11/02/2011
Jesús Ramón Martínez y Carlos Fernández
SEMINARIO CTL
SERVICIOS DE LAS ECMCA’s PARA EL DESARROLLO MEDIOAMBIENTAL DE LAS EMPRESAS
PARQUE TECNOLÓGICO DE PATERNA
CALIBRACIÓN DE LOS SITEMAS AUTOMÁTICOS DE MEDIDA (SAM)
Control de emisiones atmosféricas
Aseguramiento de la Calidad en Sistemas Autom
Aseguramiento de la Calidad en Sistemas Automááticos de Medida UNEticos de Medida UNE--EN 14181EN 14181
Aspectos a considerar para la preparación de los trabajos
Tipo de instalación y normativa que le aplica
► Instalaciones que les aplica el Real Decreto 653/ 2003 de incineración
► Instalaciones que les aplica el Real Decreto 430/ 2004 de grandes instalaciones de combustión y la ITC/1389/2008 que regula los procedimientos de determinación de emisiones.
► Instalaciones que les aplica la Ley 16/ 2002 IPPC. Autorizaciones Ambientales Integradas
► Instrucciones técnicas específicas de SAM de las Administraciones Ambientales. Ejemplos: Cataluña, País Vasco, Galicia, Comunidad de Madrid, Extremadura
► Periodicidad: NGC2, cada 3-4 años, EAS, anualmente. Posibles otras periodicidades establecidas en IT,s CCAA para instalaciones fuera de la aplicación de la Normativa indicada anteriormente
Tipos de prueba a realizar por Laboratorio Acreditado
z NGC2
z EAS
Aspectos a considerar para la preparación de los trabajos
Entidades que deben de realizar los ensayos derivados del NGC2 y EAS
► La Norma UNE EN 14181 establece que lo han de realizar laboratorios acreditados por la Norma UNE EN ISO/ IEC 17025
► La acreditación que otorga ENAC lo divide en dos partes:
z 1ª Parte. Sistemas Automáticos de Medida: define el producto a ensayar (SAM), el ensayo (determinación de la función de calibración y ensayo de variabilidad (NGC2) y EAS) en base a los parámetros definidos en el alcance (los que haya evaluado ENAC en función de la
solicitud de alcance de la entidad), y Norma o procedimiento de ensayo (Normas 14181, 13284-2)
z 2ª Parte. Emisiones atmosféricas en fuentes atmosféricas ins situ+análitcas posteriores):
ensayos de emisiones atmosféricas de fuentes estacionaria: donde se define producto a ensayar, ensayo y norma de ensayo. En el ensayo se define rango de medida validado
z Los parámetros que actualmente se acreditan son: partículas, SO2, COT, HCl, NOx, CO, HF.
Ejemplo alcance acreditación
PARTE B: SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE MEDIDA Categoría 0 (Ensayos en el laboratorio permanente)
Ejemplo alcance acreditación
PARTE C: EMISIONES ATMOSFÉRICAS DE FUENTES ESTACIONARIAS Categoría 0 (Ensayos en el laboratorio permanente)
Ejemplo alcance acreditación
Categoría I (Ensayos "in Situ")
Conceptos a considerar. Norma UNE EN 14181
Algunas definiciones
► Función de calibración: relación entre los valores del MRP y el SAM
► SAM extractivo: SAM que tiene la unidad de detección separada físicamente de la corriente de gas
► SAM no extractivo: que tiene la unidad de detección en la corriente de gas o en la parte de ella
► MRP: método de referencia patrón. Es el método normalizado para definir una característica de calidad del aire
► Variabilidad: desviación típica de las diferencias de medidas entre el MRP y el SAM
► Desviación típica: raíz cuadrada positiva del sumatorio al cuadrado de las diferencias entre cada valor obtenido y la media aritmética dividido por el número de mediciones menos 1
► Niveles de garantía de calidad (NGC1, NGC2, NGC3), que cubren el SAM en su aptitud para su función de medida (fabricante), la validación del SAM después de su instalación (labo. Acred.) y el control del SAM durante su operación en funcionamiento en la planta
► EAS: se evalúa que el SAM sigue funcionando correctamente tanto a nivel funcional como que la función de calibración y variabilidad sigue siendo válida
