Informe de Resultados
del Ensayo de Auditoría
Anual de Material
Particulado
Unidad Ventanas 4, Central Termoeléctrica Campiche S.A
30 de Octubre 2018
A01-IREA-V4-004
INDICE DE CONTENIDOS
1. RESUMEN ... 4
2. INTRODUCCIOn ... 9
2.1 Antecedentes generales ... 9
2.2 Proceso y emisiones generadas ... 10
3 Metodologías propuesta para ensayos de auditoría ... 13
3.1 Descripción de la metodología... 13
3.2 Propuesta de ensayos de auditoría ... 13
3.3 Condiciones operacionales de ensayos de auditoría ... 14
4 RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE AUDITORÍA ... 14
4.1 Ensayo de Auditoría de Correlación de Respuesta ... 15
4.2 Nueva Curva de Correlación... 21
5 CONCLUSIONES ... 25
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1. Componentes sometidos a ensayos de auditorías ... 4Tabla 2. 1er criterio ACR MP ... 5
Tabla 3. 2do criterio ACR MP ... 6
Tabla 4. Características de la Fuente de emisión de la Unidad 4. ... 10
Tabla 5. Ensayos de auditoría realizados en la Unidad V4 ... 13
Tabla 6. Programación ensayos Unidad Ventanas 4 ... 14
Tabla 7. Carga Operacional Ensayos ... 14
Tabla 8. Niveles de Spiking ... 15
Tabla 9. Criterio Nº1 Auditoría de Correlación de Respuesta ... 18
Tabla 10. Criterio Nº2 Auditoría de Respuesta Relativa ... 18
Tabla 11. Series Pareadas Curva de Correlación Vigente ... 21
Tabla 12. Series Pareadas ACR ... 22
Tabla 13. Resumen de resultados de ensayo de CC y ACR para MP. ... 23
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura 1. 3er Criterio ACR MP ... 6 Figura 2. Criterio Nº3 Auditoría de Correlación de Respuesta ... 19 Figura 3. Curva de Correlación Obtenida... 23
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo A Planos CEMS Anexo B Informes ETFA
Anexo C Condiciones Operacionales Anexo D Registros CEMS
Anexo E Planillas de calculo Anexo F Programación Ensayos Anexo G Curva de correlación
1. RESUMEN
Con el objetivo de dar cumplimiento a la Resolución N°583/2014 de la Superintendencia del Medio Ambiente (en adelante SMA), que establece el Anexo III del “Protocolo para Validación de Sistemas de Monitoreo Continuo de Emisiones (CEMS) en Centrales Termoeléctricas” (en adelante Anexo III del Protocolo), sobre Aseguramiento de Calidad, Reporte de Datos, Auditorías y Revalidaciones, durante los días 8 al 12 de Octubre del año 2018, se realizó el ensayo de Auditoría de Correlación de Respuesta (en adelante ACR) para Material Particulado (en adelante MP) al CEMS de la Unidad 4 de la Central Termoeléctrica Campiche, propiedad de Aes Gener S.A. Esto, para dar cumplimiento a lo indicado en la resolución N° 678 del 07 de junio de 2018.
La aplicación del método de referencia para material particulado ha sido responsabilidad de la empresa AXIS AMBIENTAL Spa. La confección y posterior presentación de este informe en dependencias de la SMA, ha sido responsabilidad de la empresa PROSAMB Spa.
