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MONITOREO DE EMISIONES ATMOSFÉRICAS EN

FUENTES FIJAS

PLAN DE MONITOREO

OBJETIVO DE UN PLAN DE MONITOREO DE EMISIONES

Pueden existir diversos motivos o razones por los cuáles una empresa,organización o persona desea o debe realizar un monitoreo de las emisionesatmosféricas en fuentes fijas:

Evaluar el cumplimiento legal de los LMP de las emisiones de fuentes fijascorrespondientes.

Verificar y/o ajustar la eficiencia de algún mecanismo de reducción deemisiones.

Analizar las variaciones de las emisiones, ocasionadas por cambios en elproceso o en partes del mismo.

PLAN DE MONITOREO

LA SELECCIÓN DE LOS PARÁMETROSTIPO DE ACTIVIDAD CONTAMINANTES PRIORITARIOS REFERENCIA

Industria de Procesamiento y Venta de Combustibles

MP, SO2, NO2, CO, COV, Amoniaco (NH3), Benceno AP 42, CH 5.1: Petroleum Refining.

Producción de Cemento MP, SO2, NOx, CO y COV, Polvo de Sílice (Cuarzo, Cristobalita, Tridimita)

AP 42, CH 11.6: Portland CementManufacturing.

Performance and Total PM EmissionFactor Evaluation of ExpendableAbrasives (University of NewOrleans, 2006)

Procesamiento de Pescado y/o Recursos Hidrobiológicos MP y H2S AP 42, CH 9.13.1: Fish Processing

Producción / Fundición del Hierro y el Acero MP, SO2, NOx, CO y HCl

AP-42, CH 12.5: Iron And SteelProduction.

AP-42, CH 12.13: Steel Foundries

Fabricación de fibra de vidrio MP, SO2, NOx y CO AP-42, CH 11.13 Glass FiberManufacturing

Producción/Fundición de vidrio MP, SO2, NOx, HF y HCl

AP-42, CH 11.15 GlassManufacturing.

Environmental, Health, and SafetyGuidelines for Glass Manufacturing(IFC)

Producción de ladrillos y arcilla estructural MP, NOx, SO2, CO, COV, HCl, HF AP-42, CH 11.3 Brick And Structural

Clay Product Manufacturing

PLAN DE MONITOREO

DETERMINACIÓN DE LOS PUNTOS DE MONITOREO

Contar con un punto a lo largo del ducto o chimenea donde se asegure unflujo lo más libre posible de régimen turbulento y lo más cercano alcomportamiento ideal llamado régimen laminar, de acuerdo con loestablecido en los métodos y procedimientos de medición sean aplicables.

PLAN DE MONITOREO


En el caso de que las características de la chimeneao ducto de salida no cumplieran con lo anterior, deser necesario se seleccionará como puntoalternativo el sitio que se encuentre como mínimo2 diámetros después de una perturbación y mediodiámetro antes de la siguiente.

PLAN DE MONITOREO


Medición no Representativa

CO: 389.2 mg/m3

Medición Representativa CO: 1396.5 mg/m3

PLAN DE MONITOREO

DETERMINACIÓN DE LOS PUNTOS DE MONITOREORequerimientos Técnicos

El diámetro interno del niple (puerto) debe ser superior a 3 pulgadas para que

la sonda empleada en la medición pueda ser ingresada a la chimenea sin

ningún tipo de restricción.

Los puertos de toma de muestra deben ubicarse formando un ángulo de 90°

uno con respecto al otro, para distribuir los puntos de toma de muestra en dos

direcciones diferentes. Se debe verificar que los bordes internos de los puertos

coincidan con el diámetro interno de la chimenea y no interfieren con el flujo de

los gases de salida.

PLAN DE MONITOREO


PLAN DE MONITOREO


AL

LADe

2

• Para chimeneas o ductos rectangulares primero se debe

calcular un diámetro equivalente usando la siguiente

expresión:

De= diámetro equivalente.

