Emisiones fugitivas

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Emisiones fugitivas
Gestión Ambiental Tema 5
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Origen de emisiones fugitivas

• En una industria media existen entre 3000-30.000
  equipos como bombas, válvulas, compresores,
  cierres,... que pueden producir fugas
• Incluso los equipos bien mantenidos generan una
  serie de pérdidas no intencionadas (Emisiones
  fugitivas)
• Estas emisiones pueden ser
• Pérdidas continuas de pequeñas cantidades debido
  a equipos con defectos
• Fugas de más entidad, debidas a fallos de los
  equipos

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La normativa suele definir

• Corrientes de productos a monitorizar
• Tipos de componentes a monitorizar (bombas,
  válvulas, conexiones,...)
• Concentraciones que implican fugas
• Frecuencia de muestreo
• Medidas a tomar en caso de fuga
• Periodo en el que debe repararse la fuga
• Medidas a tomar si la fuga no puede repararse
  según las normas.

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Fuentes y cantidades

• Las emisiones fugitivas se generan en
• Cualquier equipo en el que pueda producirse una
  fuga
• En las conexiones de tuberías
• Evaporación de compuestos en tanques abiertos o
  recipientes
• Emisiones de polvo en construcción, demolición,
  tráfico, recogida de residuos, agricultura
• Pequeñas emisiones en un gran número de elementos
  generan cantidades importantes de emisiones

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Fugas en equipos y distribución de emisiones
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Medida de emisiones fugitivas

• Empleo de equipos de medida directa
• Sistemas para estimar las pérdidas
• Factores medios de emisión
• Emisiones por intervalos
• Correlaciones de la EPA
• Correlaciones específicas

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Factores de emisión

• Basado en el conocimiento de diferentes
  instalaciones
• ETOC FA WFTOC
• ETOC Emisión total desde un componente (kg/h)
• FA Factor (kg/h)
• WFTOC fracción media en masa de TOC en la
  corriente
• Los cálculos sirven para determinar si el
  conjunto de unidades emite más COV de lo estimado
• No tiene en cuenta las diferencias para plantas
  específicas

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Factores de emisión
SOCMI Industria química orgánica
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Emisiones por intervalos

• Tiene en cuenta los datos de emisiones de la
  planta, por lo que resulta más exacta que los
  factores de emisión.
• Se asume que las velocidades de emisión son
  diferentes según existan niveles por encima o
  debajo de 10.000 ppmv
• Su aplicación es similar al método anterior, pero
  debe distinguirse entre los elementos que fugan
  por encima o debajo del valor límite

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Emisiones por intervalos

• ETOC (FG NG) (FL NL)
• ETOC Velocidad de emisión (kg/h)
• NG Unidades con emisiones gt10.000 ppm
• NL Unidades con emisiones lt10.000 ppm
• FG factor de emisión para fuentes con valores
  gt10.000 ppm
• Fl factor de emisión para fuentes con valores
  lt10.000 ppm

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Factores para emisiones por intervalos
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Correlaciones EPA

• Predice las velocidades de emisión en función de
  la concentración medida. Existen correlaciones
  para industria química orgánica y refinerias.
• La velocidad cero de emisión se asocia con un
  valor de medida de la concentración cero. Así se
  obtiene un valor de emisión para los elementos en
  que la concentración se encuentra por debajo del
  límite de detección

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Correlaciones EPA
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Correlaciones específicas

• Método más exacto y más caro
• Deben recogerse pares de datos de emisiones y
  concentraciones para desarrollar correlaciones
  específicas para un equipo en un proceso
• Es preciso conocer datos en diferentes intervalos
  de concentraciones

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Control de emisiones fugitivas

• Existen dos técnicas básicas para reducir las
  emisiones
• Modificación de equipos
• Llevar a cabo un programa de detección de fugas y
  reparación

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Modificación de equipos

• Instalar equipos adicionales que reducen las
  emisiones
• Reemplazar equipos existentes por otros que no
  lleven sellos
• La mayor parte de las fugas proviene de válvulas.
  Debe considerarse
• - Estado de los componentes
• - Empaquetado
• - Condiciones mecánicas
• Empleo de válvulas de diafragma sin empaquetado

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Otros equipos

• Bombas y compresores
• Recogida de vapores
• Doble sello con circulación de fluido intermedio
• Bombas sin sello (diafragma, magnéticas,)
• Válvulas de alivio
• Su funcionamiento no se consideran emisiones
  fugitivas
• Instalación de discos de ruptura
• Conexiones de tuberías
• Sus emisiones son bajas

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Eficacia de las modificaciones
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Válvulas
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Válvulas
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Emisiones desde tanques de almacenamiento