A continuación, se presenta la siguiente tabla donde se visualizan los componentes que han sido sometidos a los ensayos de auditorías respectivos:
Tabla 1. Componentes sometidos a ensayos de auditorías
Componente Marca Modelo Principio de
funcionamiento N° de serie
Rango Medición Sonda toma
muestra M&C SP2000HC --- 23647/2071565 Hasta 900°C
Acondicionador
de muestra M&C EC-L
Extracción de humedad 100057324 Rango enfriamiento entre 0 y 3°C Convertidor NO2/NO - - - - - Analizador de
gases ABB AO2020
NDIR General: 0030D61388E5 URAS 26: 3.363762.6 Sensor O2: 3.363762.6 NOx: 0-600 ppm SO2: 0-300 ppm CO2: 0%-20% Celda electroquímica O2: 0-25%
Componente Marca Modelo Principio de
funcionamiento N° de serie
Rango Medición Monitor
Flujo Sick FLOWSIC100 PR
Presión
diferencial 11098609 0-60 m/s
Monitor
MP SICK Dusthunter SB100
Dispersión de
luz hacia atrás 13258502 0-100 SL
DAHS INERCO SADMA --- --- ---
*En esta ocasión solo se sometió a auditoría el parámetro material particulado
Luego, a continuación, se presenta un resumen de los resultados obtenidos en terreno mediante la ejecución de los ensayos de auditoría respectivos:
Tabla 2. 1er criterio ACR MP
Número de Corrida Máxima Respuesta CEMS MP Curva de correlación vigente (SL) Respuesta CEMS ACR Corridas (SL)
¿Respuesta CEMS MP durante ACR es menor al máximo de respuesta CEMS MP de curva de correlación
vigente? Aprueba Criterio 1 1 36,91 3,86 SI NO 2 3,88 SI 3 28,26 SI 4 41,40 NO 5 51,92 NO 6 57,91 NO 7 60,34 NO 8 48,58 NO 9 35,10 SI 10 26,96 SI 11 21,35 SI 12 22,13 SI 13 51,72 NO 14 4,33 SI 15 3,92 SI 16 4,22 SI
Tabla 3. 2do criterio ACR MP Número de Corrida Rango de respuestas Curva de correlación vigente (SL) CEMS MP Respuesta CEMS ACR Corridas (SL)
¿Respuesta CEMS MP durante ACR está dentro del rango de respuestas de
CEMS MP durante la curva de correlación vigente? Aprueba Criterio 2 1 0-36,91 3,86 SI NO 2 3,88 SI 3 28,26 SI 4 41,40 NO 5 51,92 NO 6 57,91 NO 7 60,34 NO 8 48,58 NO 9 35,10 SI 10 26,96 SI 11 21,35 SI 12 22,13 SI 13 51,72 NO 14 4,33 SI 15 3,92 SI 16 4,22 SI
En la siguiente figura se presenta un resumen del 3er criterio del ensayo de ACR de MP:
Se puede visualizar que de los 15 pares de datos (considerando el mínimo de 12 corridas validas), 10 se encuentran dentro del ±25% del estándar de emisión respecto a la última curva de correlación realizada en la Fuente estudiada, lo que indica que el 3er criterio del ensayo ACR es aprobado, ya que se necesita el 75% de los pares de puntos dentro del área descrita.
No obstante para que el ensayo apruebe se necesita que los 3 criterios sean aprobados, por lo tanto la Auditoría de Correlación de Respuesta es reprobada.
A pesar de no aprobar la auditoría, el Anexo III del Protocolo permite la realización de 2 pasos adicionales en caso que la ACR no cumpla. Estos son:
Combinar los datos de la curva de correlación vigente con los datos de la ACR y obtener una nueva curva de correlación en caso que cumpla con los criterios solicitados en el documento Performance Specification 11 (en adelante PS-11) de la EPA.
Si lo anterior no resulta exitoso, se puede realizar una nueva curva de correlación con los datos de la ACR, reemplazando a la CC vigente, siempre y cuando apruebe los criterios descritos en el PS-11.
Se procedió a realizar el análisis de datos respectivos, obteniendo como resultado una nueva curva de correlación que cumple con los criterios descritos en el PS-11, la cual será ingresada en el sistema DAHS producto de la combinación de los datos de la CC vigente y ACR.
La nueva curva de correlación corresponde a la ecuación:
𝑦 = −𝟎, 𝟎𝟎𝟏𝟓𝟖𝒙
𝟐+ 𝟎, 𝟑𝟒𝟔𝒙 + 𝟐, 𝟖𝟑𝟔
Realizado por Revisado por
Hernaldo Leyton B Víctor Maldonado Ingeniero de Proyecto Gerente Operaciones
2. INTRODUCCION
2.1 Antecedentes generales
La Central Termoeléctrica Ventanas posee cuatro unidades de generación eléctrica. Las Unidades V1, V2, V4 y V4. Estas Fuentes se encuentran ubicadas en la V Región de Chile, Provincia de Valparaíso, Comuna de Puchuncaví, en la calle Camino costero s/n. En la Unidad 4 se produce energía eléctrica con una capacidad de 270 MW. Esta Unidad posee una tecnología de abatimiento con filtros de manga de alta eficiencia para el abatimiento del MP, Desulfurizador del tipo semi seco a base de cal para el abatimiento del SO2 (definición equivalente a FGD, flue gas desulfurization, por sus siglas en inglés) y quemadores Low-NOx para bajar la producción de NOx.
