede reescribirse de la siguiente forma para calcular las emisiones al aire:

Eax = (Mdx) (% aire) (2)

donde: Eax es la cantidad emitida al aire de la sustancia x en kg

Mdx es la cantidad de sustancia x consumida al ao en kg % aire es la cantidad porcentual que se emite al aire de la sustancia x

Si la cantidad de sustancia consumida se tiene en unidades de volumen es preciso multiplicarla por la densidad de la sustancia.

Eax = (Mdx) (% aire) (x) (3)

donde: es la densidad de la sustancia x

Compuestos Orgnicos Voltiles

Debido a que en esta seccin se debe de reportar la cantidad total de COV es necesario calcular la emisin de cada sustancia voltil y posteriormente sumarlas para obtener la emisin total. En el cuadro 3.5 se presentan las sustancias voltiles que se utilizan en la planta tomada como ejemplo, as como su consumo anual.

3.5 Consumo anual de disolventes. Sustancia Cantidad consumida (l/ao)

1,4-Dioxano 48 Tetracloruro de carbono 205 Etanol 1,820 Formaldehdo 123* Cloruro de metileno 362 Metil etil cetona 149 Metil isobutil cetona 80 Tricloroetano 152 Xileno 411

34

INDUSTRIA QUMICA

Benceno 236 Piridina 623*

3.5 Consumo anual de disolventes (continuacin). Sustancia Cantidad consumida (l/ao)

Tolueno 942 Cloroformo 1,283.12 o-Diclorobenceno 425

* kg/ao Sobre la base de esta informacin y utilizando la ecuacin 2 o 3 segn corresponda se calculan sus emisiones:

1,4 Dioxano

E1,4 Dioxano = (48 l/ao)(1.03 kg/l)(0.05) = 2.47 kg/ao Tetracloruro de carbono

ETetracloruro de carbono = (205 l/ao)(1.59 kg/l)(0.11) = 35.85 kg/ao Etanol

EEtanol = (1,820 l/ao)(0.79 kg/l)(0.10) = 143.78 kg/ao Formaldehdo

EFormaldehdo = (123 kg/ao)(0.19) = 23.37 kg/ao Cloruro de metileno

ECloruro de metileno = (362 l/ao)(1.33 kg/l)(0.53) = 255.17 kg/ao Metil etil cetona

EMetil etil cetona = (149 l/ao)(0.8 kg/l)(0.65) = 77.48 kg/ao Metil isobutil cetona

EMetil isobutil cetona = (80 l/ao)(0.8 kg/l)(0.80) = 51.2 kg/ao Tricloroetano

ETricloroetano = (152 l/ao)(1.35 kg/l)(1.0) = 205.2 kg/ao Xileno

EXileno = (411 l/ao)(0.86 kg/l)(0.06) = 21.2 kg/ao Benceno

Ebenceno = (236 l/ao)(0.87 kg/l)(0.29) = 59.54 kg/ao Tolueno

Etolueno= (942 l/ao)(0.86 kg/l)(0.31) = 251.14 kg/ao Cloroformo

Ecloroformo= (1,283.12 l/ao)(1.47 kg/l)(0.57) = 1,075.13 kg/ao o-Diclorobenceno

Eo-Diclorobenceno= (425 l/ao)(1.3 kg/l)(0.02) = 11.05 kg/ao

35


Para obtener la emisin total se realiza la sumatoria de estas emisiones. Esto es:

(4) =n

xxEaECOV

donde: ECOV es la emisin anual de compuestos orgnicos voltiles en kg Eax es la emisin anual de la sustancia x

por lo tanto:

ECOV = 2,212.58 kg/ao

Bajo el supuesto de que los principales puntos de generacin de COV corresponden a la reaccin y secado del producto, las emisiones totales calculadas se le atribuyen al punto de emisin 3, segn el diagrama de proceso (figura 3.1), AUNQUE ES IMPORTANTE REITERAR QUE LAS EMISIONES CALCULADAS CORRESPONDEN A TODA LA PLANTA.

El llenado de la tabla 2.3.7 de la COA con las emisiones calculadas se presenta a continuacin:

Emisin anual Mtodo o equipo de control Punto de emisin Cantidad Unidad Mtodo de

estimacin Clave Eficiencia

(%) Mtodo de estimacin

4 2,212.58 Kg BM NA NA NA

3.1.1.3 DESCARGA DE AGUAS RESIDUALES De acuerdo a la normatividad vigente en materia de agua, aplicable a fuentes fijasb, la medicin de contaminantes en las descargas de aguas residuales, sealados en la tabla 3.2.2 del formato de la COA, debe realizarse por MEDICIN DIRECTA, por lo que el llenado de la Seccin III de este formato debe basarse en los datos presentados durante el ao de

b Las Normas Oficiales Mexicanas para fuentes industriales en materia de contaminacin del agua, se pueden consultar en la siguiente direccin electrnica: http://www.ine.gob.mx/dgra/normas/agua/index.html

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INDUSTRIA QUMICA

reporte a las autoridades correspondientes, en el caso de CNA, se puede obtener un valor estimado a partir de las declaraciones trimestrales por derecho de descarga.