Conceptos a considerar. Norma UNE EN 14181
Métodos MRP
► El laboratorio de ensayo debe de utilizar Normas Europeas para la realización de las mediciones en paralelo con el fin de calibrar y validar el SAM. Las Normas que se utilizan son:
UNE EN 14790: 2006 Determinación de la humedad relativa en emisión
UNE ISO 15713: 2007 Determinación de la emisión másica de HF por cromatografía iónica
UNE EN 1911-1-2-3: 1998 Determinación de la emisión másia de HCl por cromatografía iónica
UNE EN 13284-2:2002 Determinación de la emisión másica de partículas por gravimetría
UNE EN 14792: 2006 Determinación de la emisión másica de NOx. Método:
quimioluminiscencia
Determinación de la emisión másica de COT, por FID
UNE EN 14791:2006 Determinación de la emisión másica de SO2 por cromatografía iónica
UNE EN 14789:2006 Determinación de O2 por paramagnetismo
UNE EN 12619:2000 UNE EN 13526:2002 UNE EN 15058: 2007
Determinación de la emisión másica de monóxido de carbono. Método:
infrarrojo no dispersivo
Importante: En el alcance de acreditación acreditado por ENAC se define el rango de medida de cada uno de estos MRP,s.
Aspectos a considerar para la preparación de los trabajos
Tipo de analizadores, focos emisores, procesos, límites legales
►
Número focos emisores afectados
►
SAM,s a calibrar en cada foco: tipo de SAM, elementos contaminantes, periféricos, NGC1, gases patrones
►
Procesos asociados y sus características: régimen de funcionamiento, posibilidad de variar el régimen de funcionamiento, valores de emisión
asociados a las diferentes fases, VLE de cada parámetro, rango de medida a
calibrar.
Partes implicadas
Realización reunión inicial planificación Equipo técnico del laboratorio de ensayo (SAM extract, en NGC2 y EAS):
►Cualificado en cada uno de los ensayos a realizar (métodos MRP)
►Realización de la función de calibración
►ensayos de variabilidad (NGC2)
►ensayos anuales de seguimiento (EAS)
►La planta
►La empresa instaladora / mantenedora de la SAM
►Laboratorio acreditado encargado del NGC2 / EAS
► Obtención de la documentación a revisar y/o verificar: Manuales SAM, plano SAM, mantenimiento SAM, documentación NGC3. procedimientos del sistema de gestión:
mantenimiento, calibración, formación interna, calibraciones botellas gas patrón
► Obtención registros: sistema tratamiento datos, formación, NGC3, incidencias reparación y mantenimiento
► Revisión estado de los focos emisores y situación de los puntos de medida y SAM
► Revisión de la AAI o Legislación aplicable. Valores VLE a cumplir para cada parámetro y foco emisor
► Revisión de los NGC1 de cada SAM.
► Planificación de los trabajos de campo. Planificación de las medidas MRP. Rango de valores de emisión que se pueden obtener para ampliar el rango a calibrar del SAM, variando las condiciones de operatividad del proceso de la planta asociado al foco
► Planificación de las pruebas de funcionalidad de los SAM. Aconsejable realizar antes estas pruebas que las medidas en paralelo.
Planificación de los trabajos. Aspectos a tener en cuenta
Linealidad
(todos los SAM, solo en EAS) 7
Verificación de cero y rango (todos los SAM,
NGC2 y EAS) 6
Ensayo de fugas (SAM extract., NGC2 y EAS)
5
Utilidad (todos los SAM y para NGC2 y EAS)
4
Documentación y registros (todos lo SAM , para NGC2 y EAS)
3 Sistema de muestreo
(SAM extract, en NGC2 y EAS)
2 Alineamiento y limpieza
(solo en SAM no extrac, en NGC2 y EAS)
1
Pruebas de funcionalidad
Esquema pruebas de funcionalidad Norma UNE EN 14181
Medidas en paralelo (caso del NGC2). Alcance:
Mediciones:las mediciones se realizarán a lo largo de una jornada, realizando un total de 5 por jornada según planificación prevista.
