Las autoridades ambientales que tienen a su cargo la gestion de la calidad del aire, deben controlar las emisiones de contaminantes a la atmósfera para garantizar de esta manera un aire limpio donde se proteja la salud y bienestar de la población. Ellos son los representantes del estado que velan por la existencia de un aire limpio, que además tienen los recursos técnicos y humanos para hacer cumplir este derecho constitucional. En este orden de ideas, deben revisar que todas las industrias cumplan con estándares (normas) establecidos por los gobiernos, presentando estudios tecnicos realizados por personal capacitado en el manejo de instrumentos que cumplen con estándares ISO o la EPA de los Estados Unidos, las dos instituciones normativas más conocidas en el desarrollo de pruebas estandarizadas para realizar este tipo de estudios.
En el presente articulo, hablaremos de manera suscinta acerca de los métods EPA más conocidos y la utilidad que tiene cada uno de ellos para la realizacion de estudios de emisiones.
Metodo 1 - Determinacion del sitio de medicion y puntos transversales
El propopsito del metodo es orientar la seleccion del sitio de medicion, identificacion de puertos (niples) de muestreo, y la cantidad de puntos transversales en los que se realizara el muestreo de contaminantes, para proveer así condiciones de medicion cercanas a las ideales, donde no exista turbulencia.
El método contempla el manejo de situaciones no ideales, mediante el incremento del numero de puntos de medicion, para evitar situaciones en las cuales se extrae mas muestra de contaminante poniendo de esta manera al industrial en una situacion de no cumplimiento o por el contrario se incurra en el error de favorecer al industrial al presentarlo en una condición de cumplimiento.
La instrumentacion requerida comprende, planos de construcion de ductos y flexometro. Generalmente los puertos de muestreo están construidos, y hay una plataforma donde el operador manipula el equipo de muestreo, por lo tanto esta actividad corresponde a la verificacion de datos. De no ser así, se debe tomar datos de la chimenea para la construccion de puertos de muestreo y una plataforma segura para el operador del equipo, con capacidad para soportar tres personas y el peso del equipo (aproximadamente 70 kg).
Metodo 2 - Determinacion de la velocidad de los gases
Este metodo se emplea para determinar la velocidad promedio de los gases en un ducto circular o rectangular y el flujo volumetrico (caudal). Este ultimo permite ademas cuantificar la concentración de los contaminantes. La realizacion del metodo se hace con instrumentacion que registra constantemente temperatura de los gases en chimenea, temperatura ambiente, presion estatica o manometrica en la chimena.
Este metodo se puede ejecutar posterior al Metodo 1 EPA, y la toma de muestra de gases se debe realizar en este mismo sitio. El Metodo 2 EPA se realiza de principio a fin sin dependencia alguna de otro metodo, aparte del Metodo 1 EPA. Sin embargo, los calculos finales para obtener la velocidad promedio de los gases en chimenea se pueden realizar una vez se tengan datos del Metodo 3 EPA y Metodo 4 EPA. Tenga en cuenta que los datos del Metodo 3 EPA se requieren para la realizacion del Metodo 5 EPA, y tambien en la elaboracion del informe que se presentn a la autoridad ambiental, es decir, en el trabajo de oficina.
Los resultados del Metodo 2 EPA se requieren para realizar el Metodo 5 EPA.
La instrumentacion utilizada comprende, sensores de temperatura (termopares), sensores de presion (manometros de agua con escala vertical e inclinada), y barometro (aunque se puede acudir a registros de una estacion meteorologica).
Metodo 3 - Determinacion del peso molecular
El peso molecular de los gases se determina con registros del contenido (porcentaje) de estos gases, bioxido de carbono, CO2, vapor de agua, H2O (vapor), oxigeno, O2 y monoxido de carbono, CO. La instrumentacion que se emplea consiste en un analizador automatico de gases, o el equipo estandar, un analizador Orsat. El uso de uno u otro equipo depende de varios factores, aunque se debería utilizar el que se disponga en el momento de la elaboracion del plan de trabajo. Si hay una decantacion o preferencia en algun equipo por parte de la autoridad ambiental, es feo decirlo, aunque es cierto, se utiliza el que se exija.
Este metodo depende del Metodo 1 EPA, por cuanto la toma de muestra de gases se debe realizar en este sitio. En campo se deben realizar calculos para determinar el peso molecular, pero se requiere el contenido de humedad (Metodo 4 EPA) ya que el agua se encuentra tambien en estado gaseoso como los demás gases.
Estos gases corresponden a los productos de oxidación de un combustible que se encuentre en estado sólido (carbon mineral), liquido (Fuel Oil) o gaseoso (gas natural, GLP), sin embargo, la experiencia dice que el CO2, y O2 se encuentran en un rango que son característicos al combustible oxidado.
Como se menciono antes la instrumentacion utilizada corresponde a una analizador instrumental (semi-automatico) de combustion y una mezcla de gases de calibracion contenidos en una pipa o bala presurizados. Si se emplea el equipo estandar (Orsat) se recomienda llevar a campo soluciones absorbentes de repuesto.
Metodo 4 - Determinacion del contenido de humedad
A modo de sintesis podemos adelantar que el orden de ejecucion de los Metodos EPA hasta el momento es el siguiente: Metodo 1 EPA, Metodo 2 EPA, Metodo 3 EPA y Metodo 4 EPA (el que veremos a continuacion).
