A continuación se presenta un resumen de los métodos directos de evaluación de emisiones contaminantes en fuentes fijas. Los documentos completos deben ser consultados en la página oficial de la US-EPA (http://www.epa.gov/ttn/emc/promgate.html) o en la parte 60 del Título 40 del Código Federal de Regulaciones, del cual se puede obtener una versión electrónica en la dirección http://ecfr.gpoaccess.gov/cgi/t/text/text-idx?c=ecfr&tpl=%2Findex.tpl. Las figuras y tablas hacen referencia a las que aparecen en los métodos.
A.1 MÉTODO 1 – DETERMINACIÓN DEL PUNTO Y VELOCIDAD DE MUESTREO PARA FUENTES ESTACIONARIAS
A.1.1 ALCANCE Y APLICACIÓN
Los requerimientos de este método deben ser considerados antes de la instalación de una nueva instalación donde se requiera la medición de emisiones, el no considerarlos puede requerir alteraciones subsecuentes a la chimenea o la desviación del procedimiento estándar, lo cual debe estar sujeto a la aprobación de la autoridad ambiental de orden nacional.
A.1.1.1 Parámetros medidos
El propósito de este método es suministrar una guía para la selección de los puntos de muestreo y los puntos transversales en los cuales se debe realizar el muestreo de los contaminantes se debe realizar para cumplir con la normatividad vigente. Se presentan dos procedimientos: un procedimiento simplificado y procedimiento alternativo. La magnitud del flujo ciclónico del gas en la chimenea o ducto es el único parámetro medido cuantitativamente en el procedimiento simplificado.
A.1.1.2 Aplicabilidad
Este método es aplicable a corrientes de gas en ductos, chimeneas y tuberías. El método no puede ser usado cuando: (1) el flujo es ciclónico o en remolino; o (2) el diámetro de la chimenea es menor a 30 cm (12 pulgadas) o 710 cm2 (113 pulgadas cuadradas) de área transversal. El
procedimiento simplificado no puede ser usado cuando el sitio de medición está a menos de dos diámetros de chimenea o ducto después de la perturbación o a menos de medio diámetro antes de la perturbación.
A.1.1.3 Objetivos de la calidad de los datos
El cumplimiento de los requerimientos de este método aumentará la calidad de los datos obtenidos en los métodos de medición de contaminantes atmosféricos.
A.1.2 PROCEDIMIENTO
A.1.2.1 Determinación del sitio de muestreo
El sitio de muestreo debe estar localizado al menos a ocho diámetros después o dos diámetros antes de cualquier perturbación del flujo como un codo, una expansión o una contracción en la
chimenea o de llama visible. Si es necesario, una localización alternativa puede ser seleccionada en un sitio cuando menos mayor o igual a dos diámetros equivalentes después o mayor o igual a medio diámetros equivalentes antes de cualquier perturbación del flujo.
A.1.2.2 Determinación del número de puntos transversales
Para la medición de material particulado, cuando se cumple con los criterios de ocho y dos diámetros, el mínimo número de puntos transversales debe cumplir con: (1) doce, para chimeneas circulares o rectangulares con diámetros (o diámetros equivalentes) mayores a 61 cm (24 pulgadas); (2) ocho, para chimeneas circulares con diámetros entre 30 y 61 cm (12 y 24 pulgadas); y (3) nueve, para chimeneas rectangulares con diámetros equivalentes entre 30 y 61 cm (12 y 24 pulgadas).
Cuando no se cumple con los criterios de ocho y dos diámetros, el número mínimo de puntos transversales es determinado de la Figura 1-1. Antes de referirse a la Figura, sin embargo, se debe determinar la distancia del sitio de muestreo a las perturbaciones posteriores y anteriores más cercanas y dividir cada distancia por el diámetro de la chimenea o diámetro equivalente, para determinar la distancia en términos del numero de diámetros de la chimenea. Después determina de la Figura 1-1 el mínimo número de puntos transversales que corresponde a: (1) el número de diámetros antes, y (2) el número de diámetros después. Seleccione el mayor de los dos números mínimos de puntos transversales o un mayor valor de manera que para chimeneas circulares el número sea múltiplo de cuatro y para chimeneas rectangulares, el número sea uno de los que se muestra en la Tabla 1-1.
