Cálculo de Emisiones de Fuentes Fijas Pesquera Villa Alegre S. A



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Cálculo de Emisiones de Fuentes Fijas

Pesquera Villa Alegre S.A.







07/01/2015







Introducción


Para el siguiente informe se realizará una medición teórica de las Emisiones de Gases, tomando en cuenta las condiciones que se encuentran los equipos, de acuerdo a las especificaciones que dio la empresa Pesquera Villa Alegre S.A. Todo esto para cumplir con el Decreto Supremo “DS 138/05”. Por lo que se señalará el resultado del diagnóstico de contaminantes emitidos a la atmósfera por las fuentes fijas utilizadas por la Pesquera Villa Alegre S.A.

Para los procedimientos de análisis de emisión del Combustible Diésel ocupado en los dos Generadores Caterpillar S.A., y para la emisión de Propano ocupado por la Caldera (Termo Vapor), se utilizará una “Guía Metodológica para estimaciones de emisión atmosférica de fuentes fijas y móviles, en el registro de emisiones y transferencia de contaminante”, que fue realizada por la comisión nacional de Medio Ambiente, en el año 2009. En donde se especifican los porcentajes de contaminantes que se forman por las reacciones químicas de cada combustible utilizado.


Descripción de la Empresa


La Pesquera Villa Alegre S.A. es una empresa que nace en 2008, formado por un equipo altamente capacitado y con vasta experiencia en productos del mar. Se dedica a la elaboración y comercialización de productos del mar, poniendo énfasis en la Jibia (Dosidicus Gigas), también conocida como calamar gigante, debido a su valor nutricional, ha tenido un incremento exponencial en su producción en los últimos años.

La planta procesadora se ubica en el Barrio Industrial de Coquimbo, IV Región de Chile. Las instalaciones se emplazan en una superficie de 6500 m2, en la Avenida Los Talleres N° 1955, localizada en la zona Industrial de la ciudad. Además posee maquinaría especializada para entregar un producto terminado de altos estándares de calidad, con sistemas de ahorro energético.

Actualmente la Pesquera Villa Alegre S.A. es la exportadora N°1 de Chile en el producto de Jibia, con volúmenes que bordean los:


  • Recepción de Materia Prima: 400 [Ton./Diarias]

  • Capacidad en los Túneles: 250 [Ton./Diarias]

  • Capacidad de Almacenaje: 1400 [Ton./Diarias]

El personal de la Pesquera Villa Alegre S.A., está compuesto por más de 350 trabajadores, entre ellos un grupo de 50 profesionales y técnicos que trabajan las 24 horas del día, en labores de producción, mantención, y administración. Su equipo está compuesto por la mezcla exacta de experiencia, compromiso, profesionalismo, juventud y pasión.

La Pesquera Villa Alegre S.A. exporta principalmente a Europa y al lejano Oriente. Sin embargo hoy en día cuentan igualmente con presencia en países de América y África.

Sus procesos productivos están aprobados bajo todas las normas sanitarias e higiénicas (PAC, POS y HACCP). Los controles de calidad son exigentes y permanentes. Se capacitan a los trabajadores de manera constante para conservar el prestigio en la calidad de sus productos.

La Pesquera Villa Alegre además se encuentra en la actualidad realizando la implementación de la ISO 9001:2008, con el objetivo de mejorar sus procesos productivos para entregar un producto de primer nivel en cuanto a calidad y servicio.


Visión


"Ser reconocidos en Chile y el mundo como el mejor elaborador de productos del mar, principalmente de Jibia. Agregando valor a la elaboración con procesos de primer nivel y calidad".

Misión


"Entregar productos terminados con altos estándares de calidad. Elaboración orientada y adaptada a las necesidades de nuestros clientes con los mejores profesionales dedicados a cumplirlo".