El proceso de generación eléctrica se inicia con la alimentación del carbón bituminoso, el que es pulverizado y combustionado en el hogar del generador de vapor (caldera), produciendo vapor de agua.
El vapor generado es transportado a la turbina de vapor, el que produce el giro de ésta transformando la energía mecánica en energía eléctrica en el generador, la cual es enviada a la red de transporte y distribución eléctrica.
El combustible principal de operación de la fuente que alimenta la Unidad 4 corresponde a carbón bituminoso y para el encendido petróleo diésel.
Tabla 4.Características de la Fuente de emisión de la Unidad 4.
Nombre de la Fuente / modelo Caldera Unidad 4 / DOOSAN Heavy industries & construction Co.
Número de Registro de Calderas SS Viña – 10/2012 de la SEREMI de Salud de Viña del Mar Ubicación Georreferenciada UTM Norte 6.373.613
Sur 267.414 Emisión de gases a la atmósfera SO
2, NOX, MP y CO2
Características principales de la chimenea
Altura Chimenea
95 m
Diámetro interno de chimenea 4,7 m
Velocidad de los gases
18 m/s Temperatura de los gases
81 °C Flujo Vapor 764,18 t/h Presión de operación 165,3 kg/cm2 Consumo de Carbón 120 ton/hora Combustibles utilizados Carbón bituminoso, Carbón Sub bituminoso y Petróleo
Diésel
Medidas correctoras empleadas para disminución de niveles de emisión de contaminantes
* Filtros de Manga de alta eficiencia para disminución de material particulado emitido.
* Desulfurizador semi-seco para el abatimiento de SO2.
* Quemadores para baja producción de NOx
En el Anexo A es posible encontrar información adicional de la fuente, tales como los planos de la chimenea de la unidad estudiada con sus vistas, principal, lateral y superior, donde se puede ver el detalle de los puertos de muestreo para realizar mediciones isocinéticas.
2.2 Proceso y emisiones generadas
En el proceso de generación de energía eléctrica se combustiona carbón generando un flujo de gases que se generan en el hogar de la caldera, donde se extrae la mayor parte del calor, produciendo vapor de agua a alta presión que se envía a la turbina de vapor para generar energía eléctrica.
Finalmente, los gases son descargados a la atmósfera a través de la chimenea por convección forzada a través de ventiladores de tiro inducido.
En el proceso de combustión se generan los siguientes gases:
Especies oxidadas de los elementos contenidos en el combustible, como son los gases CO2 y
CO, provenientes del carbono del combustible, y el gas SO2, proveniente del azufre del
combustible.
Especies oxidadas de nitrógeno, específicamente NO y NO2 (a la suma de NO y NO2 se le
representa como NOx), producidas mayoritariamente debido a la reacción del nitrógeno del aire
(N2) con el oxígeno (O2) que ocurre gracias a la gran cantidad de energía liberada en el proceso
de combustión.
Adicionalmente, se genera MP, específicamente cenizas, producto de la combustión del carbón.
El proceso de conversión de energía consta conceptualmente de cuatro etapas que se describen a continuación.
a) Combustión.
En esta etapa, el combustible que contiene principalmente carbono, hidrógeno, oxígeno, azufre y cenizas, se combina con el oxígeno del aire, liberándose anhídrido carbónico (CO2), vapor de agua
(H2O), dióxido de azufre (SO2), cenizas y calor contenido en los gases de la combustión. La combustión
se desarrolla en el equipo denominado caldera o generador de vapor, en el cual se producen los gases de combustión y el material particulado, cuya emisión es controlada. Para una combustión eficiente, el combustible se prepara por medio de molienda fina, en el caso del carbón, y de atomización en el caso del petróleo, este se inyecta en dispositivos denominados quemadores, en los cuales se mezcla con el aire (oxígeno y nitrógeno), produciéndose así los gases de combustión, llama y calor. Estos gases circulan por la caldera transfiriendo su energía a un fluido térmico (agua y vapor) y son finalmente liberados a la atmósfera a través de la chimenea principal.