Elegir el sitio de muestreo de acuerdo a las recomendaciones de la Figura 1-1 y 1-2 que aparecen en el método. El sitio de muestreo debe ser, cuando menos, mayor o igual a 2 Diámetros equivalentes abajo (después) y mayor o igual a 0.5 Diámetros equivalentes arriba (antes), de cualquier disturbio (codo, contracción, expansión).
Cuando no se va a realizar la medición de material particulado, se debe seguir el mismo procedimiento que para la medición de material particulado, excepto que se debe utilizar la Figura 1-2 en lugar de la Figura 1-1.
A.1.2.3 Localización de puntos en chimeneas circulares
Se deben localizar los puntos transversales sobre dos diámetros perpendiculares, de acuerdo a la Tabla 1-2 y el ejemplo mostrado en la Figura 1-3. Cualquier ecuación que genere los mismos valores que los de la Tabla 1-2, deben ser usados en lugar de la Tabla 1-2.
Para la medición de material particulado, uno de los diámetros debe coincidir con el plano donde se espera obtener la variación más alta de la concentración, por ejemplo después de codos, un diámetro debe ser congruente con la dirección del codo. Este requerimiento se vuelve menos crítico a medida que aumenta la distancia a las perturbaciones, sin embargo, otras ubicaciones del diámetro se pueden emplear, sujetos a la aprobación de la autoridad ambiental de orden nacional.
Adicionalmente, para chimeneas elípticas con diámetros perpendiculares desiguales, se deben calcular puntos transversales separados y localizados a lo largo de cada diámetro. Para determinar el área transversal de la chimenea elíptica se debe usar la ecuación establecida en el método.
Para chimeneas con diámetros superiores a 61 cm (24 pulgadas), no se deben ubicar puntos transversales a menos de 2,5 cm (1 pulgada) de la pared de la chimenea; y para chimeneas con diámetros iguales o menores a 61 cm (24 pulgadas) no se deben ubicar puntos a menos de 1,3 cm (0.5 pulgadas) de la pared de la chimenea.
Cuando cualquier punto transversal en una chimenea con diámetro superior a 61 cm (24 pulgadas) esté a menos de 2,5 cm (1 pulgada) de las paredes de la chimenea, es necesario reubicar el punto a: (1) una distancia de 2,5 cm (1 pulgada) de la pared de la chimenea; o (2) una distancia igual al diámetro interno de la boquilla que se utilice, la que sea mayor. Estos puntos transversales deben ser los puntos transversales “ajustados”.
Cuando dos puntos transversales sucesivos se combinen para formar un solo punto transversal ajustado, se debe tratar el punto ajustado como dos puntos transversales separados para todos los efectos del muestreo.
El procedimiento anterior es aplicable a chimeneas con diámetros iguales o inferiores a 61 cm (24 pulgadas), con la diferencia que los puntos transversales “ajustados” deben ser reubicados de la pared de la chimenea a: (1) una distancia de 1,3 cm (0,5 pulgada) de la pared de la chimenea; o (2) una distancia igual al diámetro interno de la boquilla que se utilice, la que sea mayor.
A.1.2.4 Localización de puntos en chimeneas rectangulares
Se debe determinar el número de puntos transversales como se explicó anteriormente. De la Tabla 1-1 determine la configuración de la grilla. Divida la sección transversal de la chimenea en tantas áreas rectangulares elementales iguales como puntos transversales y localizar un punto transversal en el centroide de cada área igual de acuerdo al ejemplo de la Figura 1-4. Si se requiere incrementar el número de puntos transversales, por representatividad de los datos, se debe expandir el “mínimo número de puntos transversales” incrementando una fila o una columna ya que la matriz de puntos no tiene que ser balanceada.
A.1.2.5 Procedimiento para selección de sitios de muestreo alternativos
Esta alternativa aplica a las fuentes cuando los sitios de medición están a menos de dos diámetros de ducto equivalente después o a menos de medio diámetro de ducto equivalente antes de cualquier perturbación del flujo. La alternativa debe estar limitada a ductos con diámetro mayor a 61 cm (24 pulgadas) donde la obstrucción y los efectos de la pared sean mínimos.