• Fuente importante de emisiones
• Existen 6 tipos básicos de tanques
• Tanques de techo fijo
• Tanques de techo flotante externo
• Tanques de techo flotante interno
• Tanque de techo flotante y cúpula externa
• Tanques de contenido variable de vapor
• Tanques a presión

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Tanques de techo fijo

• Verticales u horizontales
• Construidos sobre o bajo nivel del suelo
• Acero, poliéster
• Venteo directo a la atmósfera o equipados con
  venteo presión/vacío
• Emisiones causadas por variaciones en presión,
  temperatura y nivel de líquido
• Son los más económicos, pero se considera el
  equipamiento de almacenamiento mínimo aceptable
  por su potencial de emisiones

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Tanques de techo flotante externo

• Cilindro abierto equipado con un techo que flota
  sobre la superficie del líquido
• El techo lleva un sello en contacto con las
  paredes y reduce las pérdidas de líquido
• Emisiones fugitivas se limitan a
• pérdidas por un imperfecto sellado
• Conexiones en el techo
• Líquido evaporado desde las paredes

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Tanques de techo flotante interno

• Tiene un techo fijo y un techo flotante
• Las pérdidas por evaporación se minimizan
  instalando un techo flotante bajo el techo fijo.
• La zona entre el techo fijo y flotante se ventea
  frecuentemente.

Tanque de techo flotante y cúpula externa

• Similar al anterior
• Suelen proceder de una mejora de tanques de techo
  flotante mediante un techo fijo que minimice las
  pérdidas por evaporación generadas por el viento

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Tanques de contenido variable de vapor

• Llevan una zona expandible donde se acomodan las
  fluctuaciones de volumen debidas a variaciones en
  la presión y temperatura
• Muchos emplean una membrana flexible para
  proporcionar un volumen ampliable
• Pueden ir ubicados sobre tanques con techo fijo
• Las pérdidas se limitan al llenado cuando el
  vapor desplazado por el líquido supera la
  capacidad de almacenamiento del gas.

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Tanques a presión

• Usados para almacenar gases o líquidos orgánicos
  con altas presiones de vapor
• Están equipados con un venteo de presión/vacío
• Las pérdidas suelen ser mínimas si el venteo está
  bien mantenido y el tanque no se sobrepresuriza

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Tanques
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Tanques
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Estimación de emisiones

• Las pérdidas desde tanques con techo fijo pueden
  producirse
• Continuamente desde el líquido que permanece en
  el tanque
• Pérdidas durante la operación de llenado o
  vaciado del tanque
• Asumiendo que el tanque opera a presión
  atmosférica y que los tanques están cerrados
  herméticamente para líquido y vapor
• LT LS LW
• LT pérdidas totales (lb/y)
• LS pérdidas durante el almacenamiento
• LW Pérdidas durante la operación

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Pérdidas durante el almacenamiento

• Ls 365 VVWVKEKS
• VV Volumen de vapor (ft3)
• WV Densidad de vapor (lb/ft3) WV MVPVA/R TLA
• KE Factor de expansión
• KS Factor de saturación del venteo
• KE DTV/TLA (DPV DPB)/(PA PVA)
• DTV Intervalo de temperatura media diaria (ºR)
• TLA Temperatura media del líquido (ºR)
• DPV Variación de presión diaria (psi)
• DPB Intervalo de presión de venteo (psi)
• PA Presión atmosférica (psi)
• PVA Presión de vapor a Tª media (psi)
• KS 1/ (1 0,053 PVA HVO)
• HVO Altura de vapor (ft) (altura de un tanque
  cilíndrico de diámetro D con un volumen
  equivalente al volumen del vapor en el tanque)

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Pérdidas durante la operación

• LW 0,0010 MV PVA Q KN KP
• Mw Peso molecular del vapor (lb/mol lb)
• Q cantidad anual de líquido almacenado (bbl/y)
• KN Factor de renovación
• Para gt 36 renovaciones, KN (180 N)/6N
• Para lt 36 renovaciones, KN 1
• KP factor de pérdida de producto
• Para crudo 0,75
• Para otros líquidos 1,0

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Control de emisiones

• Emisiones en el almacenamiento de líquidos
  orgánicos se producen por
• Evaporación
• Cambios en el nivel del líquido durante llenado y
  vaciado
• Las emisiones desde tanques con techo fijo pueden
  controlarse
• Instalación de techos internos (60-99 eficacia)
• Intercambio de vapores (90-98 eficacia)
• Sistemas de recuperación de vapores (96-99)

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Emisiones en el tratamiento de residuos

• Unas unidades requieren una alta turbulencia
• Otras operan con líquidos estancados pero con
  grandes superficies
• Aplicación al terreno es otra fuente
• Opciones
• Cubrir los equipos
• Reducir turbulencia