Equipos




  • Caldera (Termo Vapor)

http://www.thermal-oil-boilers.com/photo/pl242503-3_toneladas_de_gas_leo_disparado_calderas_de_vapor_para_la_venta_de_alta_presi_n.jpg

  • Generado Diésel 1: Caterpillar SR4 (Cat 1200 KVa)



  • Generador Diésel 2: Caterpillar Prime 800 (Cat 1000 KVa)


Desarrollo

Estimación de Fuentes Fijas

La guía de estimación que se entrega describe los procedimientos de estimación de las emisiones atmosféricas, desarrolladas actualmente por el Ministerio de Salud (MINSAL) para el desarrollo del inventario de emisiones nacional.

Los procedimientos de estimación así como los factores de emisión utilizados pueden tener modificaciones en el futuro, por lo cual pueden ser actualizados periódicamente.

La metodología general empleada para la estimación de emisiones atmosféricas de cualquier tipo de actividades es la siguiente:



Donde:


E: Emisión.
Fe: Factor de emisión.
Na: Nivel de actividad diaria, semanal y mensual de la fuente estimada.
Ea: Eficiencia de abatimiento.

Las emisiones anuales de las fuentes consideradas en el D.S. 138/2005 MINSAL/2005, son estimadas de dos formas generales:



  • Si la fuente está sometida a una obligación legal de realizar muestreos puntuales periódicos o continuos, ya sea como parte del cumplimiento de una norma de emisión, exigencia de una resolución de calificación ambiental o plan de descontaminación, se utilizan los resultados del muestreo (kg/hr de emisión) y los niveles de operación declarados (hrs. y días) para estimar las emisiones anuales.

  • Si la fuente no está sometida a una obligación legal de realizar muestreos, para alguno de los contaminantes considerados en el D.S. MINSAL 138 y en su Circular, se utilizan factores de emisión basados en la literatura internacional (principalmente AP-42 de EPA), y los niveles de operación declarados, para estimar las emisiones anuales.


Estimación de emisiones mediante factores de emisión

Para la estimación de emisiones por año se utilizan factores de emisión, que son obtenidos principalmente del AP-42 de la EPA, de las Directrices del IPCC de 2006 para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero, del Instrumental normalizado para la Identificación y Cuantificación de Liberaciones de Dioxinas y Furanos, del PNUMA, 2005 y del Instrumental para la identificación y cuantificación de liberaciones de mercurio, del PNUMA, 2005.

Los factores de emisión son un promedio de los resultados de mediciones de emisiones realizadas en un gran número de fuentes con diferentes tecnologías de combustión, antigüedad, calidad de combustible y tamaños, lo que les permite ser representativos de una variedad amplia de fuentes que usan un mismo combustible genérico.

Los niveles de actividad corresponden a los informados por los titulares de las fuentes, al MINSAL a través del D.S. 138/2005 MINSAL. Dependiendo de los factores de estimación los niveles de actividad pueden ser el consumo de combustible en unidades de masa o energía, o la producción de un material en unidades de masa.



Estimación de emisiones en fuentes con equipos de control de emisiones

En la fórmula general de estimaciones se considera la variable “EA”: eficiencia de abatimiento, que representa la reducción de emisiones que puede ser lograda mediante un equipo de reducción de emisiones.

Las tecnologías de abatimiento de emisiones atmosféricas usadas en el país dependen del tipo de contaminante, del tamaño de la fuente, del combustible empleado y de la normativa de emisiones que debe cumplir.

La eficiencia de los equipos es variable en el tiempo por diferentes factores tales como: mantenimiento de los equipos, condiciones de operación, tamaño de las partículas o concentración de gases emitidos. Antecedentes de eficiencia de los equipos de control se pueden encontrar en la Red de Transferencia de Tecnología, Centro de Información sobre Contaminación de Aire (CICA) para la frontera entre EE.UU.-México.

En los casos en que las fuentes cuentan con equipos de control tales como cámaras de sedimentación, ciclones simples o atrapadores de partículas, se considera que tienen una eficiencia de control de 50% para material particulado total.

Cuando las fuentes cuentan con un equipo de control conformado por un multiciclón, se considera que tienen una eficiencia de control de 75% para material particulado.

