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TALLER DETERMINACIÓNALTURA DE LA CHIMENEA
Socialización Resolución 1632 de 2012
Bogotá Nov /2012
Contaminación Atmosférica y Calidad del Aire
La contaminación atmosférica en los centros urbanos y algunas zonasindustriales es un fenómeno en crecimiento, especialmente en un mundoen desarrollo.
Contaminación del AIRE
Los contaminantes que se toman como criterio para determinar si el aireque respira la población está contaminado son: MP, SOx, NOx, CO y O3.
En Colombia y en el mundo,fundamentados en las medicioneshistóricas y los efectos demostrados enla salud humana el contaminanteprioritario es el MP (PM10 y PM2.5) .
Contaminación del AIRE
10 µm
Fuente: SMHI
Contaminación del AIRE y salud
• Aumento de las tasas de mortalidad y morbilidad• Incremento de enfermedades respiratorias y
cardiovasculares• 5.027 muertes de menores de 5 años al año en Colombia
por la contaminación del aire en centros urbanos.• Costo anual en salud de 5.7 Billones de Pesos,
equivalentes al 1.1% de PIB.
Contaminación del AIRE y salud
Fuente: Larsen 2004
Contaminación del AIRE y salud
Fuentes de Emisión
Fuentes Fijas Fuentes Móviles
FUENTES FIJAS
Fuentes Fijas de Emisión
Combustible y Materias
primasTecnologías Dispersión
Sistemas de
Control
Calidad
del AIRE
Eficiencia Energética y P+L
Combustible y Materias
primasTecnologías Dispersión
Sistemas de
Control
Calidad
del AIRE
Eficiencia Energética y P+L
Combustibles yMaterias Primas
Combustibles
Industriales
Sólidos
Biomasa
Carbón
Turba
Hulla –Bituminoso
Antracita Coque
Líquidos
Alcohol
Aceite
Fuel-oil
Gasolina
Alquitrán
Gaseosos
Gas Natural
GLP
Hidrógeno
Procesos de Combustión
Br
AsCombustible
Aire
Emisión
MateriaPrima
REGLAMENTACIÓN Emisiones Atmosféricas
Generadas por Fuentes Fijas
Expedición de la Resolución 909 de 2008 sobre fuentes fijas que
reglamenta los niveles de emisión de contaminantes que deberá
cumplir toda la industria en el país, con la cual se actualiza la
reglamentación existente hace más de 25 años
Resolución 760 de 2010 Protocolo para el Control y Vigilancia de la
Contaminación Atmosférica Generada por Fuentes Fijas (Res 2153
de 2010, Res 0591 de 2012)
Reglamentación
1. Actividades Industriales• Equipos de Combustión externa (Capitulo III)• Centrales Térmicas (Capitulo IV - V)• Textiles (Capitulo VI)• Biomasa (Capitulo VII)• Refinación del Petróleo (Capitulo III)• Cemento, Concreto y Agregados (Capitulo IX)• Cerámica (Capitulo X)• Subproducto de Animales (Capitulo XI)• Desechos Peligrosos Y No Peligrosos (Capitulo XII - XIII)• Hornos Crematorios (Capitulo IV)
2. Quemas Agrícolas (Capitulo XV)
3. Es. Comercio y Servicio (Capitulo XVII)
4. Motores CI <1 MW
Reglamentación
Estándares de Emisión y Contaminantes a Monitorear
Construcción del punto de descarga de los contaminantes
Altura del ducto o chimenea
Métodos de medición de contaminantes
Frecuencia de la medición
Sistemas de ventilación y extracción de vapores
Sistemas de control de emisiones
Acreditación de laboratorios
Convenios de reconversión a tecnologías limpias
¿QUÉ SE REGLAMENTA EN LAS NORMAS DE FUENTES FIJAS?