A continuacin se muestra el llenado de la tabla 3.2.2 del formato COA con concentraciones promedio obtenidas de los reportes trimestrales entregados a CNA:

Punto de emisin Parmetro3 7

Volumen anual [metros cbicos] 14,683

Potencial de hidrgeno (pH) 7.5

Temperatura [C] 23.6

Grasas y aceites [mg/l] 9

Materia flotante (presente o ausente) Ausente

Slidos sedimentables [ml/l] 0.254

Slidos suspendidos totales [mg/l] 20.666

Demanda bioqumica de oxgeno (DBO5)

[mg/l]

191.6

Arsnico total [mg/l] NA

Cadmio total [mg/l] 0.009

Cianuro total [mg/l] 0.007

Cobre total [mg/l] 0.102

Cromo hexavalente [mg/l] 0.015

Fsforo total [mg/l] 0.996

Mercurio total [mg/l] NA

Nquel total [mg/l] NA

Nitrgeno total [mg/l] 19.960

Plomo total [mg/l] NA

Zinc total [mg/l] 0.107

Coliformes fecales [NMP/100 ml] NA

Huevos de helmintos [organismos/l] NA

Es importante mencionar que algunos parmetros de descarga que se reportan en esta seccin, estn incluidos en la lista de sustancias del RETC,

37


por lo que debern de reportarse nuevamente en la seccin V de la COA, con la diferencia de reportar emisiones y no concentraciones. NOTA Si el establecimiento industrial se encuentra EXENTO de la caracterizacin de las descargas de aguas residuales se pueden estimar sus concentraciones mediante el uso de datos histricos de muestreo en fuente. Si se tienen tres o ms datos de muestreo para cada contaminante, realizados en un ao diferente al que se reporta, es factible hacer una extrapolacin al ao de reporte utilizando la ecuacin de la recta, esto si los datos tienen un comportamiento lineal, como muestra de este clculo se presentan las estimaciones realizadas en el ejemplo 3.4 correspondiente a la produccin de acero y elaboracin de piezas fundidas.

Si se tiene informacin de un solo muestreo y no se han realizado cambios en el proceso, sta misma informacin puede volver a reportarse, tal y como se muestra en el ejemplo 3.5 (Produccin de llantas y cmaras neumticas). 3.1.1.4 GENERACIN DE RESIDUOS PELIGROSOS Al igual que para la seccin de descarga de aguas residuales, la cuantificacin de los residuos peligrosos generados en los establecimientos industriales debe de realizarse por MEDICIN DIRECTA, tal y como lo dicta el marco normativo actual en materia de residuos peligrososc; por lo tanto, sus emisiones no deben ser estimadas. En este ejemplo solo se ilustra el llenado de la seccin IV del formato COA, a travs de la bitcora del almacn de residuos peligrosos de la planta.

De acuerdo a esta bitcora (anexo 2) en el ao 2000 se cuantificaron los siguientes residuos peligrosos (cuadro 3.6).

c Las Normas Oficiales Mexicanas para fuentes industriales en materia de residuos peligrosos, se pueden consultar en la siguiente direccin electrnica: http://www.ine.gob.mx/dgra/normas/res_pel/index.html

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INDUSTRIA QUMICA

Cuadro 3.6 Residuos peligrosos generados en el ao 2000. Residuo generado CRETIB Clasificacin NOM

052 Origen

Productos caducos T RP15.2/01 rea 5

Residuos de produccin B RP15.1/01 rea 8

Arena contaminada T RP15.1/03 rea 5

Tambos y cubetas vacos T RPNE1.1/01 Almacn

Aceites gastados T,I RPNE1.1/03 rea 10

Solventes usados T RPNE1.1/09 rea 10 Tolueno T,I RPNE1.1/11 rea 10

Mezclas de solventes gastados T,I RPNE1.1/11 rea 10 Residuos de la enfermera (sangre)

B RPNE1.2/01 Enfermera

Residuos de la enfermera (materiales de curacin)

B RPNE1.2/06 Enfermera

Residuos de laboratorio B RPNE1.2/02 Laboratorio

Las cantidades mensuales reportadas en sta deben ser sumadas para obtener la cantidad anual generada para cada residuo y para cada rea de la planta (cuadro 3.7).

Cuadro 3.7 Generacin anual de residuos peligrosos. Residuo Generado CRETIB Clasificacin

NOM 052 Origen Cantidad anual

Productos caducos T RP15.2/01 rea 5 1854.9 kg

Residuos de produccin B RP15.1/01 rea 8 84 kg

Arena contaminada T RP15.1/03 rea 5 48.8 kg

Tambos y cubetas vacos T RPNE1.1/01 Almacn 899.8 kg

Aceites gastados T,I RPNE1.1/03 rea 10 94.5 lt

Solventes usados T RPNE1.1/09 rea 10 223.2 lt

Tolueno T,I RPNE1.1/11 rea 10 189.5 lt

Mezclas de solventes gastados

T,I RPNE1.1/11 rea 10 644 lt

Residuos de la enfermera (sangre)

B RPNE1.2/01 Enfermera 1.9 lt

Residuos de la enfermera (materiales de curacin)

B RPNE1.2/06 Enfermera 26.7 kg

Residuos de laboratorio B RPNE1.2/02 Laboratorio 92.3 kg

De acuerdo al diagrama de proceso (figura 3.1), las reas de generacin de residuos peligrosos se presentan en el cuadro 3.8.