En fuentes que operan con filtros de mangas, se considera que tienen una eficiencia de control de 95% para material particulado y una eficiencia de control 50% para mercurio.

En fuentes que operan con precipitadores electroestáticos, se considera que tienen una eficiencia de control de 98% para material particulado y una eficiencia de control de 10% para mercurio.

En la práctica los equipos de control de emisiones tienen eficiencias de abatimiento variables que dependen de las condiciones de combustión, de la calidad de los combustibles, de la periodicidad de las mantenciones, del tamaño de las partículas emitidas, entre otras variables técnicas de diseño, por lo cual los valores utilizados son sólo referenciales para fines de las estimaciones.

Si el factor de emisión considerado para la estimación de emisiones considera ya la operación de un equipo de control de emisiones, la variable “EA”, se considera con valor 0.



Calderas generadoras de vapor y/o agua caliente

Descripción del Proceso

El proceso de combustión se puede definir como la combinación química rápida del oxígeno con elementos del combustible, los principales elementos del combustible son el carbono, hidrógeno y azufre, siendo este último de menor importancia como fuente de calor. Cuando el carbono e hidrógeno se queman completamente con oxígeno se transforman a CO2 y H2O según las siguientes reacciones:




El objetivo de la combustión es liberar el máximo calor, minimizando pérdidas por una combustión incompleta y el aire en exceso. La oxidación completa de los elementos y compuestos del combustible requiere una temperatura suficientemente alta que permita la ignición de los constituyentes, mezcla o turbulencia y suficiente tiempo de residencia para completar la reacción.


Caldera (Termo Vapor)




  • Datos entregados por la Pesquera Villa Alegre S.A.:



Caldera

Cantidad

1

Marca

Termo Vapor

Modelo

 

de registro

ELO18325M03-4 caldera

Tipo de Atomización

Vaporizador Eléctrico

Tipo de Quemador

Quemador automático de aire forzado

Combustible

GLP



Chimenea

Interno

1

Diámetro Interno

300 mm

Diámetro Externo

303 mm

Altura total

10 mt

Altura ducto

5 mt



Detalles de Uso

Mes

Litros gas

Días

Horas

Enero

0

0

0

Febrero

0

0

0

Marzo

0

0

0

Abril

1227

30

120

Mayo

1227

30

120

Junio

1227

30

120

Julio

1227

30

120

Agosto

1227

30

120

Septiembre

1227

30

120

Octubre

1227

30

120

Noviembre

1227

30

120

Diciembre

1227

30

120



  • Tabla de Factores de Emisión empleados por calderas a GLP:



Factores de emisión empleados por calderas a GLP

Combustible

Contaminante

Factor de Emisión (kg/kg GLP)

Fuente/Edición/Año de Publicación

Gas Licuado de Petróleo (GLP). (SCC 1-02-010-01)

MP

0,00017

AP-42 de la EPA, LPG Combustion, Industrial Boilers, Quinta Edición, 1998

MP10

0,00017

MP2,5

0,00017

CO

0,00076

NOx

0,00441

VOC

0,00008

SOx

0,00031

NH3

6,60E-05

PCDD/PCDF

2,20E-13

Instrumental normalizado para la Identificación y Cuantificación de Liberaciones de Dioxinas y Furanos, PNUMA, 2005

Hg

5,00E-08

Instrumental para la identificación y cuantificación de liberaciones de mercurio, PNUMA, 2005.

CO2

2,82

Directrices de IPCC de 2006 para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero.



  • Cálculos para determinar la emisión de los contaminantes (kg):



  • Cálculo de masa de GLP (Propano)



donde:

d: densidad

m: masa

V: volumen


Formula de densidad:

Detalles de Uso

Mes

Litros GLP

Masa GLP (kg)

Enero

0

0

Febrero

0

0

Marzo

0

0

Abril

1227

623,316

Mayo

1227

623,316

Junio

1227

623,316

Julio

1227

623,316

Agosto

1227

623,316

Septiembre

1227

623,316

Octubre

1227

623,316

Noviembre

1227

623,316

Diciembre

1227

623,316



  • Cálculo de Emisiones de Contaminante Mensual y Anual (kg)


Equipos Electrógenos

Descripción del Proceso

El proceso de combustión se puede definir como la combinación química rápida del oxígeno con elementos del combustible, los principales elementos del combustible son el carbono, hidrógeno y azufre, siendo este último de menor importancia como fuente de calor.