Contaminante
Flujo del
contaminante
(kg/h)
Estándares de emisión admisibles de
contaminantes (mg/m3)
Actividades
industriales
existentes
Actividades
industriales
nuevas
Material Particulado (MP)≤ 0,5 250 150
> 0,5 150 50
Dióxido de Azufre (SO2) TODOS 550 500
Óxidos de Nitrógeno (NOx) TODOS 550 500
Compuestos de Fluor Inorgánico (HF) TODOS 8
Compuestos de Cloro Inorgánico (HCl) TODOS 40
Hidrocarburos Totales (HCT) TODOS 50
Dioxinas y Furanos TODOS 0,5*
Neblina Ácida o Trióxido de Azufre
expresados como H2SO4
TODOS 150
Plomo (Pb) TODOS 1
Cadmio (Cd) y sus compuestos TODOS 1
Cobre (Cu) y sus compuestos TODOS 8
Estándares de EmisiónRes 909 de 2008
Estándares de emisión admisibles para equipos de combustión externa existentes a
condiciones de referencia (25 ºC, 760 mm Hg) con oxígeno de referencia del 11%.
Estándares de emisión admisibles para equipos de combustión externa nuevas a
condiciones de referencia (25 ºC, 760 mm Hg) con oxígeno de referencia del 11%.
Estándares de EmisiónRes 909 de 2008
• Procedimientos de evaluación de emisiones
• Estudio de emisiones atmosféricas
• Frecuencia de Monitoreo de Emisiones Atmosféricas
• Determinación de la altura de la chimenea
• Sistemas de Control de Emisiones
• Plan de Contingencia de los Sistemas de Control
• Dispositivos para el control de emisiones molestas
• Prueba de Quemado – Residuos Peligrosos
• Anexos
PROTOCOLO PARA EL CONTROL Y VIGILANCIA DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA GENERADA POR FUENTES FIJAS
CONCEPTOS TÉCNICOScinética de los gases
http://www.youtube.com/watch?v=Y2Wr0KAaxTQ&list=SP03CB714C1D622640&feature=player_detailpage
TERMODINÁMICA y AERODINÁMICA
• comportamiento de flujos IDEALES (ecuación de Bernoulli) y de un flujos viscosos en régimen laminar (ecuación de Poiseuille).
• Longitud de mezcla de Prandtl• Modelo de transporte de esfuerzos de Reynolds RST• Modelo de simulación de torbellinos grandes LES
PV = nRTΔT »» ΔP
Métodos Para la determinación del punto de descargo o
altura de la chimenea
Altura estandarizada de 65 m
Influencia de las estructuras cercanas.
Efectos en la calidad del aire
Nomograma
Métodos Para la determinación del punto de descargo o altura de la chimenea
HeHT 5,2HT: Altura de la chimenea medida desde el nivel del terreno en la
base de la chimenea hasta el borde superior de la misma
He: Altura de la estructura en el punto en el cual se encuentra
ubicado el ducto o chimenea.
Influencia de las estructuras cercanas.
Influencia de las estructuras cercanas.
LHecHT 5,1HT: Altura de la chimenea medida desde el nivel del terreno en la base de la chimenea
hasta el borde superior de la misma
Hec: Altura de la estructura cercana a la fuente de la emisión, medida desde el nivel del
suelo en la base de la chimenea.
L: Corresponde a la menor de las dimensiones entre el ancho proyectado en la dirección
predominante del viento y la altura de la estructura cercana.
Menor de las dimensiones entre el ancho proyectado en
la dirección predominante del viento y la altura de la
estructura cercana
Viento
Efectos en la calidad del aire
Caso 1Cuando el incremento en la concentración de los contaminantes en el aire por causa de la emisión generada por el proceso o instalación no sobrepasen los límites establecidos en la misma tabla, el aporte realizado por el ducto o chimenea puede ser superior al 40%
Resolución 1632 de 2012
Análisis de la dispersión de los contaminantes con base en
las características de la fuente de emisión.
Nomograma
Parques Industriales Múnich
CONTAMINANTES y SUSTANCIAS (S) Material Particulado (MP)
0.08 Compuestos gaseosos de cloro inorgánico 0.1 Cloro (Cl2)
0.09 Compuestos gaseosos de flúor inorgánico 0.0018 Monóxido de Carbono CO 7.5 Óxidos de azufre, dados como dióxido de azufre (SO2) 0.2
Óxidos de nitrógeno, dados como dióxido de nitrógeno (NO2) 0.1 Plomo Pb
0.005 Cadmio Cd 0.00013 Mercurio Hg 0.00013
(d) m (t)ºc (R) m3/h (Q) kg/h (S) (Q/S) kg/h
(t), (R) y (Q) »» tres (3) Últimos EEA
Cuando en cumplimiento del Capítulo 3 del presente Protocolo la fuente no cuente con
tres (3) Estudios de Emisiones Atmosféricas o cuando se presenten cambios
permanentes en el tipo o calidad del combustible o en la operación de los equipos de
combustión que afecten las emisiones, se podrá calcular los valores de (t), (R) y (Q)
a partir del último Estudio de Emisiones Atmosféricas que cumpla con las
disposiciones establecidas en el presente protocolo. Para tal fin, se deberá informar
a la autoridad ambiental competente el número de estudios a partir de los cuales se
calcularon los valores de (t), (R) y (Q) y de ser el caso, los cambios en los combustibles
o en la operación de los equipos de combustión, para su conocimiento y seguimiento.
