Los Estándares de Emisiones

Este elemento es una ampliación de los cursos y guías de Lawi. Ofrece hechos, comentarios y análisis sobre este tema. [aioseo_breadcrumbs]

Seguimiento y Vigilancia de las Emisiones

Hay dos enfoques para aplicar las normas de emisión de aire. Uno es el enfoque de la mejor tecnología y el otro es el control de las emisiones de aire. La vigilancia de las emisiones atmosféricas de una fuente también se denomina prueba de la fuente, que proporciona información técnica para juzgar la importancia relativa de la contribución de los contaminantes a una fuente determinada. También es una medida para determinar si un dispositivo de control de la contaminación instalado funciona eficazmente como se espera. A veces, el análisis de las fuentes de emisiones atmosféricas, como calderas, incineradores y motores diesel, también proporciona información complementaria a sus eficiencias energéticas. Después de todo, la producción de energía y la contaminación ambiental están estrechamente relacionadas. Los resultados de las pruebas de las fuentes se utilizan en el diseño y la puesta a punto de los métodos de control, así como un instrumento jurídico en el caso de una violación de un reglamento de control de la contaminación atmosférica.

Es inusual tomar sólo una muestra y hacer una reclamación porque sólo por suerte se puede lograr este objetivo.

Pormenores

Las aplicaciones de ingeniería reales son mucho más complicadas. Para obtener esta información precisa, deben tomarse múltiples muestras y mediciones, seguidas de análisis estadísticos de ingeniería para cuantificar tanto las tasas de emisión como sus incertidumbres.

Los organismos gubernamentales o las sociedades profesionales han desarrollado métodos de referencia para guiar estas prácticas.Entre las Líneas En los Estados Unidos, por ejemplo, todos los métodos de referencia para las pruebas de fuentes estacionarias están a disposición del público de forma gratuita en el sitio web del Centro de Medición de Emisiones (https://www.epa.gov/ttn/emc/). Estos métodos de referencia especifican los procedimientos y el equipo certificado para medir los componentes de las emisiones. También describen los principios, la aplicabilidad y la presentación de los resultados de las pruebas.

Vigilancia continua de las emisiones y medición de la opacidad

La prueba de la fuente manual es un proceso que requiere mucho tiempo y trabajo, y ha habido un creciente interés en un enfoque más eficiente y automático.

Detalles

Los avances en los analizadores instrumentales han permitido la monitorización continua de emisiones (CEM) con instrumentos modernos que pueden identificar rápidamente muchos compuestos gaseosos en concentraciones muy bajas. La CEM también permite la vigilancia de los picos de emisiones.

Hay muchos tipos de instrumentos y sistemas de CEM para la vigilancia continua de las emisiones atmosféricas de fuentes estacionarias. Pueden clasificarse en sistemas extractivos e in situ. Los sistemas extractivos pueden clasificarse además como de dilución o directos.

Detalles

Los analizadores in situ miden directamente las concentraciones a nivel de la fuente cambiando las propiedades originales del gas mediante la eliminación de partículas o vapores o gases que interfieren.

Hay dos tipos de analizadores in situ: mediciones de trayectoria y puntuales. Los instrumentos CEM de ruta simple o doble realizan mediciones en todo el conducto o chimenea a cierta elevación, mientras que las mediciones puntuales se completan con un sensor en un punto específico o en una ruta de sólo unos pocos centímetros de distancia. Los sistemas típicos de CEM in situ pueden tolerar un entorno duro en la mayoría de las ubicaciones y requieren menos accesorios como calentadores de sonda, sistemas de acondicionamiento de gas, tuberías y bombas que sus predecesores extractivos.

En el decenio de 1970 se produjeron avances en los sistemas ópticos alemanes, que han demostrado ser muy prometedores para la medición de la opacidad de los gases, un indicador de la tasa de emisión de aire.