Cuando el carbono e hidrógeno se queman completamente con oxígeno se transforman a CO2 y H2O según las siguientes reacciones:


El objetivo de la combustión es liberar el calor máximo, minimizando pérdidas por una combustión incompleta y el aire en exceso. La oxidación completa de los elementos y compuestos del combustible requiere una temperatura suficientemente alta que permita la ignición de los constituyentes, mezcla o turbulencia y suficiente tiempo de residencia para completar la reacción.

Equipos Electrógenos

Los Grupos Electrógenos (GE) corresponden en general a motores de combustión interna encendidos por compresión que utilizan petróleo diesel, gasolina o gas natural como combustible.

El motor está conectado directamente a un generador de corriente alterna, que permite obtener la energía eléctrica deseada. Usualmente el conjunto es completado con el sistema de almacenamiento del combustible, permitiéndole al sistema operar en condiciones portátiles.

Los generadores eléctricos están disponibles en gran variedad de tamaños y configuraciones las que dependen de los requerimientos de energía necesarios.

Se pueden emplear para la generación de energía en sectores sin suministro, para respaldo en horas de altos costos, para emergencias en el suministro o fallas en los sistemas de alimentación.

Los generadores eléctricos permiten tener un suministro de energía en muy corto tiempo, por lo cual son empleados también como respaldo en el suministro de energía a sectores poblacionales en situaciones de corte de la red interconectada.

Las variables relevantes que definen las categorías de estos equipos son:


  • Cilindrada.

  • Potencia.

  • Uso (emergencia o respaldo), define el nivel de actividad previsto.

  • Tipo de usuario: Fábricas, Edificios, Hospitales, Escuelas.

En general en las aplicaciones industriales se puede considerar que los equipos utilizados son conformados con motores de cuatro tiempos.

La tecnología de los motores utilizados ha cambiado sólo en los últimos años con la introducción de los motores “common rail” que permiten controlar y reducir las emisiones de material particulado y NOx.

El uso de sistemas de control computarizados que regulan la inyección de combustible y aire, así como el desarrollo de equipos de control de emisiones tales como la reducción catalítica selectiva, permiten reducir considerablemente las emisiones cumpliendo la normativa internacional vigente.

Factores de Emisión

Los factores de emisión utilizados corresponden a los indicados en el AP-42 de EPA, y representan un promedio de una gran cantidad de mediciones de emisiones realizadas en generadores que utilizan los combustibles indicados, con una gran variedad de tecnologías de combustión.



Caterpillar SR4 (1200 Kva)




  • Datos entregados por la Pesquera Villa Alegre S.A.:



Generador

Cantidad

1

Marca

Caterpillar

Modelo

SR4

N° de Registro

ELO18325-4 generador 1200 kva

Tipo

Petróleo



Chimenea

N° Interno

2

Diámetro Interno

200 mm

Diámetro Externo

203 mm

Altura total

6,0 mt

Altura ducto

2,5 mt

Velocidad de Gases

 

Presión de Escape

6,7 KPa

Caudal Gases

4764 m3/hr

Temperatura Gases

523,6 ° C



Detalles de Uso

Mes

Litros diesel

Días

Horas

Enero

0

0

0

Febrero

0

0

0

Marzo

0

0

0

Abril

0

0

0

Mayo

652,5

30

75

Junio

588

60

67,5

Julio

788

30

90

Agosto

522

30

60

Septiembre

392

30

45

Octubre

0

0

0

Noviembre

0

0

0

Diciembre

0

0

0



  • Tabla de Factores de Emisión empleados para Grupo Electrógenos a Diésel:



Factores de emisión empleados por grupo electrógeno diésel

Combustible

Contaminante

Factor de Emisión (kg/kg Diesel)

Fuente/Edición/Año de Publicación

PET 2 (Diesel). (SCC 2-02-001-02)

MP

0,00563

AP-42 de la EPA, LPG Combustion, Industrial Boilers, Quinta Edición, 1998

MP10

0,00282

MP2,5

0,00068

CO

0,0173

NOx

0,0801

VOC

0,00636

SOx

0,00425

NH3

1,40E-04

Benceno

1,60E-05

Tolueno

7,43E-06

PCDD/PCDF

2,12E-14

Instrumental normalizado para la Identificación y Cuantificación de Liberaciones de Dioxinas y Furanos, PNUMA, 2005

Hg

5,05E-08

Instrumental para la identificación y cuantificación de liberaciones de mercurio, PNUMA, 2005.

CO2

3,12

Directrices de IPCC de 2006 para los inventarios nacionales de gases de efecto invernadero.



  • Cálculos para determinar la emisión de los contaminantes (kg):



  • Cálculo de masa de Petróleo



donde:

d: densidad



m: masa

V: volumen


Formula de densidad:

Detalles de Uso

Mes

Litros

Masa

Enero

0

0

Febrero

0

0

Marzo

0

0

Abril

0

0

Mayo

653

543,949

Junio

588

489,804

Julio

788

656,404

Agosto

522

434,826

Septiembre

391

325,703

Octubre

0

0

Noviembre

0

0

Diciembre

0

0



  • Cálculo de Emisiones de Contaminante Mensual y Anual (kg)


Caterpillar Prime 800 (1000 Kva)




  • Datos entregados por la Pesquera Villa Alegre S.A.:

Generador

Cantidad

1

Marca

Caterpillar

Modelo

Prime 800

N° de Registro

ELO18325MO1-4 generador 1000 kva

Tipo

Petróleo



Chimenea

N° Interno

1

Diámetro Interno

200 mm

Diámetro Externo

203 mm

Altura total

6,5 mt

Altura ducto

3,0 mt

Velocidad de Gases

51,23 mt/seg

Presión de Escape

10 KPa

Caudal Gases

11580 m3/hr

Temperatura Gases

501 ° C



Detalles de Uso

Mes

Litros

Días

Horas

Enero

0

0

0

Febrero

0

0

0

Marzo

0

0

0

Abril

0

0

0

Mayo

653

30

75

Junio

588

60

67,5

Julio

788

30

90

Agosto

522

30

60

Septiembre

391

30

45

Octubre

0

0

0

Noviembre

0

0

0

Diciembre

0

0

0



  • Cálculos para determinar la emisión de los contaminantes (kg):



  • Cálculo de masa de Petróleo



donde:

d: densidad



m: masa

V: volumen


Formula de densidad:

Detalles de Uso

Mes

Litros diesel

Masa

Enero

0

0

Febrero

0

0

Marzo

0

0

Abril

0

0

Mayo

653

543,949

Junio

588

489,804

Julio

788

656,404

Agosto

522

434,826

Septiembre

391

325,703

Octubre

0

0

Noviembre

0

0

Diciembre

0

0



  • Cálculo de Emisiones de Contaminante Mensual y Anual (kg)


Bibliografía


Como uso bibliográfico se utilizaron los siguientes libros:

  • Himmelblau, David M., Principios básicos y cálculos en ingeniería química, 6° Edición, Pág. 142-195, Pearson Educación, México, 2002.



  • Gerard Kiely, Ingeniería ambiental: Fundamentos, entornos, tecnologías y sistemas de gestión, 5° Edición, Pág. 326-425, McGraw-Hill, España, 1999.



  • Comisión Nacional del Medio Ambiente, Guía metodológica para la estimación de emisiones atmosféricas de fuentes fijas y móviles en el registro de emisiones y transferencias de contaminantes, Pág. 14-19, 22-26, 60-63, Chile, 2009.


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