Observamos entonces que el orden de ejecución guarda un orden logico de la numeracion que estos reciben, pero no sucede igual con el orden de dependencia para la realizacion de calculos que se utilizan para configurar el equipo de muestreo. Así es, estamos haciendo uso de un equpo que requiere ajustes en su operación para una toma de muestra aceptable (no es correcto decir muestra representativa). Y como realizamos los ajustes? y porque realizamos estos ajustes? En favor de la claridad de este articulo, me parece justo responder solamente la primera pregunta.
Registramos propiedades fisicas del fluido (presion, temperatura y peso molecular) para determinar la velocidad del fluido y ajustar asi la tasa de succion del equipo de muestreo. Entonces con los datos de los Metodo 2, 3 y 4 (el presente) EPA realizamos operaciones aritmeticas, tambien denominados calculos intermedios, pero que no conducen al resultado final de la emision, sino a resultados parciales para determinar la velocidad de los gases.
Como se aprecia, se toman muchos registros fisicos de las condiciones del flujo de gases de la chimenea, pero tambien de la corriente gaseosa que pasa por el interior del equipo de toma de muestra de contaminantes.
Pero veamos como es la dependencia de estos metodos con respecto a los calculos intermedios. A continuacion tenemos cada uno de los metodos, empezando por el Metodo 4 EPA en orden descendente hasta el Metodo 1 EPA:
- Metodo 4 EPA. Depende del Metodo 1 EPA
- Metodo 3 EPA. Depende del Metodo 1 EPA y Metodo 4 EPA
- Metodo 2 EPA. Depende del Metodo 1 EPA, Metodo 3 EPA y Metodo 4 EPA
Ahora bien, cuando hablamos del flujo de gases que circula por un ducto o chimenea generalmente estos tienen algun contenido de humedad en forma de vapor de agua, o inclusive en estado liquido, pero esta ultima es una situacion especial que no vale la pena mencionarlo aqui. Pues bien, La cantidad de agua que pueda tener es cuantificada de manera directa por este metodo (aunque tambien se puede hacer de manera indirecta) separando el vapor de agua con ayuda de un condensador. Esta cantidad de agua condensada, es utilizada en los procedimientos de calculo del peso molecular del Metodo 3 EPA. Es decir, que el Método 4 EPA le da una mano al Metodo 3 EPA, por que este es incapaz de cuantificar el agua que se encuentra en estado gaseoso (es otro gas!) y es necesario obtener este valor para determinar el peso molecular del gas.
la instrumentacion requerida para este metodo comprende, una linea de succion o sonda (calentada por encima de la temperatura de ebullicion para evitar condensacion del vapor), un filtro de fibra de vidrio (puesto en el extremo de la linea de succion), un medio de condensacion de vapor de agua (el equipo estandar esta compuesto de burbujeaores enfriados por una mezla agua y hielo), y una consola de control desde donde se regula la tasa de succion.
Metodo 5 - Determinacion de la emision de particulas
Este es el primer procedimiento que se emplea para evaluar la emision de un contaminante, las particulas. Los anteriores metodos, no por ello menos importantes, solo han servido para conocer las propiedades fisicas del fluido que transporta los contaminantes.
Que tan importante es la ejecucion de este metodo? En verdad, es muy importante, pero sobre todo requiere especial atencion por el nivel de complejidad de la tecnica de succion de la muestra, porque es el unico contaminante donde se exige que la toma de muestra se realice a la misma velocidad a la cual salen los gases (el vehiculo en el cual viajan las particulas).
Pero cual es la peculiaridad del metodo? la respuesta esta en la cantidad de particulas y su tamaño. Si realizaramos un tamizaje y separacion de las particulas contenidas en estos gases por tamaño tendriamos particulas ultrafinas, finas y gruesas. La dificultad de este metodo radica en que se puede incurrir en el error de capturar mas o menos particulas finas, reportando de esta manera mayor o menor emision de particulas frente al valor real.
El Metodo 5 EPA afirma que material particulado se retira isocinéticamente (a la misma velocidad) de la fuente y se recoge en un filtro de fibra de vidrio, el cual es mantenido a una temperatura de 120 ± 14 ° C (248 ± 25 ° F) u otra temperatura cuando asi se requiera. La masa de MP, que incluye cualquier material que se condense en o por encima de la temperatura de filtración, se determina gravimétricamente (pesa en una balanza analitica) después de la eliminación de agua no combinada.
Material particulado? bien, yo prefiero decir particulas, es más general y de esta manera hago mencion a las particulas de todos los tamaños que puedan estar presentes. Pero, a caso yo no puedo decir material gaseoso? porque no? La EPA no lo menciona de esta manera en ningun documento pero podria hacerlo. Mi recomendacion es que debemos liberarnos del anglicismo ocasionado por la traducccion textual y decir simplemente ‘particulas’.
Este es mi primer articulo sobre emision de contaminantes a la atmosfera y las tecnicas de muestreo y analsis, pero espero ampliar a la toma de muestra de gases contaminantes para un futuro proximo. Si bien la EPA tiene un buen numero de metodos para determinar la emision de muchos contaminantes, hablaremos de los mas importantes. La buena noticia es que una vez aprendas los metodos basicos podras comprender los demas y todo sera mas facil.
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