La opacidad es más indulgente que las correspondientes normas de emisión de masa. La USEPA desarrolló el Método 9 para cuantificar las opacidades de los penachos emitidos por fuentes puntuales estacionarias (https://www.epa.gov/ttn/emc/promgate/m-09.pdf). Recientemente, Du y otros [3] informaron sobre un método para cuantificar la opacidad de los penachos mediante fotografía digital y Du y otros [4] publicaron un documento para la detección de humos fugitivos mediante la opacidad.

La mayoría de los contaminantes atmosféricos pueden ahora ser vigilados continuamente por diferentes instrumentos. La selección de los instrumentos es importante para el diseño del sistema de vigilancia. La elección de la instrumentación para una vigilancia del aire depende del tipo de contaminantes y de las concentraciones previstas, la precisión requerida por las normas locales de calidad del aire, el presupuesto y el personal, etc.Entre las Líneas En los EE.UU., la CEM es requerida por las Enmiendas a la Ley de Aire Limpio para monitorear SO2, NO x, CO, CO2, opacidad, total de hidrocarburos y total de azufre reducido (TRS). Todos los instrumentos son necesarios para la calibración antes de ser utilizados en el sitio.

Monitoreo de la calidad del aire ambiente

Los datos de vigilancia de la calidad del aire ambiente se utilizan para determinar el índice de calidad del aire local y los niveles de contaminación atmosférica en la región, para establecer y evaluar medidas de control de la contaminación atmosférica y para evaluar los modelos de dispersión del aire o algunos de sus parámetros. A veces también se utiliza para advertir a los ciudadanos cuando la contaminación del aire es peligrosa.

La red de vigilancia de la calidad del aire ambiente en la mayoría de las regiones emplea la vigilancia continua de la calidad del aire exterior. Estas redes miden la cantidad de contaminantes gaseosos del aire y de partículas en múltiples lugares para producir datos estadísticamente correctos.

Al igual que los sistemas de vigilancia de las emisiones de aire, existen dos tipos de sistemas de vigilancia de la calidad del aire ambiente: los sistemas de vigilancia integrados y los sistemas de vigilancia continua.Entre las Líneas En la vigilancia integrada, las muestras se recogen mediante dispositivos estándar durante un determinado intervalo de tiempo. Las muestras recogidas se analizan en un laboratorio.

Un sistema de vigilancia continua de la calidad del aire constituye tanto un muestreo (véase más detalles) del aire como un dispositivo de caracterización de contaminantes en un sistema. Las muestras se toman y analizan continuamente. Las concentraciones de contaminantes en el aire se muestran casi instantáneamente o se registran continuamente mediante un mecanismo de registro de datos. El sistema también puede programarse para tomar muestras y mostrar los resultados en un determinado intervalo, por ejemplo, cada 10 minutos o 2 h. Los intervalos establecidos por el operador deben seguir las directrices establecidas en las normas de calidad del aire correspondientes.

Informaciones

Los datos también pueden enviarse a una ubicación central para su posterior análisis a través de una red alámbrica o inalámbrica. Por otra parte, este tipo de sistema requiere instrumentos sofisticados y profesionales bien entrenados para operar y mantener el sistema.

Una red de vigilancia de la calidad del aire también puede ser móvil. Las redes móviles de vigilancia de la calidad del aire se instalan en remolques, automóviles u otras unidades móviles. Toman muestras y muestran los datos en el horario previsto entre los lugares seleccionados.

Una Conclusión

Por consiguiente, los datos se recogen en secuencia temporal. La vigilancia y el muestreo (véase más detalles) móviles de la calidad del aire se caracterizan por su flexibilidad en las mediciones de la calidad del aire y proporcionan una resolución mucho mayor en las variaciones geográficas si la práctica de la vigilancia del aire dura lo suficiente como para generar datos significativos.

Datos verificados por: Chris

Enfoques generales para el control de las emisiones aéreas

Actualmente, parece imposible tener un ambiente libre de contaminación sin un costo. Sólo es razonable controlar la calidad del aire hasta un cierto nivel a un costo (o coste, como se emplea mayoritariamente en España) apropiado. Para lograr este objetivo, todos los gobiernos, industrias y el público tienen que trabajar juntos y compartir el costo, más o menos. El papel del gobierno es la elaboración y aplicación de leyes y reglamentos basados en la asequibilidad local y la capacidad de aplicación. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Los reglamentos cambian con el tiempo y en diferentes lugares, pero deben ser eficaces en función de los costos (o costes, como se emplea mayoritariamente en España) y aplicables. No tiene sentido establecer una norma tan alta que no pueda cumplirse.