L= largo

A= ancho

PLAN DE MONITOREO

Para la medición directa de la mayoría de los contaminantes que genere la fuente fija, deacuerdo con las características de las emisiones y del ducto de salida o chimenea, seadoptan los métodos USEPA publicados en el Código Federal de Regulaciones de los EstadosUnidos (CFR):

METODOLOGÍA DE MONITOREO A EMPLEAR

PLAN DE MONITOREOMETODOLOGÍA DE MONITOREO A EMPLEAR

MÉTODO USEPA DESCRIPCIÓN

Método 1 Determinación del punto y velocidad de toma de muestra para fuentes fijas

Método 1ADeterminación del punto y velocidad de toma de muestra para

fuentes fijas con ductos o chimeneas pequeñas (menores a 0.30 m de diámetro)

Método 2 Determinación de la velocidad y tasa de flujo volumétrica de gases en chimenea (Tubo Pitot tipo S)

Método 2A Medición directa del volumen de gas a través de tuberías o ductos pequeños

Método 2B Determinación de la tasa volumétrica de flujo del gas procedente de incineradores de vapor de gasolina

Método 2C Determinación de la velocidad y tasa de flujo volumétrica del gas en ductos o chimeneas pequeñas (Tubo Pitot estándar)

Método 2D Medición de la tasa de flujo volumétrica del gas en ductos y tuberías pequeñas

Método 2E Determinación de la tasa de flujo de producción de gas en rellenos sanitarios

Método 2F Determinación de la velocidad y tasa de flujo volumétrica de gas en chimenea empleando sondas tridimensionales

Método 2G Determinación de la velocidad y tasa de flujo volumétrica de gas en chimenea empleando sondas bidimensionales



Método 3 Análisis de gases para la determinación del peso molecular base seca

Método 3ADeterminación de concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono

en emisiones de fuentes fijas (Procedimiento del analizador instrumental)

Método 3B Análisis de gases para la determinación del factor de corrección de tasa de emisión o exceso de aire

Método 3C Determinación de dióxido de carbono, metano, nitrógeno y oxígeno en fuentes fijas

Método 4 Determinación del contenido de humedad en gases de chimenea

Método 5 Determinación de las emisiones de material particulado en fuentes fijas

Método 6 Determinación de las emisiones de dióxido de azufre en fuentes fijas

Método 7 Determinación de las emisiones de óxidos de nitrógeno en fuentes fijas

Método 8 Determinación de las emisiones de ácido sulfúrico y dióxido de azufre en fuentes fijas

Método 9 Determinación visual de la opacidad de emisiones en fuentes fijas



Método 10 Determinación de las emisiones de monóxido de carbono en fuentes fijas (Procedimiento del analizador instrumental)

Método 11 Determinación del contenido de sulfuro de hidrógeno (H2S) en corrientes de gas combustible en refinerías de petróleo

Método 15 Determinación de las emisiones de sulfuro de hidrógeno (H2S), carbonilo sulfhídrico y Bisulfuro de Carbono en fuentes fijas

Método 16 Determinación semicontinua de las emisiones de azufre en fuentes fijas

Método 17 Determinación de la emisión de material particulado en fuentes fijas

Método 18 Medición de las emisiones de compuestos orgánicos gaseosos por cromatografía de gases

Método 19Determinación de la eficiencia de remoción de dióxido de azufre y las tasas de emisión de material particulado, dióxido de azufre y

óxidos de nitrógeno

Método 23 Determinación de Dibenzo–p–Dioxinas Policloradas y Dibenzofuranos policlorados en incineradores de residuos

Método 24Determinación del contenido de material volátil, contenido de agua,

densidad, volumen de sólidos y peso de sólidos en la actividad de recubrimiento de superficies

Método 201A Determinación de Emisiones de PM10 y PM2.5. Procedimiento de Razón Constante de Muestreo

METODOLOGÍA DE MONITOREO

La medición deberá ser realizada entre 30 minutos después de iniciado y antes de quefinalice o sea detenido el proceso productivo.

Para la realización de la medición se deberá asegurar que las condiciones productivas delproceso se encuentren al menos en 90% de la tasa promedio productiva / de operacióndiaria de los últimos tres (03) meses.

En todos los casos, para cada fuente fija se realizarán tres (03) pruebas o mediciones. Paraefectos de la comparación con los LMP, el resultado a comparar será el promedio de las tres(03) mediciones.

Consideraciones Generales para la aplicación de los métodosde medición directa

METODOLOGÍA DE MONITOREOConsideraciones Generales para la aplicación de los métodosde medición directa


Número de puntos de muestreo para velocidad de salida de los gases según ubicación delsitio de muestreo y características de la chimenea (orientado a la medición de partículas)

Método 1: Determinación del punto y velocidad de toma demuestra para fuentes fijas


Número de puntos de muestreo para velocidad de salida de los gases según ubicación delsitio de muestreo y características de la chimenea (orientado a la medición de gases)


METODOLOGÍA DE MONITOREOMétodo 1: Determinación del punto y velocidad de toma demuestra para fuentes fijas


Tubo Pitot tipo S


METODOLOGÍA DE MONITOREOMétodo 1A: Determinación del punto y velocidad de toma demuestra para fuentes fijas con ductos o chimeneas pequeñas(menores a 0.30 m de diámetro)

METODOLOGÍA DE MONITOREOMétodo 2: Determinación de la velocidad y tasa de flujovolumétrica de gases en chimenea

El tubo Pitot Tipo S

• Su tamaño compactofacilita su acople a un toma-muestra para el método 5.