A.2 MÉTODO 1A – DETERMINACIÓN DEL PUNTO Y VELOCIDAD DE MUESTREO PARA FUENTES ESTACIONARIAS CON DUCTOS O CHIMENEAS PEQUEÑOS
A.2.1 ALCANCE Y APLICACIÓN
Los requerimientos de este método deben ser considerados antes de la instalación de una nueva instalación donde se requiera la medición de emisiones, el no considerarlos puede requerir alteraciones subsecuentes a la chimenea o la desviación del procedimiento estándar, lo cual debe estar sujeto a la aprobación de la autoridad ambiental de orden nacional.
A.2.1.1 Parámetros medidos
El propósito de este método es suministrar una guía para la selección de los puntos de muestreo y los puntos transversales en los cuales se debe realizar el muestreo de los contaminantes se debe realizar para cumplir con la normatividad vigente.
A.2.1.2 Aplicabilidad
La aplicabilidad y principio de este método es idéntico al Método 1, excepto que su aplicabilidad está limitada a ductos o chimeneas. Este método es aplicable a corrientes de gas en ductos, chimeneas y tuberías de menos de 30 cm (12 pulgadas) de diámetro o 710 cm2 (113 pulgadas
cuadradas) en áreas transversales, pero iguales o mayores a 10 cm (4 pulgadas) de diámetro o 81 cm2 (12.57 pulgadas cuadradas) en áreas transversales. Este método no puede ser usado
cuando el flujo es ciclónico o en remolino. A.2.1.3 Objetivos de la calidad de los datos
El cumplimiento de los requerimientos de este método aumentará la calidad de los datos obtenidos en los métodos de medición de contaminantes atmosféricos.
A.2.2 PROCEDIMIENTO
A.2.2.1 Determinación del sitio de muestreo
Para la medición de material particulado, en flujos estables o inestables, se debe localizar el sitio preferiblemente al menos a ocho diámetros equivalentes de la chimenea o ducto después o diez diámetros equivalentes de la chimenea o ducto antes de cualquier perturbación del flujo como codos, expansiones o contracciones en la chimenea o de llama visible. Posteriormente, se debe localizar el sitio de medición de velocidad a ocho diámetros equivalentes del sitio de muestreo de material particulado (Ver Figura 1A-1). Si dichos sitios no están disponibles, se debe seleccionar un sitio de muestreo de material particulado alternativo al menos a dos diámetros equivalentes de la chimenea o ducto después y dos y medio diámetros equivalentes de la chimenea o ducto antes de cualquier perturbación del flujo. Posteriormente, se debe localizar el sitio de medición de velocidad a dos diámetros equivalentes abajo del sitio de muestreo de material particulado. Para medir material particulado cuando el flujo volumétrico en un ducto es constante con respecto al tiempo, se debe seguir el Método 1 con el muestro de material particulado y la medición de velocidad en el mismo sitio. Para demostrar que el flujo es constante (dentro del 10%) cuando se realiza el muestreo de material particulado, se deben realizar mediciones completas de velocidad transversal antes y después del muestreo de material particulado y calcular la desviación del flujo obtenido después del muestreo de material particulado con respecto al obtenido antes del muestreo de material particulado. El muestreo de material particulado es aceptable si la desviación no excede el 10%.
A.2.2.2 Determinación del número de puntos transversales
Para la medición de material particulado (flujo estable o instable), se debe usar la Figura 1-1 del Método 1 para determinar la ubicación del número de puntos transversales para usar tanto en la medición de velocidad como en el muestreo de material particulado. Antes de referirse a la Figura, sin embargo, es necesario determinar las distancias entre los puntos de medición de velocidad y de muestreo de material particulado y las perturbaciones posteriores y anteriores
más cercanas. Posteriormente, se debe dividir cada distancia por el diámetro de la chimenea o diámetro equivalente para expresar las distancias en términos del número de diámetros de ducto.
Después, se debe determinar el número de puntos transversales de la Figura 1-1 del Método 1 correspondientes a cada una de estas cuatro distancias. Se selecciona el mayor de los cuatro números de puntos transversales (o un número mayor) de manera que, para ductos circulares el número se un múltiplo de cuatro y para ductos rectangulares el número sea uno de los mostrados en la Tabla 1-1 del Método 1. Cuando el criterio de localización del diámetro de ducto óptimo se pueda satisfacer, el número mínimo de puntos transversales requeridos es ocho para ductos circulares y nueve para ductos rectangulares.