El carbón contiene impurezas no combustibles denominadas cenizas, que deben ser evacuadas de la caldera y del proceso. Un porcentaje importante de estas cenizas están contenidas en los gases de
combustión y son captadas por un filtro de mangas a fin de no liberarlas a la atmósfera. El resto se capta en la parte inferior del hogar de la caldera y se evacúa a través de medios mecánicos para su disposición final. Los gases de combustión resultantes, incluyendo el SO2, NOx y Compuestos
Orgánicos son evacuados y dispersados mediante una chimenea.
b) Conversión a Energía térmica
Utilizando el calor de los gases de la combustión, se genera vapor de agua sobrecalentado a través de un conjunto de intercambiadores de calor ubicados dentro de la caldera. La eficiencia de la caldera a carga normal permite producir 646,8 ton/h de vapor sobrecalentado.
c) Conversión de Energía Térmica en Mecánica.
El vapor sobrecalentado generado en la caldera se introduce en una turbina, donde se expande isoentrópicamente transfiriendo su energía térmica al eje de la turbina en rotación. El vapor, luego de entregar su energía, se condensa mediante enfriamiento con el agua de mar, para retornar como agua, cerrando así el ciclo termodinámico.
d) Conversión de Energía Mecánica en Eléctrica
El eje de la turbina de vapor está acoplado al rotor de un generador eléctrico, el cual contiene un campo magnético que gira, rodeado por un enrollado estático denominado Estator. Como resultado de la inducción electromagnética, se produce la energía eléctrica en el estator del generador.
3 METODOLOGÍAS PROPUESTAS PARA ENSAYOS DE AUDITORÍA
3.1 Descripción de la metodología
El CEMS instalado en la Unidad V4 en disposición al cumplimiento de la normativa vigente, monitorea continuamente los parámetros gaseosos: SO2, NOX, CO2 y O2, material particulado y también el flujo
volumétrico. Además, se suman al monitoreo principal las variables auxiliares como la humedad contenida en los gases de chimenea, la presión y temperatura, respectivamente.
Las metodologías de auditoría del CEMS se basan en los procedimientos técnicos establecidos en el Protocolo para Validación de CEMS en Centrales Termoeléctricas (en adelante Protocolo) y la Parte 75 del volumen 40 del Código de regulaciones federales (CFR) de la US-EPA. En metodología nacional, los ensayos pueden ser visualizados en el Punto 5.4.2 para Auditoría de Correlación de Respuesta (ACR) para MP (ver Anexo III del Protocolo).
Los métodos de referencia fueron aplicados en disposición a las especificaciones del método CH-5 para MP.
3.2 Propuesta de ensayos de auditoría
Los ensayos de auditoría de MP que se realizaron al CEMS de la Unidad Ventanas 4 se presentan a continuación. Para mayor detalle ver Anexo F.
Tabla 5. Ensayos de auditoría realizados en la Unidad V4
Ensayos de revalidación y auditorías
Parámetros
SO2 NOx CO2 O2 MP Flujo
ACR X
Tabla 6. Programación ensayos Unidad Ventanas 4
Ensayo
Fecha
08-10-2018 09-10-2018 10-10-2018 11-10-2018 12-10-2018
ACR √ √ √ √ √
3.3 Condiciones operacionales de ensayos de auditoría
Para el ensayo ejecutado en la Unidad Ventanas 4, la unidad operó a plena carga para los ensayos. Para el ensayo de MP, tal como estipula el Anexo III, la Unidad operó en su condición de carga normal, es decir, en carga base sobre los 270 MW.
Es necesario nombrar que los sistemas de abatimiento se encontraron en sus condiciones normales de operación.
A continuación, se presentan las tablas donde se muestran las condiciones operacionales para el ensayo realizado:
Tabla 7. Carga Operacional Ensayos
Ensayo Fecha Inicio Fecha Término Potencia (MW) % de Carga de la
Unidad
ACR MP 08-10-2018 13:26 12-10-2018 12:02 270 100
En el Anexo C del presente documento se puede revisar la planilla “Condiciones Operacionales” donde se presenta la potencia, periodo en tiempo y porcentaje de carga de la Unidad.