4.5.1 Cuando quiera que la altura mínima de la chimenea o ducto
determinada por análisis de la dispersión con base a las características de
la fuente de emisión sea inferior a 10 metros (m) se deberá como parte de
la Buenas Prácticas de Ingeniería adoptar una altura mínima de la
chimenea o ducto de 10 metros (m) medidos desde el nivel del suelo
de la estructura en la que la fuente se encuentre.
La altura mínima de la chimenea o ducto debe ser por lo menos 3 metros
(m) superior a la altura del edificio que contiene el ducto o chimenea.
4.5.2 Para el caso de procesos o instalaciones que entren en
operación después del 15 de septiembre de 2012, los valores de (t),
(R) y (Q) pueden determinarse a partir de los cálculos de diseño de
los procesos o instalaciones. En este casos, la altura mínima de la
chimenea o ducto deberá ser validada con los resultados de un
Estudio de Emisiones Atmosféricas efectuado durante los
primeros seis (6) meses de operación del proceso o instalación,
que cumpla con las disposiciones establecidas en el Capítulo 3 del
presente protocolo.
4.5.3 La autoridad ambiental, podrá verificar en cualquier momento que la
altura de la chimenea o ducto determinado por medio del análisis de la
dispersión de los contaminantes con base en las características de la fuente
de emisión sea igual o superior a la calculada a partir de los Estudios de
Emisiones Atmosféricas requeridos. Para tal fin, el valor de la corrección
de altura (J) corresponderá al valor aprobado inicialmente por la
autoridad ambiental.
No se deben considerar como estructuras cercanas
las siguientes:
• Los ductos o chimeneas de las estructuras que se encuentrandentro de la región cercana
• Las antenas de transmisión
• Las torres eléctricas
• Los postes del sistema eléctrico
• Las vallas de publicidad
• Las torres de generación de energía eólica
• Los tanques de almacenamiento de agua con capacidad inferior a
15 m3
Ejemplos
• (d) es el valor del diámetro interno de la chimenea en metros.
• (t) es la temperatura de salida de los gases de la chimenea o ducto en
°C.
• (R) es el flujo volumétrico de salida de los gases en Nm3/h corregido a
condiciones de referencia.
• (Q) es el flujo másico de los contaminantes en kg/h.
• (S) es el factor S de corrección, el cual debe ser determinado de
acuerdo a lo establecido en la Tabla 12.
• (H’) es la altura mínima de la
chimenea o ducto en metros.
(d) = 0,6 m (t) = 64 ºc (R) = 3.860 m3/h (C) = NOx = 340 mg/h
(Q) = R x C = 1.312 kg/h (S) = 0,1 (Q/S) = 13,12
CONTAMINANTES y SUSTANCIAS (S)
Material Particulado (MP) 0.08
Compuestos gaseosos de cloro inorgánico 0.1
Cloro (Cl2) 0.09
Compuestos gaseosos de flúor inorgánico 0.0018
Monóxido de Carbono CO 7.5
Óxidos de azufre, dados como dióxido de azufre (SO2)
0.2
Óxidos de nitrógeno, dados como dióxido de nitrógeno (NO2)
0.1
Plomo Pb 0.005
Cadmio Cd 0.00013
Mercurio Hg 0.00013
(H’) = ???
CASO 1
Tabla 12.