39


Cuadro 3.8 reas de generacin de residuos peligrosos. Origen Punto de generacin

rea 5 Almacenamiento de producto terminado 6 rea 8 Almacenamiento de producto terminado 6 almacn Almacn de residuos peligrosos 8 rea 10 Servicios y mantenimiento 12 enfermera Enfermera 11 Laboratorio Laboratorio 10

Con estos datos se llena la tabla 4.1 del instructivo de la COA:

Identificacin del residuo Generacin anual Tratamiento in situ

Punto de generacin NOM-052-

ECOL-93 Clave C R E T I B Cantidad Unida

d Clave

Cantidad

anual tratada

Unidad

6 RP15.2/01 SO4 X 1854.9 Kg NA 6 RP15.1/01 BI4 X 84 Kg NA 6 RP15.1/03 SO4 X 48.8 Kg NA 8 RPNE1.1/

01 O X 899.8 kg NA

12 RPNE1.1/03

O1 X X 94.5 lt NA

12 RPNE1.1/09

S1 X 223.2 lt NA

12 RPNE1.1/11

S1 X X 189.5 lt NA

12 RPNE1.1/11

S2 X X 644 lt NA

11 RPNE1.2/01

BI5 X 1.9 lt NA

11 RPNE1.2/06

BI4 X 26.7 kg NA

10 RPNE1.2/02

BI4 X 92.3 kg NA

3.1.1.5 EMISIN DE SUSTANCIAS RETC Las sustancias RETC emitidas en el proceso de produccin de farmacuticos se enlistan en el cuadro 3.4, las cuales se derivan de su empleo como disolventes. Sobre la base de esta informacin se estima la cantidad de sustancia emitida a cada medio. Emisin al aire de sustancias RETC Las emisiones al aire de sustancias RETC emitidas en el proceso se calcularon en la seccin de contaminacin atmosfrica para determinar la emisin de COV; por lo tanto, en esta seccin se presenta nicamente el llenado de la tabla 5.21 del formato de la COA con estas emisiones. Bajo el

40

INDUSTRIA QUMICA

supuesto de que los principales puntos de generacin de sustancias voltiles corresponden a la reaccin y secado del producto, las emisiones calculadas se le atribuyen al punto de emisin 3, segn el diagrama de proceso (figura 3.1), AUNQUE ES IMPORTANTE REITERAR QUE LAS EMISIONES CALCULADAS CORRESPONDEN A TODA LA PLANTA.

Identificacin de sustancias listadas Emisin anual

Nombre Clave Punto de emisin

Cantidad Unidad Mtodo de estimacin

1,4-Dioxano 123-91-1 3 2.47 kg BM Tetracloruro de carbono 56-23-5 3 35.85 kg BM

Etanol 64-17-5 3 143.78 kg BM Formaldehdo 50-00-0 3 23.37 kg BM Cloruro de metileno 75-09-2 3 255.17 kg BM

Metil etil cetona 78-93-3 3 77.48 kg BM Metil isobutil cetona 108-10-1 3 51.2 kg BM

Tricloroetano 71-55-6 3 205.2 kg BM Xileno 1330-20-7 3 21.2 kg BM Benceno 71-43-2 3 59.54 kg BM Tolueno 108-88-3 3 251.14 kg BM Cloroformo 67-66-3 3 1,075.13 kg BM o-Diclorobenceno 95-50-1 3 11.05 kg BM

Emisiones a cuerpos de agua de sustancias RETC Sobre la base de la informacin de los cuadros 3.4 y 3.5, y utilizando la ecuacin 2 3, segn corresponda, a continuacin se estiman las emisiones al agua de sustancias RETC:

Tetracloruro de carbono ETetracloruro de carbono = (205 l/ao)(1.59 kg/l)(0.07) = 22.82 kg/ao Etanol EEtanol = (1,820 l/ao)(0.79 kg/l)(0.06) = 86.27 kg/ao Formaldehdo EFormaldehdo = (123 kg/ao)(0.77) = 94.71 kg/ao

41


Cloruro de metileno ECloruro de metileno = (362 l/ao)(1.33 kg/l)(0.05) = 24.07 kg/ao Metil etil cetona EMetil etil cetona = (149 l/ao)(0.8 kg/l)(0.12) = 14.3 kg/ao Xileno

EXileno = (411 l/ao)(0.86 kg/l)(0.19) = 67.16 kg/ao Benceno

Ebenceno = (236 l/ao)(0.87 kg/l)(0.37) = 75.97 kg/ao Piridina

EPiridina = (623 kg/ao)(0.97 kg/l)(1.0) = 604.31 kg/ao Tolueno

Etolueno= (942 l/ao)(0.86 kg/l)(0.14) = 113.42 kg/ao Cloroformo

Ecloroformo= (1,283.12 l/ao)(1.47 kg/l)(0.05) = 94.31 kg/ao o-Diclorobenceno

Eo-Diclorobenceno= (425 l/ao)(1.3 kg/l)(0.98) = 541.45 kg/ao

Bajo el supuesto de que los principales puntos de generacin de COV corresponden a la reaccin y secado del producto, las emisiones calculadas se le atribuyen al punto de emisin 4, segn el diagrama de proceso (figura 3.1), AUNQUE ES IMPORTANTE REITERAR QUE LAS EMISIONES CALCULADAS CORRESPONDEN A TODA LA PLANTA.