Equipos y personal: el laboratorio de ensayo debe de aportar los equipos necesarios para realizar las medias en paralelo según la Norma Europea que corresponda. Los equipos deben de cumplir además: estar calibrado al menos en el rango validado, debe de estar correctamente mantenido, identificado, y debe de verificarse antes y después de cada medida. El personal debe de estar cualificado para los ensayos a realizar
Medidas SAM: se debe de recopilar el registro de las medidas obtenidas por el SAM dentro de cada periodo de medida MRP realizada.
Mediciones preliminares: se debe de determinar la humedad de los gases, perfil de velocidades, test de fugas del equipo a utilizar, verificaciones del equipo (gas patrón de referencia), etc.
Instalación de los equipos y verificaciones: los equipos deben de instalarse en la plataforma de medida del foco, en el plano mas cercano posible a la ubicación de los SAM, y en los puntos de muestreo correspondientes.
Estos equipos deben de tener en cuenta las características de los gases de emisión (temperatura de gases, diámetro chimenea, velocidad de los gases, etc)
Verificación de las condiciones de proceso: Antes del inicio de la serie de medidas (en total 15, 5 diarias) debe de verificarse las condiciones de proceso pactadas en la reunión previa. Se debe de recopilar los registros del proceso que demuestren las condiciones
Mediciones en paralelo
z Evaluación de los datos (caso del NGC2). Alcance:
z Sistema de tratamiento de datos de cada SAM: las comprobaciones a realizar son:
registro en continuo de datos en bruto, si estos valores se transforman en valores calibrados mediante la función de calibración, que se normalicen los valores a
condiciones normales y O2 de referencia, si se resta el % del intervalo de confianza, si se calculan las medias horarias, las medias diarias o cualquier otro intervalo que le aplique a la instalación, si se validan correctamente estas medias, si se registran los valores de cero y span periódicamente, etc.
z Análisis de las muestras: para aquellos ensayos que tengan una muestra de medida, deberá de analizarse en laboratorio de análisis acreditado. El análisis debe de
realizarse con el mismo método MRP que el utilizado en la medida en chimenea.
z Tratamiento de los datos: Con los datos de los SAM y los valores medios de cada medida del MRP (en total un mínimo de 15) se realiza la comparación entre ellos. A continuación se normalizan los valores MRP a T, P, gas seco y % O2 que aplique. Se determina la función de calibración y con esta fórmula se determinan los valores
calibrados del SAM. Estos se pasan a condiciones normales. Se determina el rango de calibración. Finalmente se determina el ensayo de variabilidad que determina si es
correcto la desviación típica de las diferencias entre los valores calibrados del MRP y del SAM.
Trabajo de gabinete Trabajo de gabinete Tratamiento de datos
Informe NGC2
z Informe NGC2. Alcance:
z Contenido informe NGC2: El informe a realizar por el laboratorio debe de contener como mínimo las indicado en el apartado 6.8 de la Norma UNE EN 14181 o la indicada por la
Administración Autonómica si así lo establece. En cada expediente debe contener además: hojas de registro de campo, hojas de registro de la planta (condiciones de proceso, registros SAM, etc), los equipos usados, personal, horarios, planos, etc. El contenido de cada informe de ensayo debe de contener la información
indicada en cada norma Europea empleada.
z RESUMEN CONTENIDO:
z Descripción de la planta, puntos de emisión y muestreo
z Descripción de las condiciones operativas de la planta durante las medidas
z Personal técnico laboratorio ensayo que haya participado
z Descripción de los SAM calibrados.
Descripción de los MRP usados (rango, incertidumbre, principio, norma CEN, etc
z Fechas y horas de las medidas en paralelo
z Resultados: tabla medidas MRP/SAM, función de calibración, rango de calibración, ensayo variabilidad, etc
z Cualquier desviación a la norma o incidencia
z Anexos: planos, informes de ensayo, etc.
