Cómo Descarbonizar y Reducir las Emisiones Fugitivas

 

Los Programas de Detección y Reparación de Fugas (LDAR, por sus siglas en inglés, de Leak Detection & Repair) 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 de VOCs 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
• Reducción de los límites de fuga permitidos para válvulas, conexiones y bombas

Es importante tener en cuenta que el método 21 de la EPA está pensado únicamente para localizar y clasificar fugas en válvulas actualmente instaladas; no debe utilizarse como medida directa de los índices de emisión másica de fuentes individuales, ni para certificar si una válvula puede clasificarse como de baja emisión. Además, el método 21 de la EPA no es un ensayo en campo válido para las emisiones fugitivas.

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¿Qué es una Válvula de Bajas Emisiones (Low-E)?

Junto con la implantación de un programa LDAR y como se ha señalado anteriormente, los decretos de consentimiento pueden establecer que todas las válvulas que se adquieran para futuros proyectos de mantenimiento, reparación y operaciones (MRO), así como para nuevos proyectos, deben ser válvulas de bajas emisiones. Sin embargo, 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 Low-E. 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

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 efectivamente 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?

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. Ya hay suficientes incertidumbres en las operaciones de planta como para solo confiar 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 medioambientales 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". Éstas son:

API 624. Cubre las pruebas de válvulas de vástago ascendente utilizando metano como fluido de prueba. La válvula debe realizar 310 ciclos así como tres ciclos térmicos (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. Detalla las pruebas de válvulas de bola utilizando 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.

ISO 15848-1. Este procedimiento de ensayo evalúa las fugas externas de las juntas del vástago de la válvula (o ejes) y las juntas del cuerpo de las válvulas de aislamiento y las válvulas de control. Consiste en bombear helio o metano a través de la válvula y medir digitalmente cualquier escape de gas. Dado que se aplica a cierres y uniones, se considera una prueba de "válvula entera". Proporciona procedimientos aceptables de medición, prueba y cualificación de las emisiones fugitivas. Sin embargo, dado que esta prueba no se realiza en condiciones de proceso típicas, los resultados pueden ser engañosos.

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" como la 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 este indicador 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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Mejores Prácticas para Reducir las Emisiones Fugitivas

Además de seguir las directrices anteriores para seleccionar válvulas de bajas emisiones, hay una serie de buenas prácticas operativas que puede emplear para reducir la probabilidad de fugas y emisiones incontroladas en sus instalaciones:

 

Hacer ajustes de empaquetaduras en programas de mantenimiento preventivo. Por ejemplo, en climas fríos es necesario aumentar los intervalos de ajuste de la empaquetadura.

Implantar dispositivos de bloqueo para evitar la apertura parcial o actuación accidental de las válvulas de bola.

 

Reducir el número de válvulas que no sean de bajas emisiones disponibles en campo para evitar instalaciones erróneas en aplicaciones críticas.

Considere la posibilidad de sustituir las válvulas en lugar de reparar las antiguas; las válvulas nuevas pueden resultar menos costosas que el tiempo y la mano de obra asociados al mantenimiento de las válvulas antiguas.

 

Utilice válvulas de doble cierre y venteo (DBB) para mayor seguridad.

Cuando manipule gases ligeros (hidrógeno, por ejemplo), piense en utilizar empaquetaduras metálicas de fuelle.

 

Cuando seleccione válvulas de bajas emisiones, opte por algunos modelos de una pequeña selección de fabricantes. Para ello, tenga en cuenta quién le suministra los demás componentes de los sistemas de fluidos—los productos diseñados por un fabricante para que funcionen bien juntos suelen rendir más que los componentes de varios proveedores distintos. 

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Tanto si está diseñando nuevos sistemas como si busca mejorar su programa LDAR, elija válvulas con certificación de bajas emisiones para controlar las emisiones fugitivas. Ser proactivo y especificar válvulas de bajas emisiones certificadas previamente a cualquier acción obligatoria de la normativa medioambiental, evita preocupaciones por costosas reparaciones y le ayuda a cumplir con las mejores prácticas medioambientales actuales.

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. También tenemos disponible 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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