4 RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE AUDITORÍA
A continuación, se presentan las rutas de cálculo y los resultados de los ensayos de auditorías a los cuales fue sometido el CEMS de la Unidad Ventanas 4:
4.1 Ensayo de Auditoría de Correlación de Respuesta
Para la ejecución de este ensayo de Auditoria de Correlación de Respuesta (ACR) se siguieron los procedimientos descritos en el numeral 6.4.2 del Protocolo de validación de CEMS para obtener la curva de correlación característica del CEMS-MP. Es decir, el ensayo se realizó intentando obtener al menos el 20% de las 12 muestras mínimas (3 muestras), en tres niveles, nivel de concentración cero, entre el 0 – 50%, nivel de concentración medio, entre el 25 – 75%, y nivel de concentración alto, entre 50 – 100% referidas a la máxima concentración de material particulado. El procedimiento de muestreo se realizó ejecutando 12 corridas de medición a partir del método de referencia CH-5 (se realizaron 15 corridas eliminando 3).
Este ensayo fue realizado operando la Unidad a una carga de operación normal, realizando variaciones en las emisiones aplicando la metodología spiking, que consiste en la inyección de polvo controlado a distintas tasas de emisión de manera de obtener niveles controlados de inyección de polvo con el fin de mejorar la performance de la curva, mejorar criterios de extrapolación de la curva y además no intervenir los sistemas de abatimiento, el cual tiene un alto costo operacional producto de las maniobras a realizar.
Las tasas de Inyección de polvo, en unidades de Kg/hr, junto a las concentraciones obtenidas por el método de referencia (mg/m3) y la respuesta del monitor de MP (SL) se presentan en la siguiente
Tabla:
Tabla 8. Niveles de Spiking
Corrida CEMS MP (SL) Método de
Referencia (mg/m3) Inyección de Polvo (Kg/h) 1 3,86 10,74 0 2 3,88 3,97 0 3 28,26 10,33 10 4 41,40 11,96 16 5 51,92 14,17 22 6 57,91 16,57 28 7 60,34 18,49 28 8 48,58 19,18 22 9 35,10 13,91 16
Corrida CEMS MP (SL) Método de Referencia (mg/m3) Inyección de Polvo (Kg/h) 10 26,96 10,62 10 11 21,35 8,90 6 12 22,13 8,97 6 13 51,72 16,48 22 14 4,33 5,41 0 15 3,92 4,24 0 16 4,22 3,71 0
En la planilla “Análisis ACR” se procesan los resultados obtenidos del ensayo para MP del CEMS y del laboratorio. En la primera hoja “Ingreso Datos CEMS” se presentan los datos del CEMS. Luego en la hoja “Ingreso Datos Método Referencia” se ingresaron los datos entregados por la ETFA llevando los datos a condiciones de chimenea mediante la presión, humedad y temperatura medida durante la ejecución de las corridas de muestreo. Adyacentemente en las Hojas “Análisis Criterios 1&2”, “Criterio N°3 ACR”, se realiza el análisis de los criterios del ensayo ACR, donde se concluye si aprueba o no aprueba el ensayo.
Finalmente, en las hojas “Estandar Emision CC” y “Estandar Emisión CC-ACR” se realizó el procesamiento de los datos respecto al estándar de emisión del material particulado adaptado a las condiciones de chimenea, tanto para la curva de correlación original como de la curva obtenida para el ACR.
Los registros del CEMS se incluyen como respaldo en el Anexo D del presente documento. Los datos utilizados del CEMS corresponden a la señal de la columna SL de las planillas de respaldos del CEMS.
Como metodología de aceptación del ensayo, se procedió a verificar la auditoría en relación al análisis de muestras obtenidas mediante la aplicación del método de referencia CH5. En primera instancia, se procedió de la siguiente forma:
Corridas promedio de concentración de material particulado realizadas mediante la aplicación del método CH-5 para material particulado. Se ejecutan 16 corridas de medición, pero se pueden descartar 4 dejando como máximo 12 corridas.
Corridas promedio de la unidad bruta de medición del CEMS MP o unidad de medida utilizada para la construcción de la curva de correlación (unidades de SL), según horarios de la aplicación del método CH-5. Se debe extraer del CEMS los datos de MP, en SL en la misma base temporal que la aplicación del método de referencia.
Obtenido los datos de la medición de la ETFA para 12 corridas de muestreo se debe analizar el cumplimiento de los criterios del Anexo III del protocolo de validación de CEMS. Los criterios son explicados a continuación:
CRITERIO N°1: Si para alguno de los doce puntos de datos, el valor de la respuesta del CEMS-MP es mayor que el valor de respuesta más alto usado para desarrollar la curva de correlación.