(d) = 0,6 m
(t) = 64 ºc
(R) = 3.860 m3/h
(C MP) = 340 mg/h
(Q) = R x C = 1.312 kg/h= 3.860 m3/h x 340 mg/m3
= 1.312.400 mg/h = 1.312 kg/h
(S) = 0,1
(Q/S) = 13,12
(H’) = 15 m
CASO 1(R)
(d)
(Q/S)
(H’)
CASO 1Estructuras dentro de la región de influencia, con alturas superiores a (H) y cuyas áreas de influencia puedan afectar la dispersión de las emisiones de la chimenea.
Área (r =150 m) = A1 = x r2 = 70.686 m2
Área (Estructuras h > 15m) = A2 = 1 x 625 m2 = 625 m2
625 m2 < 3.534,3 m2
A2 < (5% A1) ??? 5% A1= (0,05 X 70,686 m2)
SI !! H = (H’) = 15 m
Cada cuadro equivale a 625m2
1
CASO 2Estructuras dentro de la región de influencia, con alturas superiores a (H) y cuyas áreas de influencia puedan afectar la dispersión de las emisiones de la chimenea.
Área (r =150 m) = A1 = x r2 = 70.686 m2
Área (Estructuras) = A2 = 16 x 625m2 = 10.000 m2
A2 < (5% A1) ??? 10.000 m2 < 3.534,3 m2
Cada cuadro equivale a 625m2
1
44
2
2
12
NO !!! H ≠ H’
CASO 2(7 Estructuras x 625m2) x (21 m) + (9 Estructuras x 625 m2 ) x (15 m)Σ (Área x Altura )
Área Total x (150 m)2=(J’)=
176.250 m3
70.686 m2 = 2,49 m(J’)= (J’/H’) = (2,49 m / 15 m ) = 0,166
(J/J’) = 0, 54 = ( J / 2,49 m)
(J) = 0,54 x 2,49 m = 1,34 m
(H) = (H’ + J) = 15 m + 1,34 m = 16,34 m
Estructuras dentro de la región de influencia, con alturas superiores a (H) y cuyas áreas de influencia puedan afectar la dispersión de las emisiones de la chimenea.
Área (r =150 m) = A1 = x r2 = 70.686 m2
Área (4 Estructuras) = A2 = 4 x 625 = 2.500 m2
A2 < 5% A1? 2.500 m2 < 3.534,3 m2
CASO 3 (Puente Aranda)
Si !!! H = H’
21
1
Estructuras dentro de la región de influencia, con alturas superiores a (H) y cuyas áreas de influencia puedan afectar la dispersión de las emisiones de la chimenea.
Área (r =150 m) = A1 = x r2 = 70.686 m2
Área (4 Estructuras) = A2 = 11 x 625 = 6.875 m2
A2 < (5% A1)? 6.875 m2 < 3.534,3 m2
CASO 4 (Puente Aranda ajustado)
NO !!! H ≠ H’
Estructuras dentro de la región de influencia, con alturas superiores a (H) y cuyas áreas de influencia puedan afectar la dispersión de las emisiones de la chimenea.
Área (r =150 m) = A1 = x r2 = 70.686 m2
Área (4 Estructuras) = A2 = 5 x 625 = 3.125 m2
A2 < 5% A1 3.125 m2 < 3.534,3 m2
CASO 4
Resumen
DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DE DESCARGA. APLICACIÓN DE BUENAS PRÁCTICAS DE INGENIERÍA
DETERMINACIÓN DE LA ALTURA DE DESCARGA. APLICACIÓN DE BUENAS PRÁCTICAS DE INGENIERÍA
1. 65 metros
2. Estructuras
3. Modelación (40%)
4. Nomograma
Hg = 2,5 He
Hg = H + 1,5L
• Reducción de las emisiones contaminantes y garantizar su correctadispersión.
• Ajuste estándares de emisión permisibles.
• Acompañamiento a sectores de interés.
• Zonas Mineras, Ladrilleras, Tintorerías, Carboneras.
• Reglamentación de emisión de COV, Asbesto, Metales …
• Mesas de trabajo Autoridades Ambientales.
• Fortalecer información Ambiental - RUAS
• Acompañamiento Proyectos de reducción como incineradores deresiduos peligrosos, coprocesamiento, termo generadores…
• Eficiencia Energética
Contaminación Fuentes Fijas
GRACIAS
MAURICIO GAITAN VARON
mgaitan@minambiente.gov.co
Dirección de Asuntos Ambientales, Sectorial y Urbana