Normas de emisión y calidad del aire

Los organismos gubernamentales abordan el control de la contaminación atmosférica elaborando y haciendo cumplir normas de emisión de aire y de calidad del aire. Los impuestos sobre las emisiones atmosféricas y las normas de costo-beneficio son enfoques relativamente nuevos que aún no están bien implementados.

En la mayoría de las regiones, los estándares se implementan utilizando una combinación de estándares de emisión de aire y de calidad del aire.Entre las Líneas En la práctica, los estándares de calidad del aire establecidos por los gobiernos definen “aire limpio”. Cada norma es establecida por organismos gubernamentales, y también se proporcionan protocolos de aplicación. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Las normas de emisión y calidad del aire son ampliamente aceptadas y utilizadas en muchos países y se elaboran en las siguientes subsecciones. Estas normas se introducen aquí por primera vez. El Cap. 15 cubre el conocimiento técnico para la implementación de estas normas, que requieren el monitoreo de la calidad del aire y el monitoreo de las emisiones de aire.

Normas de emisión de aire

Una norma de emisión de aire establece algunos niveles máximos de emisiones de aire de una instalación. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Si las emisiones de todas las instalaciones cumplen con las normas, permite el nivel más bajo de emisiones de aire en la atmósfera y la mejor calidad de aire posible. Los estándares de emisión de aire desarrollados por agencias gubernamentales (como la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos y el Ministerio de Medio Ambiente de Canadá) establecen los límites superiores de las emisiones de aire de una fuente y también incluyen las metodologías para cumplir con estos estándares.

Un enfoque para el nivel de emisión más bajo es el empleo de las mejores tecnologías disponibles actualmente para mantener el equipo en buenas condiciones de funcionamiento. Los reglamentos (o normas) correspondientes tienen que especificar el equipo de “mejor tecnología”. Dado que la mejor tecnología disponible actualmente permite las emisiones más bajas posibles, la norma correspondiente no tiene que especificar la tasa de emisión de una instalación o equipo instalado con esos dispositivos. Este enfoque de “mejor tecnología” es una buena aplicación en la que la vigilancia precisa de las emisiones es un reto. Por ejemplo, las regulaciones estatales de los Estados Unidos para los grandes tanques de almacenamiento subterráneo (UST) requieren que los operadores instalen los mejores techos flotantes disponibles y el equipo tiene que estar bien mantenido. Otro ejemplo es la prohibición de la dispersión de estiércol en muchos municipios locales para reducir al mínimo la dispersión de olores a las comunidades locales. A veces resulta económicamente difícil para la industria mantenerse al día con los avances de la tecnología. La sustitución de todo el sistema de control de la contaminación atmosférica de una central eléctrica no es tan fácil como el cambio del filtro de partículas de diesel debajo de un camión.

Otro enfoque de las normas sobre emisiones atmosféricas no requiere que un operador instale la mejor tecnología; es el operador quien decide. Los reglamentos establecen las tasas máximas de emisión de aire para los diferentes contaminantes del aire.

Es simple, pero costoso, implementar estándares de emisión de aire.Entre las Líneas En estos estándares, se describen claramente las tasas de emisión permitidas y los procedimientos de prueba estándar. Cualquier profesional capacitado puede seguir el procedimiento estándar para determinar si los estándares se cumplen en una instalación. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Como el enfoque de la mejor tecnología es generalmente costoso, puede que no siempre sea necesario implementar este estándar para las instalaciones en áreas remotas con poblaciones bajas.