CRITERIO N°2: Si más de 3 puntos de los doce puntos de datos, el valor de la respuesta de CEM-MP está fuera del rango de salida del CEMS MP usado para desarrollar la curva de correlación.
CRITERIO N°3: Si menos del 75% de las 12 series de mediciones del CEMS MP y método de referencia, caen fuera del área especificada de un gráfico de la recta de regresión de correlación definida por dos rectas paralelas a la curva dada por la correlación, separadas a una distancia de
25% del valor numérico posible de emitir, con respecto a la curva de correlación.
Tabla 9. Criterio Nº1 Auditoría de Correlación de Respuesta Número de Corrida Máxima Respuesta CEMS MP Curva de correlación vigente (SL) Respuesta CEMS ACR Corridas (SL)
¿Respuesta CEMS MP durante ACR es menor al máximo de respuesta CEMS MP de curva de correlación
vigente? Aprueba Criterio 1 1 36,91 3,86 SI NO 2 3,88 SI 3 28,26 SI 4 41,40 NO 5 51,92 NO 6 57,91 NO 7 60,34 NO 8 48,58 NO 9 35,10 SI 10 26,96 SI 11 21,35 SI 12 22,13 SI 13 51,72 NO 14 4,33 SI 15 3,92 SI
El valor de la máxima respuesta del CEMS MP obtenido en la curva de correlación de MP de la Unidad Ventanas 4 (ver Anexo E de la planilla anexada”) corresponde al valor 36,91 SL el cual resulta menor en 6 ocasiones a las respuestas obtenidas del CEMS MP durante la aplicación de la auditoría, las cuales son 41,40 SL, 51,92 SL, 57,91 SL, 60,34 SL, 48,58 SL y 51,72 SL. Lo anterior da cuenta que el Criterio N°1 no es aprobado.
Respecto al CRITERIO N°2, los resultados obtenidos se presentan en la siguiente tabla:
Tabla 10. Criterio Nº2 Auditoría de Respuesta Relativa
Número de Corrida Rango de respuestas Curva de correlación vigente (SL) CEMS MP Respuesta CEMS ACR Corridas (SL)
¿Respuesta CEMS MP durante ACR está dentro del rango de respuestas de
CEMS MP durante la curva de correlación vigente? Aprueba Criterio 2 1 0-36,91 3,86 SI NO 2 3,88 SI 3 28,26 SI 4 41,40 NO 5 51,92 NO 6 57,91 NO 7 60,34 NO 8 48,58 NO
Número de Corrida Rango de respuestas Curva de correlación vigente (SL) CEMS MP Respuesta CEMS ACR Corridas (SL)
¿Respuesta CEMS MP durante ACR está dentro del rango de respuestas de
CEMS MP durante la curva de correlación vigente? Aprueba Criterio 2 9 35,10 SI 10 26,96 SI 11 21,35 SI 12 22,13 SI 13 51,72 NO 14 4,33 SI 15 3,92 SI
Respecto al cumplimiento del criterio N°2 se indica que el mínimo y máximo (rango) de las respuestas del CEMS MP obtenidas durante la aplicación de la curva de correlación fueron 0 y 36,91 SL. Las muestras obtenidas de la aplicación de la auditoría de respuesta relativa que sobrepasan el rango correspondieron a 41,40 SL, 51,92 SL, 57,91 SL, 60,34 SL, 48,58 SL y 51,72 SL. Lo anterior da cuenta que el Criterio N°2 no es aprobado.
Por último, respecto al CRITERIO N°3, los resultados obtenidos se presentan en la siguiente figura:
De la figura precedente, se verifica que 10 muestras pareadas (10 corridas) de 12, caen dentro del área especificada por dos rectas paralelas a la curva dada por la correlación actual vigente (ver Anexo E), separadas a una distancia de 25% del valor numérico posible de emitir, con respecto a la curva de correlación. Lo anterior da cuenta que el Criterio N°3 es aprobado. Sin embargo a pesar que el criterio 3 es aprobado, los otros 2 criterios no son aprobados, por lo tanto la Auditoría de Correlación Absoluta es reprobada.
