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