• Si se fabricamanteniendo lasespecificacionesgeométricas para cumplircon el método 2 tiene un coeficiente fijo de 0.84.


• Vs= Velocidad promedio de los gases de ascención (m/seg)• K= 34.97 (para el sistema métrico)• Cp= 0.84 (Coeficiente del tubo Pitot)• ΔP= Presión diferencial, indicada en el manómetro (mm Hg)• Ts= Temperatura promedio de los gases de ascención. • Ps= Presión de los gases de chimenea (mm Hg=Pbar+Pg)• Pbar= Presión barométrica en el sitio de medición (mm Hg)• Pg= Presión estática de la chimenea (mm Hg)• Ms= Peso molecular del gas húmedo (g/g-mol)• Md= Peso molecular del gas seco (g/g-mol)

Para obtener todos los valores, el peso molecular y el contenido de humedad deben ser calculados con anterioridad.

ss

avgs

psMP

TPCKV

)()(


• Para calcular la velocidad promedio de los gases en la

chimenea se deben obtener los valores de peso molecular y

contenido de humedad mediante los métodos 3 y 4.

• Luego de que la velocidad promedio ha sido calculada, el

caudal estequiométrico se puede calcular conociendo el área

de la chimenea.

METODOLOGÍA DE MONITOREOMétodo 3: Análisis de gases para la determinación del pesomolecular base seca

• Es utilizado para medir las concentraciones de dióxido decarbono (CO2), oxígeno (O2), y monóxido de carbono (CO),en caso de que sean mayores al 0,2%. N2 es calculado pordiferencia.

• Con estos datos, se determina el peso molecular seco, dichovalor es incorporado a la ecuación para el cálculo de lavelocidad del gas del método 2

• Sabiendo la composición del gas, se puede calcular elvolumen de exceso de aire para la combustión de las fuentescontaminantes.


• Este método puede ser realizado con un analizador de gases de combustión, o un equipo Orsat.

• La ecuación empleada para calcular el peso molecular seco de los gases de chimenea es la siguiente:

Md=0.44(%CO2)+0.32(%O2)+0.28(%N2+%CO)

0.28= Peso molecular de N2 o CO dividido 100

0.32= Peso molecular de O2 dividido 100

0.44 = Peso molecular de CO2 dividido 100


Descripción del instrumento:

• Instrumentos electrónicos

• Poseen datalogger para bajada de datos mediante vía alámbrica oinalámbrica.

• Poseen un display para visualizar los valores de lo que se estámuestreando, de manera directa.

• Poseen impresora para la impresión de estos datos.

• Tienen una bomba de caudal constante, para la recolección de lamuestra.

• Incluyen baterías de Ion-Litio para una mayor autonomía

• Existen varios tipos de toma-muestra según la aplicación, contermocupla incluida

• Poseen sensores electrolíticos, calalíticos e infrarrojos, según eltipo de gas a medir.

METODOLOGÍA DE MONITOREOMétodo 3: Análisis de gases para la determinación del pesomolecular base seca – Sensores Electrolíticos

Membrana

Electrolito

Electrolito


• Un sensor electrolítico es un dispositivocompuesto por un electrolito y unamembrana.

• La membrana deja pasar el gas al sensor y elelectrolito, al entrar en contacto con este gas,produce un desequilibrio eléctrico (mV)

• La señal eléctrica (mV) producida es enviada almicroprocesador, el cual traduce la señal ycuantifica la concentración

Método 3: Análisis de gases para la determinación del pesomolecular base seca – Sensores Electrolíticos

METODOLOGÍA DE MONITOREOMétodo 4: Determinación del contenido de humedad en gasesde chimenea

Existen dos procedimientos diferentes para determinar el contenido de humedad:

• Método de referencia, para mediciones precisas.

• Métodos de aproximación estimada sugeridos, tales como:

Bulbo húmedo/bulbo seco (corrientes menores a 100°C)


• No se requiere tubo Pitot

• Se emplea el toma-muestra sin ningún pico (boquilla)

• No se requiere filtro (salvo en los casos en los que el nivel departículas sea elevado)

• Se utilizan los 4 impingers de la caja fría

Los 4 impingers o frascos dentro una caja fría donde se colocanen dos de ellos agua destilada, y en uno de ellos silica gel, unode los frascos debe de ser colocado vacío.


