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Minimice los Costes de las Emisiones Incontroladas con Válvulas de Bajas Emisiones

Reducción de las emisiones incontroladas en las industrias de refinado de productos químicos

Minimice los Costes de las Emisiones Incontroladas con Válvulas de Bajas Emisiones

Sean Hunsicker, Director de Mercado, Swagelok

Las emisiones incontroladas son un nuevo tema de análisis en las instalaciones de procesado y refinado de productos químicos, pero importante. Las emisiones incontroladas pueden tener un impacto negativo en la rentabilidad de su empresa si no se controlan, y el cumplimiento de la normativa vigente sobre emisiones puede requerir cambios en la cadena de suministro y en los proyectos de actualización. A medida que los organismos reguladores como la Agencia de Protección Ambiental (EPA) y las empresas privadas llegan a acuerdos para reducir las emisiones incontroladas, nunca ha habido un mejor momento para fortalecer sus conocimientos en esta área.

Tanto si para Vd. las emisiones incontroladas son algo nuevo, como si tiene un gran conocimiento del tema, pero necesita indicaciones sobre cómo minimizar sus costes asociados, este artículo cubrirá los aspectos básicos de lo que necesita saber.

¿Qué son las Emisiones Incontroladas?

Las emisiones incontroladas son liberaciones no deseadas de gases procedentes de equipos de proceso debido principalmente a fugas desconocidas. Los compuestos orgánicos volátiles (COV), como el benceno, el metano y el etanol, son los principales gases de preocupación. Los COV pueden poner en peligro la calidad del aire, contribuyendo a la formación de ozono. En consecuencia, los organismos gubernamentales están estableciendo límites a las emisiones incontroladas, y la violación de estas normas puede dar lugar a multas elevadas.

Los cierres dinámicos y estáticos de las válvulas, bombas y conexiones de bridas son las principales fuentes de emisiones incontroladas, siendo las válvulas responsables de aproximadamente el 62% del total de emisiones de COV no controladas en una instalación típica. La instalación de válvulas de bajas emisiones (Low-E), cuyos ensayos han demostrado que minimizan las emisiones incontroladas, es una solución común empleada en toda la industria. La compra de válvulas de bajas emisiones para una instalación puede ser un requisito de un decreto de consentimiento, un acuerdo legal entre una planta de procesamiento y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, a menudo como resultado de un pleito civil.

Decretos de consentimiento de la EPA

La EPA tiene la tarea de ayudar a las empresas a cumplir con los requisitos, leyes y regulaciones ambientales actuales, como la Ley del Agua Limpia y la Ley del Aire Limpio. Si bien se prefiere el cumplimiento voluntario, la Agencia de Protección Ambiental tomará medidas legales para garantizar el cumplimiento cuando sea necesario. Aunque la EPA dispone de varios tipos de medidas de aplicación de la ley, en el caso de las plantas químicas y las refinerías, la acción suele adoptar la forma de un decreto de consentimiento.

Un decreto de consentimiento normal, contendrá las medidas específicas que el propietario de un patrimonio debe adoptar en un plazo determinado para cumplir con las normas ambientales. El incumplimiento del decreto de consentimiento puede dar lugar a sanciones civiles, incluidas multas elevadas. La acumulación de multas demuestra el incumplimiento del decreto de consentimiento, lo que puede tener consecuencias legales adicionales. Si bien hay muchos métodos para reducir las emisiones incontroladas, una estipulación de algunos decretos de consentimiento, es el requisito de que la planta implemente un programa mejorado de detección y reparación de fugas (LDAR, por sus siglas en inglés, de Leak Detection And Repair) y de que solo compre válvulas Low-E.