Como se mencion en la seccin de descarga de aguas residuales algunos parmetros que se reportaron en esa seccin, estn incluidos en la lista de sustancias del RETC, por lo que deben de reportarse nuevamente en este apartado, con la diferencia de reportar emisiones y no concentraciones. Basndose en la informacin reportada en la tabla 3.2.2 del formato COA en este ejemplo, a continuacin se presentan las emisiones al agua de sustancias RETC obtenidas por medicin directa.

Para convertir los datos de concentracin a datos de emisin es necesario multiplicarlos por el volumen de agua descargada. Esto es:

Ex = (Cx) (Va) (5)

donde: Ex es la emisin al agua de la sustancia RETC Cx es la concentracin de la sustancia RETC

Va es el volumen anual de descarga de agua residual

42

INDUSTRIA QUMICA

considerando que: Va = 14,683 m3/ao =14'683,000 l/ao

Cadmio ECd = (0.009 mg/l) (14'683,000 l/ao) = 132,147 mg/ao = 132.15 g/ao

Cianuro ECianuro = (0.007 mg/l) (14'683,000 l/ao) = 102,781 mg/ao = 102.78 g/ao

Cobre ECu= (0.102 mg/l) (14'683,000 l/ao) = 1'497,666 mg/ao = 1,497.67 g/ao

Cromo ECr = (0.015 mg/l) (14'683,000 l/ao) = 220,245 mg/ao = 220.24 g/ao

Zinc EZn= (0.107 mg/l) (14'683,000 l/ao) = 1'571,081 mg/ao = 1,571.08 g/ao

El llenado de la tabla 5.2.2 del formato de la COA con las emisiones calculadas se presenta a continuacin:


Nombre Clave Punto de emisin Cantidad Unidad Mtodo de estimacin

Tetracloruro de carbono 56-23-5 3 22.82 kg BM

Etanol 64-17-5 3 86.27 kg BM Formaldehdo 50-00-0 3 94.71 kg BM Cloruro de metileno 75-09-2 3 24.07 kg BM Metil etil cetona 78-93-3 3 14.3 kg BM Xileno 1330-20-7 3 67.16 kg BM Benceno 71-43-2 3 75.97 kg BM Piridina 110-86-1 3 604.31 kg BM Tolueno 108-88-3 3 113.42 kg BM Cloroformo 67-66-3 3 94.31 kg BM o-Diclorobenceno 95-50-1 3 541.45 kg BM

43


(continuacin) Identificacin de sustancias listadas Emisin anual

Nombre Clave Punto de emisin Cantidad Unidad Mtodo de estimacin

Cadmio CCM04 7 132.15 g MD

Cianuro COC01 7 102.78 g MD

Cobre CCM06 7 1,497.67 g MD

Cromo CCM07 8 220.24 g MD

Zinc CCM14 8 1,571.08 g MD

Emisiones al suelo de sustancias RETC Sobre la base de la informacin de los cuadros 3.4 y 3.5, y utilizando la ecuacin 2 o 3, segn corresponda, a continuacin se estiman las emisiones al agua de sustancias RETC:

1,4 Dioxano E1,4 Dioxano = (48 l/ao)(1.03 kg/l)(0.95) = 46.97 kg/ao

Etanol EEtanol = (1,820 l/ao)(0.79 kg/l)(0.01) = 14.38 kg/ao

Cloruro de metileno ECloruro de metileno = (362 l/ao)(1.33 kg/l)(0.22) = 105.92 kg/ao

Xileno EXileno = (411 l/ao)(0.86 kg/l)(0.05) = 17.67 kg/ao

Benceno Ebenceno = (236 l/ao)(0.87 kg/l)(0.08) = 16.43 kg/ao

Tolueno Etolueno= (942 l/ao)(0.86 kg/l)(0.29) = 234.93 kg/ao

Cloroformo Ecloroformo= (1,283.12 l/ao)(1.47 kg/l)(0.38) = 716.75 kg/ao

Bajo el supuesto de que los principales puntos de generacin de sustancias voltiles corresponden a la reaccin y secado del producto, las emisiones calculadas se le atribuyen al punto de emisin 3, segn el diagrama de proceso (figura 3.1), AUNQUE ES IMPORTANTE REITERAR QUE LAS EMISIONES CALCULADAS CORRESPONDEN A TODA LA PLANTA. El llenado de la tabla 5.2.3 de la COA con las emisiones estimadas se presenta a continuacin:

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INDUSTRIA QUMICA


Nombre Clave Punto de emisin

Cantidad Unidad Mtodo de estimacin

1,4-Dioxano 123-91-1 3 46.97 kg BM

Etanol 64-17-5 3 14.38 kg BM

Cloruro de metileno 75-09-2 3 105.92 kg BM

Xileno 1330-20-7 3 17.67 kg BM

Benceno 71-43-2 3 16.43 kg BM

Tolueno 108-88-3 3 234.93 kg BM

Cloroformo 67-66-3 3 716.75 kg BM

REFERENCIAS 1/ USEPA (1995). Pharmaceutical Production, Seccin 6.13. En: Compilation of Air Pollutant Emission Factors, Volumen 1: Stationary Point and Area Sources, 5a edicin, AP-42, U.S. Environmental Protection Agency, Office of Air Quality Planning and Standards. Research Triangle Park, North Carolina. E.U. http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/index.html 3.1.2 ESTIMACIN DE EMISIONES PARA LA PRODUCCIN DE DETERGENTE SINTTICO EN POLVO 3.1.2.1 Descripcin del proceso1/ Almacenamiento Las materias primas slidas son descargadas a los silos de manera neumtica o por gravedad y canjilones. El aire que sale de los silos o tolvas es filtrado evitando la emisin de partculas de materias primas, depositndolas de nuevo en los silos. La operacin de estos filtros es puntual durante la descarga y tiene una alta eficiencia. Formulacin El alquilbencn sulfnico lineal (cido) se hace reaccionar con carbonato de sodio o sosa custica (base) para obtener una pasta (neutra). Este proceso genera emisiones de CO2 (cuando se neutraliza con carbonato de sodio)

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que se unen al flujo de aire del proceso de secado de detergente, compuesto por vapor y gases de combustin. Mezclado La pasta se mezcla en la batidora junto con otros ingredientes slidos y lquidos. La adicin de detergente para reproceso genera polvos finos que son controlados mediante un lavador de gases y canalizados nuevamente a la batidora. Secado La mezcla se aspersa a la torre de secado donde se le reduce la humedad usando una contracorriente de aire previamente calentado en el horno. El resultado es el producto base en polvo. La corriente de aire caliente extrae la humedad de la pasta, convirtindola en vapor, el cual, junto con las partculas de finos generados en el proceso, pasan a un sistema de ciclones de alta eficiencia en donde las partculas se recuperan para su reproceso en la batidora y el vapor de agua es expulsado por las chimeneas de escape junto con el aire. Enfriamiento El producto base en polvo se enfra mientras se transporta por medio del elevador neumtico. Los finos de detergente generados en este proceso se separan en un filtro de bolsas de alta eficiencia. Tamizado Separacin de los granos de buen tamao para producto terminado, de los gruesos, los cuales se reprocesan en la batidora. Aspersado Se agrega perfume, supresor de polvo y partculas del producto base con colorante (motas) en un tambor rotatorio. Este proceso no genera emisiones por lo que no requiere ningn equipo anticontaminante ni de control. Almacenamiento y Empacado El producto final se despacha en carros buggies, que a su vez distribuyen el detergente a las mquinas empacadoras que lo meten en bolsas de polietileno. Posteriormente, se llenan las cajas de cartn corrugado y de ah se envan a las bodegas de producto terminado.

46

INDUSTRIA QUMICA

El proceso de almacenamiento y empacado requiere del servicio del sistema de control de polvo para prevenir la exposicin del personal, este sistema consiste en filtros de bolsas que mantienen una presin negativa en los equipos de produccin y empaque, y el aire succionado es filtrado con equipos de control de alta eficiencia, los polvos finos colectados son reprocesados en el tanque de desecho disuelto.

PRODUCCIN DE DETERGENTE SINTETICO EN POLVO

12Caldera

13Servicios y

administracin

14Cocina

16Planta biolgica de

tratamiento de aguas residuales

17Baos Figura 3.2 Diagrama de proceso para la

produccin de detergente en polvo.

SIMBOLOGA

Generacin y emisiones al aire

Generacin deresiduos slidos

Descarga de aguas residuales

ENTRADASInsumo directo

Insumo indirecto

Agua

Combustibles

SALIDAS

Generacin deresiduos peligrosos

1Almacenamiento de

materia prima

2Formulacin

3Mezclado

4Secado

5Enfriamiento

7Tamizado

8Aspersado

9Almacenamiento

10EmpaqueAlmacenamiento

11Planta fisicoqumica de

tratamiento de aguas residuales

Reuso deagua tratada

18Filtro

6Filtro

15Limpiezas

precalentamiento

Reciclado de

partculas

Reciclado de

agua residual

Reciclado departculas

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3.1.2.2 CONTAMINACIN ATMOSFRICA De acuerdo con el diagrama de proceso de la figura 3.2 la generacin de contaminantes atmosfricos se ubica en los siguientes equipos y actividades (cuadro 3.9).