Trabajos de gabinete Trabajos de gabinete
z ALCANCE:
z Pruebas de funcionalidad: las indicadas anteriormente
z Medidas en paralelo: se realizarán un total de 5 para cada parámetro. La finalidad es demostrar que sigue
siendo válida la función de calibración del NGC2
z Evaluación de datos: se sigue el proceso del NGC2, calculando el
ensayo de variabilidad de las medidas obtenidas mediante la fórmula de
calibración del NGC2.
z Informe EAS. El contenido mínimo debe de ser el indicado en el apartado 8.6 de la Norma UNE EN 14181 o el pueda estar establecido por la
Administración.
z RESUMEN CONTENIDO INFORME:
z Descripción de la planta y localización muestreo
z Descripción del SAM y el MRP usado
z Fecha y horarios de las medidas con MRP
z Resultados de MRP y SAM tabulados
z Ensayo de variabilidad
z Cualquier desviación a la Norma o incidencia
z Anexos: planos, registros procesos, SAM, informes ensayos MRP.
Ensayo Anual de Seguimiento (EAS) Ensayo Anual de Seguimiento (EAS)
Aspectos a tener en cuenta:
z
Importancia de los trabajos a realizar: estamos hablando de determinar las funciones de calibración que permiten dar un valor de emisión en continuo calibrado
z
Es fundamental que los trabajos sean realizados por entidades acreditadas.
Es garantía de calidad de los trabajos a realizar
z
Es muy importante la implicación de la Administración para verificar la calidad de los trabajos realizados, estableciendo si es necesario,
sistemáticas de realización de los mismos.
z
Por parte de las actividades es muy importante verificar periódicamente la calidad de los SAM, siguiendo el calendario previsto tanto para el NGC3 como para los EAS.
z
Las instalaciones deben de verificar la validez de la función de calibración en las situaciones de: reparación SAM, cambio de combustibles o de
sistemas de depuración, cuando los valores de emisión estén sistemáticamente fuera del rango calibrado del SAM, etc.
Conclusiones Conclusiones
CALIBRACIÓN DE LOS SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE MEDIDA (SAM)
Carlos Fernández Sala
MEDICIÓN EN CONTINUO DE EMISIONES
► Legislación en el marco de la Unión Europea (UE)
z Directiva 2000/76/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 04 de diciembre de 2000 relativa a la incineración de residuos.
z Directiva 2001/80/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 23 de octubre de 2001 sobre limitación de emisiones a la atmósfera de determinados agentes contaminantes procedentes de grandes instalaciones de combustión.
► Legislación en España
z Real Decreto 653/2003 que transpone la Directiva 2000/76/CE.
z Real Decreto 430/2004 que transpone la Directiva 2001/80/CE.
z Ley 16/2002 de prevención y control integrados de la contaminación.
z Legislación propia de las diferentes Comunidades Autónomas Españolas.
NORMATIVA DE CALIBRACIÓN
►
Instalaciones de Incineración y Coincineración de residuos y las GIC están obligadas a disponer de sistemas automáticos de medida de emisiones y asegurar su calidad con los métodos CEN (Comité
Europeo de Normalización) más modernos disponibles:
z
UNE-EN 14181.
z
UNE-EN 13284-2.
z
UNE-EN 14884
►
Otras instalaciones en España están obligadas a disponer de sistemas automáticos de medida de emisiones y asegurar su calidad según las AAI y las Comunidades Autónomas:
z
Instrucciones Técnicas de las Comunidades Autónomas.
NORMA UNE-EN 14181
EAS
CONCLUSIÓN: SALTO DE CALIDAD RESPECTO A NORMAS DE CALIBRACIÓN ANTERIORES
CONCLUSIÓN: SALTO DE CALIDAD RESPECTO A NORMAS DE CALIBRACIÓN ANTERIORES
NGC3 NGC2
►Verificación de la calibración vigente y auditoría de calidad.