La flexibilidad de las normas de emisión de aire es escasa. No es práctico cerrar una planta de servicios públicos que suministra electricidad o calor a una gran comunidad, aunque no pueda cumplir con la norma local de emisión de aire.Entre las Líneas En este caso, es obvio que los estándares de emisión de aire pueden fallar en el control de la contaminación del aire.Entre las Líneas En comparación con los estándares de emisión de aire, los estándares de calidad del aire son mucho más flexibles para abordar este desafío político.

Estándares de calidad del aire

Las normas de calidad del aire se elaboran sobre la base de un amplio estudio científico y de la validación de los valores umbral de los contaminantes del aire. Debido a la naturaleza de la investigación científica, se permiten errores estadísticos. Un ejemplo bien conocido de normas de calidad del aire son las Normas Nacionales de Calidad del Aire Ambiente de los Estados Unidos (NAAQS), que han establecido limitaciones para los contaminantes del aire considerados perjudiciales para la salud pública y el medio ambiente (con detalles disponibles en https://www.epa.gov/air/criteria.html). Estas normas varían según el lugar, el momento y el sector y están sujetas a exámenes y revisiones periódicas, según sea necesario.

No todos los contaminantes atmosféricos están regulados por normas de calidad del aire. La Ley de Aire Limpio de los Estados Unidos exige a la Agencia de Protección Ambiental (EPA) que establezca estándares nacionales de calidad del aire ambiente para seis criterios de contaminantes del aire:
ozono (O3)

partículas de materia (PM)

monóxido de carbono (CO)

Dióxido de azufre (SO2)

Óxidos nítricos (NO x)

plomo (Pb)

Estos contaminantes del aire se encuentran en todo el mundo y pueden provenir de fuentes primarias y/o secundarias. De los seis contaminantes, la contaminación por partículas y el ozono a nivel del suelo son las amenazas más extendidas para la salud. [rtbs name=”derecho-a-la-salud”]

La Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos llama a estos contaminantes “contaminantes del aire” porque los regula desarrollando criterios basados en la salud humana y/o el medio ambiente para establecer niveles permisibles. El conjunto de límites basados en la salud humana se denomina normas primarias. Los estándares secundarios son otro conjunto de límites destinados a prevenir los daños ambientales y a la propiedad. Las normas primarias tienen por objeto la protección de la salud pública, y las normas secundarias la protección del bienestar.

Para aplicar las normas de calidad del aire, los reguladores también dan instrucciones para cuantificar la calidad del aire. Si las concentraciones de contaminantes medidas son inferiores a los valores umbral especificados en las normas, la calidad del aire se considera aceptable en un futuro próximo y no es necesario adoptar ninguna medida. Por otra parte, si la calidad del aire no cumple la norma, las emisiones atmosféricas de algunas fuentes tienen que reducirse para cumplir las normas de interés. Por ejemplo, durante los Juegos Olímpicos de Verano de 2008 en Beijing, China, la calidad del aire en Beijing mejoró mucho más de lo esperado, según los medios oficiales del gobierno. Antes de los Juegos, implementó medidas drásticas para reducir la contaminación del aire al permitir que sólo un tercio de los 3,3 millones de automóviles de Beijing circulen en días alternos bajo un sistema de matrícula parejo.

Las normas de calidad del aire son flexibles en el sentido de que ofrecen a los gobiernos diferentes enfoques para mejorar la calidad del aire en una región. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto).

Basado en la experiencia de varios autores, mis opiniones, perspectivas y recomendaciones se expresarán a continuación (o en otros lugares de esta plataforma, respecto a las características en 2026 o antes, y el futuro de esta cuestión):

Puntualización

Sin embargo, pueden ser complejos y a veces difíciles de hacer cumplir, a menos que haya una sola fuente de emisión en una región. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). La calidad del aire no suele ser un problema en este tipo de regiones, debido a la efectiva dispersión del aire. Cuando la norma de calidad del aire no se cumple en regiones pobladas donde hay diferentes fuentes móviles y estacionarias, puede ser difícil asignar la responsabilidad, aunque a veces es obvio que los automóviles y las grandes plantas están en la raíz del problema. Para hacerlo más difícil, la propia atmósfera es responsable de la mayoría de los contaminantes secundarios del aire, como el ozono a nivel del suelo y la niebla tóxica, que son producto de muchas reacciones químicas complicadas en el aire. Es probable que los abogados lo compliquen aún más si hay una acción judicial.