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Válvulas LDAR y Low-E mejoradas

Los programas LDAR mejorados buscan emular los métodos de detección de fugas periódicas y de supervisión de la EPA. En el caso de las válvulas, una auditoria de la EPA consiste tanto en una auditoria escrita como en pruebas de campo para las emisiones. Las plantas que implementan un programa LDAR mejorado buscan principalmente reducir las emisiones incontroladas a través de los siguientes métodos:

  • Implementar un plan integral mediante el cual se identifiquen las fugas a través de pruebas en campo de las válvulas y otras conexiones utilizando el Método 21 de la EPA
  • Identificar, documentar y reparar las fugas dentro de un plazo definido
  • Reducir los límites de fuga permitidos para válvulas, conexiones y bombas

Un requisito adicional es que todas las válvulas adquiridas para el mantenimiento, reparación y operaciones futuras (MRO por sus siglas en inglés, de Maintenance and Repair Operations), así como los nuevos proyectos, deben ser válvulas de bajas emisiones. El contenido de muchos decretos de consentimiento de la EPA, deja en manos de la planta el método para determinar lo que constituye una válvula de bajas emisiones. Por lo general, existen varios métodos para clasificar una válvula como de baja emisión. Es decisión de la planta aceptar que el fabricante de la válvula suministre lo siguiente:

  • Una garantía escrita de que la válvula no fugará más de 100 partes por millón durante cinco años
  • Una garantía escrita, certificación o documentación equivalente de que la válvula ha sido probada de acuerdo con prácticas de ingeniería adecuadas y generalmente aceptadas y que ha demostrado fugas no superiores a 100 ppm

Dado que puede ser difícil para un usuario de la válvula comprender la diferencia entre estas dos opciones, a continuación se presenta un panorama general de las ventajas y desventajas de cada forma de validación de la válvula de bajas emisiones.

Garantía Escrita del Fabricante

Una solución aparentemente sencilla para documentar la compra de válvulas de baja emisión, es que los fabricantes proporcionen una garantía escrita de que su válvula no tendrá fugas superiores a 100 partes por millón durante cinco años. Sin embargo, el operador de la planta debe considerar las consecuencias si las válvulas fugan. ¿Qué compensación hay disponible en caso de fuga de la válvula? ¿La garantía sólo se limita a la sustitución de la válvula con fugas? ¿Son recuperables los costes asociados a la sustitución de la válvula?

Suele haber sanciones económicas asociadas a la incapacidad de una planta para cumplir con los diversos aspectos de los decretos de consentimiento que deben acatarse. Las multas pueden llegar a ser de hasta 9.000 euros por día y por incidente debido al incumplimiento. ¿Y si la fuga de la válvula genera una multa de la EPA? ¿Puede la planta demandar al fabricante de válvulas para recuperar estos daños?

Confiar en la garantía del fabricante deja a la planta abierta a la posibilidad de que, ya sea voluntariamente o no, el fabricante pueda seguir suministrando válvulas con fugas superiores a 100 partes por millón. En la memoria de las operaciones de planta hay muchas incógnitas, y sólo se confía en la garantía del fabricante, cuando se dispone de métodos de prueba para determinar si una válvula cumple con el caudal de fuga requerido.

Pruebas de Bajas Emisiones

El contenido de los decretos de consentimiento de la EPA permite a los fabricantes de válvulas ofrecer una garantía de que la válvula ha sido probada "de acuerdo con las buenas prácticas de ingeniería generalmente aceptadas y que ha demostrado tener una fuga no superior a 100 ppm". Esto significa que se deja a los ingenieros de planta y ambientales la tarea de determinar lo que constituye "buenas prácticas de ingeniería generalmente aceptadas", si el fabricante ha realizado la prueba de buena fe, y si la prueba reproduce las condiciones del proceso. Una prueba elaborada y llevada a cabo por un fabricante podría potencialmente dejar una planta en riesgo, creando dudas a los profesionales que tratan de determinar si una válvula es realmente una válvula de bajas emisiones.

Afortunadamente, hay pruebas de la industria disponibles en el Instituto Americano del Petróleo (API) y la Organización Internacional de Normalización (ISO) para determinar si la válvula debe ser clasificada como de "bajas emisiones".

  • API 624, Pruebas de Válvulas de Vástago Ascendente Equipadas con Empaquetadura de Grafito para Emisiones Incontroladas, cubre las pruebas de las válvulas de vástago ascendente usando metano como fluido de prueba. La válvula debe realizar 310 ciclos así como tres ciclos térmicos (cuando la válvula se prueba a temperatura ambiente, a temperatura elevada, y luego otra vez a temperatura ambiente) con un caudal de fuga inferior a 100 partes por millón (ppm) de metano.
  • API 641, Pruebas de Válvulas de Un Cuarto de Vuelta para Emisiones Incontroladas, detalla las pruebas de las válvulas de bola usando metano como fluido de prueba. Cada válvula probada debe realizar 610 ciclos así como tres ciclos térmicos con un caudal de fuga inferior a 100 ppm de metano.
  • La Norma ISO 15848-1, Válvulas Industriales — Procedimientos de Medición, Prueba y Calificación de Emisiones Incontroladas, ofrece los procedimientos y requisitos para la prueba del ciclo mecánico y térmico de las válvulas con pruebas en varios puntos de fuga. Se utiliza metano o helio como fluido de prueba.