Para la medición de material particulado (flujo estable) o sólo mediciones de velocidad, se debe usar la figura 1-2 del Método 1 para determinar el número de puntos transversales, siguiendo el mismo procedimiento usado para el muestreo de material particulado descrito en el Método 1. Cuando el criterio de localización del diámetro de ducto óptimo se pueda satisfacer, el número mínimo de puntos transversales requeridos es ocho para ductos circulares y nueve para ductos rectangulares.
Cuando se emplea este método la velocidad del flujo se debe determinar empleando un tubo pitot estándar, para evitar posibles interferencias de bloqueo causado por la sonda del tren de muestreo manual o isocinético.
A.3 MÉTODO 2 – DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD Y TASA DE FLUJO VOLUMÉTRICA DE GASES EN CHIMENEA (TUBO PITOT TIPO S)
A.3.1 ALCANCE Y APLICACIÓN
Este método es aplicable a la determinación de la velocidad promedio y el flujo volumétrico de una corriente de gas. Este método no es aplicable a mediciones que no cumplen con los criterios del Método 1. Aunque el método no puede ser usado para la medición directa de flujo ciclónico o en remolino en corrientes de gas; el Método 1 muestra como determinar las condiciones de flujo ciclónico o en remolino. Cuando existen condiciones inaceptables, procedimientos alternativos, sujetos a la aprobación de la autoridad ambiental de orden nacional, pueden ser empleados para reproducir valores de flujo precisos. Ejemplos de dichos procedimientos alternativos incluyen: (1) instalar aletas direccionadoras; (2) calcular el flujo volumétrico total estequiométricamente; o (3) moverse a otro sitio de medición donde el flujo sea aceptable.
A.3.1.1 Objetivos de la calidad de los datos
El cumplimiento de los requerimientos de este método aumentará la calidad de los datos obtenidos en los métodos de medición de contaminantes atmosféricos.
A.3.2 PROCEDIMIENTO
Se debe configurar el tren de medición como lo indica la Figura 2-1. Tubos capilares o tanques instalados entre el manómetro y el tubo pitot pueden ser usados para amortiguar las fluctuaciones de presión. Es recomendable, pero no requerido, efectuar una prueba de fugas previa, de la siguiente manera: (1) Se debe soplar a través del orificio de impacto del pitot hasta
que se registre una cabeza de velocidad en el manómetro de por lo menos 7,6 cm (3 pulgadas) de agua, posteriormente, se debe cerrar el orificio de impacto. La presión debe permanecer estable por lo menos durante 15 segundos; (2) se debe realizar lo mismo para el lado de presión estática, con la excepción de que se realiza succión para obtener un mínimo de 7,6 cm (3 pulgadas). Se pueden utilizar otros procedimientos para probar fugas, sujetos a la aprobación de la autoridad ambiental de orden nacional.
Se debe nivelar y poner en cero el manómetro. Teniendo en cuenta que pueden ocurrir cambios en el nivel del manómetro y en el cero debido a vibraciones y cambios en la temperatura, se deben realizar chequeos periódicos durante las mediciones transversales (al menos uno por hora). Se debe registrar toda la información necesaria en un formato similar al mostrado en la Figura 2-6.
Se debe medir la cabeza de velocidad y temperatura en cada punto transversal especificado por el Método 1. Se debe asegurar que se está utilizando la escala adecuada de presión diferencial para los valores de diferencia de presión encontrados. Si es necesario cambiar a una escala más sensible se debe hacer y luego volver a realizar las lecturas de diferencia de presión y temperatura en cada punto transversal. Se debe realizar una prueba de fugas posterior (obligatorio), como se describió anteriormente, para validar el muestreo.
Se debe medir la presión estática en la chimenea, generalmente una lectura es adecuada. Se debe determinar la presión atmosférica.
Se debe determinar el peso molecular del gas en la chimenea, base seca. Para procesos de combustión o procesos que emiten esencialmente CO2, O2, CO y N2, se debe emplear el Método
3. Para procesos que emiten esencialmente aire, no se requiere realizar un análisis; se debe usar un peso molecular de 29, usando base seca. Para otros procesos, se deben emplear otros métodos, sujetos a la aprobación de la autoridad ambiental de orden nacional.
Se debe obtener el contenido de humedad del gas en la chimenea empleando el Método 4 (método de referencia o equivalente) o el Método 5.