►Realizado por Laboratorio de ensayo EN ISO/IEC 17025 (Nosotros)
►Requerido anualmente
►Control de la calidad en curso.
►Obligatorio para el operador de planta.
►Realizado por el operador de planta.
►Calibración del SAM.
►Realizado por Laboratorio de ensayo EN ISO/IEC 17025 (Nosotros)
►Requerido cada 3 o 4 años según la legislación aplicable.
NGC1
►Homologación del modelo a instalar.
►Realizado por Laboratorio de calibración acreditado (No nosotros).
►Obligatorio para el fabricante y el propietario de la instalación.
►Estructura por niveles de garantía de calidad:
Descripción pruebas de funcionalidad Norma UNE EN 14181
Verificación calidad ambiental. Equipos, seguridad y acceso a los SAM y puntos medida, sala de control, ubicación de las botellas de gas patrón, etc.
Utilidad (todos los SAM y para NGC2 y EAS)
Se verifica que existe, es correcta y se localiza fácilmente la siguiente documentación. Plano SAM, manuales, informes servicio, NGC3, procedimientos de gestión (calibración, mantenimiento, reparación, formación, etc.), registros de formación, programas de mantenimiento, etc.
Documentación y registros (todos lo SAM, para NGC2 y EAS)
Se revisa sistema de muestreo. Sonda, sistemas
acondicionamiento gas, bombas, conexiones, líneas de muestreo, suministro energía, filtros,
Sistema de muestreo (SAM extract, en NGC2 y EAS)
Se realiza inspección visual. La referencia a seguir son los manuales de los SAM,s. Alcance: verificación interna analizador, limpieza, sistema óptico, alineamiento sistema medida, etc.
Alineamiento y limpieza (solo en SAM no extrac, en NGC2 y EAS)
Descripción pruebas de funcionalidad Norma UNE EN 14181
Se suele emplear gas de composición lo mas parecido al realizado en el NGC1.
Interferencias (para todos los SAM y solo en EAS)
Se utilizan para cada parámetro 5 concentraciones (0, 20%, 40%, 60%, 80% del rango de 2 veces el límite de emisión). Se realizan en cada concentración tres lecturas separadas al menos 4 veces el tiempo de resp.
Linealidad (todos los SAM, solo en EAS)
Con botellas de referencia de la instalación se verifica las lecturas equipos.
Verificación de cero y rango (todos los SAM, NGC2 y EAS)
Se realiza en todo el sistema de muestreo, interviniendo la empresa mantenedora o persona especializada.
Ensayo de fugas (SAM extract., NGC2 y EAS)
Se comprueba introduciendo gas de referencia de concentración conocida. El tiempo necesario para llegar al valor de referencia no debe de superar al que se indica en el NGC1.
Tiempo de respuesta (para todos los SAM, NGC2 y EAS)
Se audita el NGC3 que la planta debe de haber realizado según la Norma y con la periodicidad indicada en la Reglamentación.
Deriva de cero y rango (todos los SAM, solo EAS)
PROBLEMÁTICAS MÁS COMUNES-1
►
Incremento en la complejidad del control de calidad de los SAM
z
Equipos homologados NGC1
z
Necesidad de Laboratorios UNE-EN ISO/IEC 17025
z
Control de la calidad por parte del operador de planta (NGC3, rango
calibrado, tratamiento de datos)
PROBLEMÁTICAS MÁS COMUNES-2
►
Se presentan situaciones no cubiertas o suficientemente cubiertas por la norma
z
Obtener una función de calibración representativa para situaciones de
“punto de acumulación”.
z
Uso de patrones para orientar la función de calibración
z
Rango calibrado útil para una instalación
z
Nº de medidas a realizar
PROBLEMÁTICAS MÁS COMUNES-3
►
Falta de criterios claros en algunos aspectos
z
Procedimiento de control de la deriva NGC3 (cálculo Ssam)
z
Auditoría del sistema de tratamiento de datos
z