Las pruebas API entregan un simple resultado de aprobado o fallido. La válvula está certificada como válvula de bajas emisiones o no. Sin embargo, los compradores de válvulas deben tener en cuenta que la metodología de ensayo de la ISO permite diversas categorías de "clase" de válvulas en relación con su rendimiento durante el ensayo. Las clases ISO pueden permitir que una válvula sea considerada y etiquetada como de "bajas emisiones", pero que no cumpla el requisito de caudal de fuga de "100 ppm o menos" de la EPA. La Clase de Estanquidad CM, por ejemplo, describe una válvula de "bajas emisiones" que fuga más de 100 ppm, pero menos de 500 ppm de metano.

Además, según la ISO, "no hay ninguna correlación prevista entre las clases de estanquidad cuando el fluido de prueba es helio (clases AH, BH, CH) y cuando el fluido de prueba es metano (clases AM, BM, CM). Esto se debe, en parte, a que los datos de las pruebas recopilados son diferentes para los distintos fluidos. Si una válvula se prueba con helio en lugar de con metano, los resultados se reportan como un caudal de fuga proporcional al diámetro del vástago. Este caudal se indica como centímetros cúbicos atmosféricos por segundo (atm cm3/s), y aunque esta medida se define más correctamente como un caudal de fuga que una concentración medida de partes por millón (ppm), no existe un método para convertir atm cm3/s en una concentración observada de partes por millón. Esto hace que sea difícil interpretar si se cumple con el texto de la EPA de "100 ppm o menos" cuando se hace la prueba con helio.

Lo ideal sería que estas pruebas se realizaran en un laboratorio de terceros y no por el fabricante de la válvula. Cuando el fabricante de una válvula hace que un tercero independiente realice la prueba, demuestra la confirmación por parte de un organismo imparcial de que las válvulas cumplen los requisitos de la norma de prueba. A continuación, el fabricante de la válvula debe poner a disposición un certificado de la válvula como documentación, incluyendo un sello del laboratorio externo, el lugar de la prueba y los resultados.

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Adelántese a los Requisitos de Emisiones

Válvulas de bola Swagelok para proceso serie 60Tanto si está diseñando nuevos sistemas como si busca mejorar su programa LDAR, elija válvulas con certificación de bajas emisiones para controlar las emisiones incontroladas. Ser proactivo y especificar válvulas de bajas emisiones certificadas antes de cualquier acción obligatoria de la normativa medioambiental, evita dolores de cabeza innecesarios y le ayuda a cumplir con las mejores prácticas medioambientales actuales. Tener instrucciones y procedimientos claros sobre qué válvulas pedir para servicio COV también ayuda a proteger tanto el medio ambiente como su integridad operativa.

Mientras trabaja para resolver los problemas de emisiones incontroladas detectadas, o simplemente trata de prevenir fugas futuras, lea nuestro post en el blog sobre la importancia de reducir las fugas en las refinerías. Para ayudarle a determinar qué soluciones de bajas emisiones pueden ser adecuadas para sus operaciones, considere la posibilidad de trabajar con profesionales experimentados en sistemas de fluidos a través de los Servicios de evaluación y asesoramiento Swagelok.

Finalmente, Swagelok ofrece una amplia gama de válvulas de proceso, instrumentación, bola, aguja, macho cónico y purga con certificado de bajas emisiones que han superado las pruebas de bajas emisiones API aplicables sin ninguna modificación de diseño, y que nunca han tenido fugas de metano superiores a 100 ppm durante las pruebas. Si planea integrar cualquiera de estos productos en sus sistemas de fluidos, no dude en ponerse en contacto con su centro autorizado de ventas y servicio para obtener los certificados de bajas emisiones aplicables o cualquier otro tipo de apoyo que pueda necesitar sobre la marcha.

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