Se debe determinar el área transversal de la chimenea o ducto en el sitio de muestreo. Cuando sea posible, se debe medir físicamente las dimensiones de la chimenea, en lugar de usar planos de diseño. No se debe asumir que los diámetros de la chimenea son iguales. Se debe medir cada distancia diametral para verificar sus dimensiones.
A.3.3 EQUIPOS Y MATERIALES
La elaboración de una medición directa es un proceso que requiere que los equipos y materiales recomendados se encuentren debidamente calibrados y sean los adecuados para cada uno de los contaminantes que se requieren medir. En este sentido, en la Tabla A1 se hace una descripción de los equipos y materiales que se requieren el método empleado en la evaluación de contaminantes.
Tabla A1. Especificaciones de los elementos requeridos en el método Elementos
requeridos Especificaciones de los elementos requeridos
Tubo de Pitot Tipo S De metal (acero inoxidable). Se recomienda que el diámetro externo sea entre 0,48 y 0,95cm (3/16 y 3/8 pulgadas). Las distancias desde la base
Elementos
requeridos Especificaciones de los elementos requeridos
hasta el plano de la cara deben ser las mismas (distancias PA y PB); se
recomienda que estas distancias estén entre 1.05-1.5 veces el diámetro externo. Figuras 2-1, 2-2, 2-2b y 2-3
Medidor de Presión Diferencial
Se utiliza un manómetro inclinado u otro dispositivo equivalente. Muchos trenes de muestreo están equipados con un manómetro de 10 pulgadas de columna de agua, con divisiones de 0,01 pulgadas en la escala inclinada cuyo rango es 0 a 1pulgadas, y divisiones de 0,1 pulgadas de H2O en la escala vertical cuyo rango es 1 a 10 pulgadas*.
Sensor de
Temperatura
Termopar, termómetro de bulbo líquido, termómetro bimetálico, termómetro de mercurio en vidrio, u otro medidor capaz de medir la temperatura dentro del 1,5% de la temperatura absoluta de la chimenea Barómetro Se puede utilizar un barómetro de mercurio, aneroide, u otro capaz de
medir la presión atmosférica dentro de 2,5 mm Hg (0,1 pulgadas Hg). *Este tipo de manómetro (u otro medidor de sensibilidad equivalente) es satisfactorio para la medición de valores de ∆p tan bajos como 1.3 mm (0.05 pulgadas.) H2O. Sin embargo, se deberá utilizar un manómetro diferencial de mayor sensibilidad si se encuentra alguno de los siguientes casos: (a) el promedio aritmético de todas las lecturas de ∆p en los puntos transversales de la chimenea son menores que 1.3-mm (0.05 pulgadas.) H2O; (b) para travesías de 12 o más puntos, donde más del 10% de las lecturas ∆p individuales están por debajo de 1.3 mm (0.05 pulgadas.) H2O; (c) para travesías menores de 12 puntos, donde más de una lectura de ∆p esté por debajo de 1.3 mm (0.05 pulgadas.) H2O.
A.4 MÉTODO 2C – DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD Y TASA DE FLUJO VOLUMÉTRICA DEL GAS ES DUCTOS O CHIMENEAS PEQUEÑAS (TUBO PITOT ESTÁNDAR)
A.4.1 ALCANCE Y APLICACIÓN
Este método es aplicable a la determinación de la velocidad promedio y el flujo volumétrico de una corriente de gas en ductos o chimeneas pequeñas. Los límites en la aplicabilidad de este método son idénticos a los establecidos en el Método 2, excepto que este método está limitado a chimeneas o ductos de fuentes estacionarias menores a 30 cm (12 pulgadas) de diámetro o 710 cm2 (113 pulgadas cuadradas) de área transversal, pero mayor que 10 cm (4 pulgadas) de
diámetro o 81 cm2 (12.57 pulgadas cuadradas) de área transversal.
A.4.1.1 Objetivos de la calidad de los datos
El cumplimiento de los requerimientos de este método aumentará la calidad de los datos obtenidos en los métodos de medición de contaminantes atmosféricos.
A.4.2 PROCEDIMIENTO
Se deben realizar los procedimientos generales del método 2, excepto que la realización de las mediciones se deben realizar en los puntos transversales especificados en el Método 1A. Los orificios de impacto y presión estática del tubo pitot estándar son susceptibles de taponarse en corrientes de gas con alto contenido de material particulado. Por tal razón, se deben realizar