No obstante, a pesar de que la Auditoría de Correlación de Respuesta no es Aprobada, en la normativa vigente basada en el CFR 40 Parte 60 y PS-11 de la EPA, se indican los pasos siguientes a seguir en caso que la Auditoría de Correlación de Respuesta no apruebe, los cuales son los siguientes:
1. Se deben combinar los datos de la ACR realizada con los datos de la CC para desarrollar una nueva curva de correlación, la cual debe cumplir los criterios estadísticos descritos en el PS-11.
2. Si lo anterior no es posible desarrolle con los datos de la ACR una nueva curva de correlación, la cual debe cumplir los criterios estadísticos descritos en el PS-11.
3. Si ninguna de las dos alternativas anteriores son posibles, se deben tomar acciones correctivas con el equipo.
4.2 Nueva Curva de Correlación
El primer criterio especial de evaluación corresponde a la combinación de los datos del ensayo ACR con los datos de la Curva de Correlación y evaluar el cumplimiento de los criterios de cumplimiento del PS-11 para la curva revisada. El procesamiento de los datos para ACR es presentado en la planilla “Análisis ACR V4” del Anexo G. En esta planilla se presentan los promedios del CEMS-MP para cada corrida del método de referencia para la confección de la curva de correlación revisada.
Luego, los pares de datos (CEMS-MP y MR) fueron introducidos a la planilla “Planilla PS-11”. Los datos del MR fueron llevados a condiciones de chimenea empleando la temperatura, humedad, presión y oxigeno obtenido durante las corridas de medición. De igual manera, como límite de emisión se utilizó el valor de 34,8 mg/m3 calculado a partir del límite de 50 mg/m3N válido para
unidades generadoras a carbón, llevado a condiciones de chimenea del CEMS-MP, utilizando la humedad (13,5%), temperatura (99,3°C), presión (759,3 mmHg) y oxigeno (5,9%) promedio determinadas por el laboratorio.
Se tomaron las series de datos de la CC vigente junto a las series de datos de la Auditoría de Correlación de Respuesta ACR, las cuales se presentan a continuación:
Tabla 11. Series Pareadas Curva de Correlación Vigente
Corrida Respuesta CEMS MP (SL) Concentración MP mg/m3
1 0,00 0,01 2 23,14 10,73 3 22,80 9,69 4 14,29 7,52 5 30,02 11,44 6 36,91 13,34 7 35,50 14,23 8 12,44 6,48 9 26,57 11,65 10 27,64 9,65 11 34,58 13,99 12 12,95 8,12 13 29,02 11,27 14 0,68 4,51 15 0,66 3,77 16 0,67 3,59
Tabla 12. Series Pareadas ACR
Corrida Respuesta CEMS MP (SL) Concentración MP mg/m3
1 3,86 10,74 2 3,88 3,97 3 28,26 10,33 4 41,40 11,96 5 51,92 14,17 6 57,91 16,57 7 60,34 18,49 8 48,58 19,18 9 35,10 13,91 10 26,96 10,62 11 21,35 8,90 12 22,13 8,97 13 51,72 16,48 14 4,33 5,41 15 3,92 4,24 16 4,22 3,71
Con ambos sets de datos se tuvo un total de 27 series, eliminado 4 corridas de ACR, ya que se permite realizar el análisis con 12 series como mínimo.
Para el punto cero se estima una respuesta de 0 SL a 0,001 mg/m3, de modo de no invalidar el
modelo logarítmico. Se optó por el valor de cero teórico debido a la imposibilidad de realizar un cero en una plataforma de muestreo a nivel de la chimenea y las dificultades que significa retirar el equipo de la chimenea y bajarlo para realizar una medición de cero real en un paso libre.
El criterio de eliminación de las corridas correspondió a las corridas que se distribuían espacialmente fuera del ±25% del valor límite de emisión de distancia de la curva de correlación, obtenido de combinar las series de datos de la curva de correlación original con las series de datos de la ACR cuyo valor es de 34,8 mg/m3. Estas fueron las corridas 1, 4, 5 y 8.