Enfoques generales de ingeniería para el control de las emisiones atmosféricas

Antes de elaborar los enfoques técnicos para el control de las emisiones atmosféricas, echemos primero un vistazo al destino de las emisiones atmosféricas de las fuentes de combustión fabricadas por el hombre. Como se muestra en la Fig. 1.3, un combustible entra en un dispositivo de combustión (horno o motor) y se oxida y se convierte en diferentes gases y partículas de gas de combustión que viajan a través del conducto y se descargan a la atmósfera a través de la chimenea o del tubo de escape. Las reacciones químicas continúan, aunque a un ritmo mucho más lento que el del dispositivo de combustión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Estos contaminantes primarios del aire se convierten parcial o totalmente, según el tiempo, en contaminantes secundarios del aire. Tanto los contaminantes primarios como los secundarios del aire pueden entrar en los ambientes construidos a través de las envolturas de los edificios y/o los sistemas de ventilación, y también hay un intercambio entre los ambientes interiores y exteriores.

Según el destino de las emisiones atmosféricas, los enfoques técnicos para el control eficaz de las emisiones atmosféricas pueden clasificarse por especies contaminantes, si se sigue el rastro de un compuesto específico desde su nacimiento en la combustión hasta su dispersión en la atmósfera. Alternativamente, también pueden clasificarse por el punto de control, como en:

• Enfoques de pre-combustión,
• Enfoques en combustión, y
• Enfoques de post-combustión.

En general, aquí seguimos la última clasificación (enfoques de pre-combustión, en-combustión y post-combustión), que se basa en la ubicación de los enfoques de control de emisiones de aire con cada compuesto en el segundo nivel. Los enfoques de pre-combustión son los más eficaces en función de los costos, porque los elementos que pueden convertirse en contaminantes del aire en un proceso de combustión se extraen de los combustibles. Algunos ejemplos son el lavado de carbón, la refinería de petróleo crudo y el endulzamiento del gas natural (más adelante se tratará más a fondo). A pesar de la limpieza del combustible antes de la combustión, los elementos que forman las emisiones atmosféricas siguen estando en el combustible.

Los enfoques de la combustión incluyen la modificación del proceso de combustión. (Tal vez sea de interés más investigación sobre el concepto). Por ejemplo, al bajar la temperatura de combustión se puede reducir la formación de óxidos nítricos (NO x), mientras que la combustión a alta temperatura promueve una combustión completa y, por consiguiente, reduce la formación de carbono de hidrógeno (HC) y monóxido de carbono. La inyección de un absorbente a base de calcio en el horno puede reducir la concentración posterior de dióxido de azufre (SO2).

Como último intento de capturar las emisiones atmosféricas, los contaminantes del aire y los GEI se separan de los gases de poscombustión, es decir, los gases de combustión o los gases de escape del motor, con dispositivos de limpieza del aire. Estos dispositivos de limpieza del aire suelen estar diseñados para especies específicas de emisiones de aire. Los contaminantes del aire que penetran a través de estos dispositivos se descargan en la atmósfera a través de las chimeneas de las instalaciones fijas o los tubos de escape de los motores.

El último paso se llama dispersión del aire. La dispersión efectiva del aire ayuda a reducir el impacto negativo inmediato en la calidad del aire local; sin embargo, no reduce la cantidad total de contaminantes del aire o GEI que entran en la atmósfera.

Datos verificados por: Chris

Recursos

Véase También

Contaminación atmosférica
Contaminación del aire, Gases de efecto invernadero
Vehículo de combustible flexible
Calentamiento global
Índice GWP (calentamiento global potencial)
Protocolo de Kioto
Tubo de Pitot
Dióxido de azufre
Prueba de la fuente de emisión
Muestreo
Velocidad de muestreo (véase más detalles) del tren

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