Cuadro 3.9 Fuentes generadoras de contaminantes atmosfricos. Punto de

generacin Nombre del equipo o actividad Contaminante generado

1 Almacenamiento Partculas 2 Formulacin Partculas 3 Mezclado Partculas 4 Secado Partculas y gases de combustin 5 Enfriamiento Partculas 7 Tamizado Partculas 9 Almacenamiento Partculas

10 Empaquetado Partculas 12 Caldera Partculas y gases de combustin

Como se observa en la figura 3.2 las emisiones de partculas del almacenamiento de materias primas, formulacin y mezclado son conducidas hacia un colector (filtro de bolsas), as como las del rea de enfriamiento, en ambos casos las corrientes se descargan posteriormente a la atmsfera. Segn lo seala la normatividad vigented, las fuentes fijas que descargan partculas a la atmsfera deben cumplir con niveles mximos de emisin tal y como lo seala la NOM-043-ECOL-1993, la cual demanda una medicin directa de las emisiones para evaluar su cumplimiento. En consecuencia no se puede realizar ningn tipo de estimacin de stas.

Por su parte, las emisiones generadas en la caldera y horno de secado se encuentran normadas por la NOM-085-ECOL-1994, que regula la emisin de contaminantes especficos en un proceso de combustin, sobre la base de la capacidad del mismo.

Finalmente, las emisiones de partculas del rea de almacenamiento y empaquetado son conducidas a reproceso, por lo que todo el material es recuperado y no existe ninguna descarga a la atmsfera. Mientras que las d Las Normas Oficiales Mexicanas para fuentes industriales en materia de contaminacin del aire, se pueden consultar en la siguiente direccin electrnica: http://www.ine.gob.mx/dgra/normas/cont_at/industria/index.html

48

INDUSTRIA QUMICA

emitidas en el tamizado, aunque existe recuperacin de la mayor parte de stas, existen emisiones fugitivas que se consideran no significativas.

En el cuadro 3.10 se presentan los contaminantes regulados por las normas antes mencionadas, as como las caractersticas del equipo que conllevan a dicha regulacin.

Cuadro 3.10 Equipos y contaminantes normados.

Punto de generacin

Nombre del equipo o actividad

Capacidad Tipo de Combustible NOM Contaminante

normado

1 Almacenamiento NA NA NOM-043-ECOL-1993 Partculas

2 Formulacin NA NA NOM-043-ECOL-1993 Partculas

3 Mezclado NA NA NOM-043-ECOL-1993 Partculas

4 Secado 3,863 Mj/h Diesel NOM-085-ECOL-1994

SO2, exceso de aire y densidad de humo

5 Enfriamiento NA NA NOM-043-ECOL-1993 Partculas

12 Caldera 4,500 Mj/h Gas natural NOM-085-ECOL-1994

Exceso de aire y densidad de humo

Por lo anterior, se presentan en el cuadro 3.11 los equipos y contaminantes que no estn normados; por lo tanto, se pueden estimar sus emisiones por medio de mtodos indirectos.

3.11 Equipos y contaminantes no normados. Punto de

generacin Nombre del

equipo o actividad Contaminante no normado Mtodo de estimacin

4 Secado NOx, partculas, HC y CO Factor de emisin 12 Caldera NOx,SO2, partculas, HC, CO, CO2 Factor de emisin

Estimacin de emisiones atmosfricas por contaminante

Bixido de azufre

CALDERA: Gas natural Haciendo uso de factor de emisin:

49


ESO2 = (FeSO2)(NA) donde: ESO2 es la emisin anual de bixido de azufre en lb o kg FeSO2 es el factor de emisin aplicablee

=0.6 lb/106 ft3 = 9.6 kg/106 m3 de gas natural (AP-42, 1.4) NA es el nivel de actividad expresado como la cantidad anual

de gas natural usado en ft3 o m3 considerando que:

NA = 2,220.14 m3/ao

ESO2= (9.6 kg/106 m3) (2,220.14m3/ao) ESO2= 0.021 kg/ao

Estos datos se incluyen en la tabla 2.3.1 del formato de la COA correspondiente a las emisiones de bixido de azufre:




12 0.021 kg FE (AP-42, 1.4) NA NA NA

xidos de nitrgeno

SECADOR

Diesel Haciendo uso de factor de emisin:

ENOx = (FeNOx)(NA) donde: ENOx es la emisin anual de xidos de nitrgeno en lb o kg

FeNOx es el factor de emisin aplicablef = 20 lb/103 gal = 2.4 kg/m3 de diesel (AP-42, 1.3)

NA es el nivel de actividad expresado como la cantidad anual de diesel usado en m3 o gal.

e Para convertir de lb/106 ft3 a kg/106m3 multiplicar por 16. f Para convertir de lb/103 gal a kg/m3 multiplicar por 0.12

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INDUSTRIA QUMICA

considerando que: NA = 198 m3/ao

ENOx = (2.4 kg/m3) (198 m3/ao) ENOx= 475.2 kg/ao

CALDERA Gas natural

Haciendo uso de factor de emisin:

ENOx = (FeNOx)(NA)

donde: ENOx es la emisin anual de xidos de nitrgeno en lb o kg

FeNOx es el factor de emising =100 lb/106 ft3 =1,600 kg/106 m3 de gas natural (AP-42, 1.4)

NA nivel de actividad expresado como la cantidad anual de gas natural usado en ft3 o m3.

considerando que:

NA = 2,220.14 m3/ao ENOx = (1,600 kg/106 m3) (2,220.14 m3/ao) ENOx= 3.55 kg/ao

Estos datos se incluyen en la tabla 2.3.2 del formato de la COA correspondiente a las emisiones de xidos de nitrgeno:

Emisin anual Mtodo o equipo de control Punto de emisin Cantidad Unidad Mtodo de estimacin Clave Eficiencia (%) Mtodo de

estimacin 4 475.2 kg FE (AP-42,1.3)2/ NA NA NA

12 3.55 kg FE (AP-42,1.4)3/ NA NA NA

g Para convertir de lb/106 ft3 a kg/106m3 multiplicar por 16.

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Partculas

CALDERA Gas natural

Haciendo uso de factor de emisin:

EPM = (FePM)(NA)

donde: EPM es la emisin anual de partculas en lb o kg FePM es el factor de emisinh =7.6 lb/106 ft3 =121.6 kg/106 m3

de gas natural (AP-42, 1.4)

NA es el nivel de actividad expresado como la cantidad anual de gas natural usado en ft3 o m3.

considerando que:

NA = 2,220.14 m3/ao

EPM = (121.6 kg/106 m3) (2,220.14 m3/ao) EPM= 0.27 kg/ao

SECADOR


EPM = (FePM)(NA) donde: EPM es la emisin anual de partculas en kg

FePM es el factor de emisin aplicablei = 2 lb/103 gal = 0.24 kg/m3 de diesel (AP-42, 1.3) NA es el nivel de actividad expresado como consumo anual de diesel.

h Para convertir de lb/106 ft3 a kg/106m3 multiplicar por 16. i Para convertir de lb/103 gal a kg/m3 multiplicar por 0.12

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INDUSTRIA QUMICA

considerando que: NA = 198 m3/ao EPM = (0.24 kg/m3) (198 m3/ao) EPM= 47.52 kg/ao

Estos datos se incluyen en la tabla 2.3.3 del formato de la COA correspondiente a las emisiones de partculas:




4 47.52 kg FE (AP-42, 1.3)2/ NA NA NA

12 0.27 kg FE (AP-42, 1.4)3/ NA NA NA

Hidrocarburos no quemados CALDERA

Gas natural Haciendo uso de factor de emisin:

EHC= (FeHC)(NA)

donde: EHC es la emisin anual de hidrocarburos no quemados en lb o kg Fe HC es el factor de emisin aplicablej =11 lb/106 ft3 = 176 kg/106 m3 de gas natural (AP-42, 1.4) NA es el nivel de actividad expresado como la cantidad anual de gas natural usado en ft3 o m3.

considerando que: NA = 2,220.14 m3/ao

E HC = (176 kg/106 m3) (2,220.14 m3/ao) EHC= 0.39 kg/ao

j Para convertir de lb/106 ft3 a kg/106m3 multiplicar por 16.

53


SECADOR Diesel Haciendo uso de factor de emisin:

EHC = (FeHC)(NA)

donde: EHC es la emisin anual de hidrocarburos no quemados en kg o lb

FeHC es el factor de emisin aplicablek = 0.252 lb/103 gal = 0.0302 kg/m3 de diesel (AP-42, 1.3)

NA es el nivel de actividad expresado como la cantidad anual de diesel consumido en m3 o gal

considerando que:

NA = 198 m3/ao EHC = (0.0302 kg/m3) (198 m3/ao) EHC= 5.98 kg/ao

Estos datos se incluyen en la tabla 2.3.4 del formato de la COA correspondiente a las emisiones de hidrocarburos no quemados:

Emisin anual Mtodo o equipo de control Punto de emisin Cantidad Unidad Mtodo de estimacin Clave Eficiencia (%) Mtodo de

estimacin 4 5.98 Kg FE (AP-42, 1.3)2/ NA NA NA

12 0.39 kg FE (AP-42, 1.4)3/ NA NA NA

Monxido de Carbono CALDERA

Gas natural Haciendo uso de factor de emisin: k Para convertir de lb/103 gal a kg/m3 multiplicar por 0.12

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INDUSTRIA QUMICA

ECO= (FeCO)(NA) donde: ECO es la emisin anual de monxido de carbono en lb o kg

FeCO es el factor de emisin aplicablel =84 lb/106 ft3 = 1344 kg/106 m3 de gas natural (AP-42, 1.4)

NA es el nivel de actividad expresado como la cantidad anual de gas natural usado en ft3 o m3

considerando que:

NA = 2,220.14 m3/ao

ECO= (1344 kg/106 m3) (2,220.14 m3/ao) ECO= 2.98 kg/ao

SECADOR


ECO = (FeCO)(NA) donde: ECO es la emisin anual de monxido de carbono en lb o kg

FeCO es el factor de emisin aplicablem = 5 lb/103 gal = 0.6 kg/m3 de diesel (AP-42, 1.3)