Finalmente, a través de la planilla “Planilla calculo PS-11 V4” del Anexo E, se analiza el cumplimiento de los criterios para determinar curva de correlación válida a partir de la combinación de los datos de la curva de correlación vigente y los datos del ensayo de ACR. Los resultados se indican en la siguiente tabla:
Tabla 13. Resumen de resultados de ensayo de CC y ACR para MP. Modelo Matemático Coeficiente de Correlación ¿≥0,85? Porcentaje del rango medio de Intervalo de confianza ¿≤10%? Porcentaje del rango medio de Intervalo de Tolerancia ¿≤25%? ¿Rango Permitido min/máx.? ¿El modelo reúne todos los criterios? Lineal 0,971 SI 1,24% SI 4,8% SI (b) SI Polinomial 0,977 SI 1,32% SI 4,3% SI SI SI Logarítmico 0,779 NO 3,24% SI 12,7% SI (b) No Exponencial 0,546 NO 9,01% SI 54,4% No (b) No Potencial 0,948 SI 3,32% SI 13,9% SI (b) SI
En vista de lo anterior el mejor modelo obtenido correspondió al de tipo matemático Polinomial, cuya ecuación junto a sus estadísticos con sus límites descritos en el PS-11 de la EPA se presentan a continuación:
Tabla 14. Estadísticos de la Nueva de Correlación
Criterio Actual Permitido Aceptable
Coeficiente de Correlación 0,977 ≥0,85 Si
Intervalo de Confianza 1,32% ≤10% SI
Intervalo de Tolerancia 5,3% ≤25% SI
Según Tabla precedente el coeficiente de correlación es de 0,977, el cual es mayor al 0,85 como límite solicitado. Respecto al porcentaje del rango medio del intervalo de confianza del 95% al valor de respuesta mediano del CEMS-MP es de 1,32%, el cual es inferior al 10% solicitado por el PS-11. Respecto al porcentaje de tolerancia del rango medio que considera el 75% de los valores posibles que deben estar dentro del 25% este es de 5,3%, inferior al 25% solicitado por el PS-11.
Finalmente, dado que el rango instrumental del equipo es de 0 – 100 SL, el rango de medición del equipo aplicando la curva de correlación es de 0 – 21,6mg/m3. Así mismo, dado que el 125% de la
respuesta más alta del CEMS-MP durante el ensayo de ACR es de 78,1 SL, entonces el rango efectivo de medición del equipo de MP aplicando la curva de correlación es de 0 – 19,9 mg/m3.
Sobre 19,9 mg/m3 hay que aplicar los criterios de extrapolación de la correlación.
En vista de lo anterior la nueva ecuación aprueba los criterios estadísticos descritos en la tabla anterior, por lo tanto, se debería ingresar al DAHS del CEMS de la Unidad Ventanas 4.
El ensayo de ACR de MP fue realizado en la semana del 8 al 12 de Octubre del año 2018. Las planillas de cálculo de este ensayo pueden ser revisados en el Anexo E. Los registros del CEMS tomados para esta contrastación se encuentran en el Anexo D. Las condiciones operacionales de dicho ensayo pueden ser visadas en el Anexo C del presente Informe y los informes del método de referencia pueden ser analizados en el Anexo B del presente Informe de resultados de ensayos de auditorías. De forma complementaria, la curva de correlación de la Unidad V4, curva que se encuentra actualmente vigente, se presenta en el Anexo G del presente Informe para trazabilidad de la información entregada.
5 CONCLUSIONES
Tal como indica el Anexo III, se realizó un proceso de Auditoría anual de MP entre el 8 y 12 de octubre del año 2018.
Respecto al ensayo realizado, se concluye que:
Finalmente, de acuerdo a los resultados indicados en las tablas 9 y 10 y la figura 2, se establece a partir de las directrices del Anexo III del protocolo, que la Auditoría de Correlación de Respuesta es reprobada, no obstante siguiendo las directrices de la parte 60 del CFR 40, del PS-11 EPA y del Anexo III se consideran los datos de la última curva de correlación vigente y los datos de la ACR realizada para obtener una nueva curva de correlación que reemplace a la vigente, la cual cumple todos los criterios del PS-11 de la EPA, según lo descrito en la Tabla N°14.
Dados estos resultados, el CEMS de la Unidad 4 de AES Gener S.A, cumple satisfactoriamente con los estándares de validación exigidos en el Protocolo para Validación de CEMS en Centrales Termoeléctricas, el Anexo III del Protocolo y las directrices de la Parte 75, del Código de Regulaciones Federales (CFR 40) de la US-EPA, cumplimiento para los parámetros de MP.
Realizado por Revisado por
Hernaldo Leyton B Víctor Maldonado Ingeniero de Proyecto Gerente Operaciones