• Burbujeadores 1 y 2: 100 ml de agua en cada uno.

(Pesar cada burbujeador)

• Burbujeador 3: vacío.

• Burbujeador 4: entre 200g y 300g de Silica Gel. (Pesar

el burbujeador)


Relación entre los 4 métodos


Cálculos

• Vs= Velocidad promedio de los gases de ascención (m/seg)• K= 34.97 (para el sistema métrico)• Cp= 0.84 (Coeficiente del tubo Pitot)• ΔP= Presión diferencial, indicada en el manómetro (mm Hg)• Ts= Temperatura promedio de los gases de ascención. • Ps= Presión de los gases de chimenea (mm Hg=Pbar+Pg)• Pbar= Presión barométrica en el sitio de medición (mm Hg)• Pg= Presión estática de la chimenea (mm Hg)• Ms= Peso molecular del gas húmedo (g/g-mol)• Md= Peso molecular del gas seco (g/g-mol)

Para obtener todos los valores, el peso molecular y el contenido de humedad deben ser calculados con anterioridad.

ss

avgs

psMP

TPCKV

)()(


Cálculos

Md=0.44(%CO2)+0.32(%O2)+0.28(%N2+%CO)

0.28= Peso molecular de N2 o CO dividido 100

0.32= Peso molecular de O2 dividido 100

0.44 = Peso molecular de CO2 dividido 100


Cálculos

METODOLOGÍA DE MONITOREOMétodo 5: Determinación de las emisiones de materialparticulado en fuentes fijas

• Consideración de la velocidad de corriente/caudal

mediante muestreo isocinético de aire

isocinético hipercinético hipocinético

Vm Vm Vm

Vm VmVm


• Error menor cuando se tiene una alta velocidad de succión a

cuando la velocidad de succión es menor

• Proporción isocinética permisible (Proporción o relación de las

velocidades del gas de la corriente parcial succionada con

respecto a la corriente principal) :

entre 95 % y 115 %

METODOLOGÍA DE MONITOREOMétodo 17: Determinación de la emisión de materialparticulado en fuentes fijas


Método 201: Determinación de Emisiones de PM10 y PM2.5


Métodos 6 y 8 (SO2)

• Para la utilización del Método 6 la muestra se debe succionar el aire a una tasade aproximadamente 2 l/m. Se deberán tomar ocho muestras de tiemposiguales a intervalos de 30 minutos para la determinación de la humedad. Unaprueba o corrida se considerará como el promedio aritmético de las ochomuestras.

• El sitio de toma de muestra deberá ser el mismo que el utilizado para la tomade la muestra de material particulado. La sustancia absorbente que se utilizapara captura el SO2 es una solución de Peróxido de Hidrógeno al 3% queabsorbe el SO2 y lo convierte a H2SO4.

• También se puede emplear el Método 8 modificado por inserción del filtro defibra de vidrio calentado entre la sonda y el primer impinger. La sonda y el filtrode fibra de vidrio deberán mantener una temperatura por encima de 160 °C.


Métodos 6 y 8 (SO2)


Otros Métodos (SO2)

• Basándose en la experiencia internacional y los documentos técnicos de laUSEPA como la CTM-022 y CTM-034, así como en las referencias técnicasnacionales previas al presente documento, como la Resolución MinisterialN° 026-2000-ITINCI-DM, se considera también adecuada (para este y otrosgases emitidos por fuentes fijas) la aplicación de analizadores de emisiones consensores electroquímicos, siempre que la tecnología lo permita y se garanticeque la calidad de la información generada iguala o supera los requerimientostécnicos exigidos a los métodos referenciales.


Otros Métodos (SO2)

CALIBRACIONES

CALIBRACIONES

ZERO SPAN

CALIBRACIONES

• Para calibrar un instrumento se empleanmétodos aprobados e instrumentos patronescertificados

• Se deben controlar y tener en cuenta diversasvariables, las cuales afectan a la medición

• Se toma como referencia la norma ISO 17025, lacual garantiza trazabilidad

CALIBRACIONES

• Los certificados emitidos, asegurando que elinstrumento es apto para su utilización, poseen unavigencia determinada.

• Los patrones empleados al momento de realizar lacalibración también deben poseer un certificadovigente, por el ente correspondiente, para asegurar sutrazabilidad.

• Tanto la precisión, como la escala de los instrumentospatrones, deben ser mayores que la del elemento acalibrar.

CALIBRACIONES

• La calibración de los analizadores de gas de

combustión se realiza mediante gases patrón,

envasados en concentraciones conocidas.

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