NA es el nivel de actividad expresado como la cantidad anual de diesel consumido en gal o m3

considerando que:

NA = 198 m3/ao ECO = (0.6 kg/m3) (198 m3/ao) ECO= 118.8 kg/ao

l Para convertir de lb/106 ft a kg/106 m3 multiplicar por 16 m Para convertir de lb/103 gal a kg/m3 multiplicar por 0.12

55


Estos datos se incluyen en la tabla 2.3.5 del formato de la COA, correspondiente a las emisiones de monxido de carbono:

Emisin anual Mtodo o equipo de control Punto de emisin Cantidad Unidad Mtodo de estimacin Clave Eficiencia (%) Mtodo de estimacin

4 118.8 kg FE (AP-42, 1.3)2/ NA NA NA

12 2.98 kg FE (AP-42, 1.4)3/ NA NA NA

Bixido de carbono

CALDERA Gas natural Haciendo uso de factor de emisin:

ECO2 = (FeCO2)(NA) donde: ECO2 es la emisin anual de bixido de carbono en lb o kg

FeCO2 es el factor de emisin aplicablen = 120,000 lb/106 m3 = 1,920,000 kg/106 m3 de gas natural (AP-42-1.4) NA nivel de actividad expresado como la cantidad anual de gas natural usado en ft3 o m3.

considerando que:

NA = 2,220.14 m3/ao

ECO2= (1920,000 kg/106 m3) (2,220.14m3/ao) ECO2= 4,262.66 kg/ao

Estos datos se incluyen en la tabla 2.3.6 para bixido de carbono del instructivo de la COA:


estimacin Clave Eficiencia (%) Mtodo de

estimacin 12 4,262.66 kg FE (AP-42-1.4)3/ NA NA NA

n Para convertir de lb/106 ft3 a kg/106m3 multiplicar por 16.

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INDUSTRIA QUMICA

NOTA Es preciso que las emisiones estimadas de SO2 , CO y CO2 en esta seccin se reporten de nueva cuenta en la tabla 5.2.1 del formato de la COA, que corresponde a las emisiones al aire de sustancias RETC. 3.1.2.3 DESCARGA DE AGUAS RESIDUALES De acuerdo a la normatividad vigente en materia de agua, aplicable a fuentes fijaso, la medicin de contaminantes en las descargas de aguas residuales, sealados en la tabla 3.2.2 del formato de la COA, debe realizarse por MEDICIN DIRECTA, por lo que el llenado de la Seccin III de este formato debe basarse en los datos presentados durante el ao de reporte a las autoridades correspondientes, en el caso de CNA, se puede obtener un valor estimado a partir de las declaraciones trimestrales por derecho de descarga.

A continuacin se muestra el llenado de la tabla 3.2.2 del formato COA con concentraciones promedio obtenidas de los reportes trimestrales entregados a CNA:

Punto de emisin Parmetro3 11

Volumen anual [metros cbicos] 9,856

Potencial de hidrgeno (pH) 7.5

Temperatura [C] 23.6

Grasas y aceites [mg/l] 9

Materia flotante (presente o ausente) ausente

Slidos sedimentables [ml/l] 0.254

Slidos suspendidos totales [mg/l] 20.666

Demanda bioqumica de oxgeno (DBO5) [mg/l] 191.6

Arsnico total [mg/l] 0.009

Cadmio total [mg/l] 0

Cianuro total [mg/l] 0

Cobre total [mg/l] 0.05

Cromo hexavalente [mg/l] 0.03

o Las Normas Oficiales Mexicanas para fuentes industriales en materia de contaminacin del agua, se pueden consultar en la siguiente direccin electrnica: http://www.ine.gob.mx/dgra/normas/agua/index.html

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(continuacin) Punto de emisin

Parmetro3 11

Fsforo total [mg/l] 4.85

Mercurio total [mg/l] 0

Nquel total [mg/l] 0.06

Nitrgeno total [mg/l] 109.3

Plomo total [mg/l] 0.02

Zinc total [mg/l] 1.97

Coliformes fecales [NMP/100 ml] NA

Huevos de helmintos [organismos/l] NA

Es importante mencionar que algunos parmetros de descarga que se reportan en esta seccin, estn incluidos en la lista de sustancias del RETC, por lo que debern de reportarse nuevamente en la seccin V de la COA, con la diferencia de reportar emisiones y no concentraciones. NOTA Si el establecimiento industrial se encuentra EXENTO de la caracterizacin de las descargas de aguas residuales se pueden estimar sus concentraciones mediante el uso de datos histricos de muestreo en fuente. Si se tienen tres o ms datos de muestreo para cada contaminante, realizados en un ao diferente al que se reporta, es factible hacer una extrapolacin al ao de reporte utilizando la ecuacin de la recta, esto si los datos tienen un comportamiento lineal, como muestra de este clculo se presentan las estimaciones realizadas en el ejemplo 3.4 correspondiente a la produccin de acero y elaboraci

guía para la correcta selección y empleo de métodos de estimación de emisiones

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