Minimice los costos de las emisiones fugitivas con válvulas de baja emisividad

Minimice los costos de las emisiones fugitivas con válvulas de baja emisividad

Sean Hunsicker, gerente de mercado

Las emisiones fugitivas son un nuevo tema de discusión en las instalaciones de procesamiento y refinación de productos químicos, pero uno importante. Las emisiones fugitivas pueden afectar negativamente la rentabilidad de su empresa si no se controlan, y cumplir con las regulaciones de emisiones actuales puede requerir cambios en su cadena de suministro y proyectos de actualización. A medida que los organismos reguladores, como la Agencia de Protección Ambiental (EPA) y las empresas propietarias, llegan a acuerdos para reducir las emisiones fugitivas, nunca ha habido un mejor momento para reforzar su conocimiento en esta área.

Ya sea que sea nuevo en la idea de las emisiones fugitivas o que tenga una sólida comprensión del tema, pero necesite sugerencias para minimizar sus costos asociados, esta publicación cubrirá los conceptos básicos de lo que necesita saber.

¿Qué son las emisiones fugitivas?

Las emisiones fugitivas son emisiones no controladas de gases de los equipos de proceso, principalmente debido a fugas no deseadas. 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. Como resultado, las agencias gubernamentales están estableciendo límites a las emisiones fugitivas, y la violación de estas regulaciones puede dar lugar a multas cuantiosas.

Los sellos dinámicos y estáticos en válvulas, bombas y conexiones de bridas son fuentes importantes de emisiones fugitivas y las válvulas son responsables de aproximadamente el 62 % del total de emisiones no controladas de VOC en una instalación típica. La instalación de válvulas de baja emisión (Low-E), demostradas a través de pruebas para minimizar las emisiones fugitivas, es una solución común empleada en toda la industria. La compra de válvulas Low-E para una instalación puede ser un requisito de los decretos de consentimiento, un acuerdo legal entre una planta de proceso y la EPA en los Estados Unidos, a menudo como resultado de un caso civil.

Decretos de consentimiento de la EPA

La EPA tiene la tarea de ayudar a las empresas a cumplir con los requisitos, leyes y reglamentos ambientales actuales, como la Ley de Agua Limpia y la Ley de Aire Limpio. Si bien se prefiere el cumplimiento voluntario, la EPA emprenderá acciones legales para garantizar el cumplimiento cuando sea necesario. Si bien hay varios tipos de medidas de ejecución disponibles para la EPA, para plantas químicas y refinerías, la medida a menudo toma la forma de un decreto de consentimiento.

Un decreto de consentimiento típico contendrá un lenguaje que enumera las acciones específicas que el propietario de un activo debe tomar en un período de tiempo específico para cumplir con las normas ambientales. El incumplimiento del decreto de consentimiento puede dar lugar a sanciones civiles, incluidas multas elevadas. Una acumulación de multas demuestra el incumplimiento del decreto de consentimiento que puede dar lugar a ramificaciones legales adicionales. Si bien existen muchos métodos para reducir las emisiones fugitivas, una estipulación que se encuentra en algunos decretos de consentimiento es el requisito de que la planta instituya un programa mejorado de detección y reparación de fugas (LDAR) y solo adquiera válvulas de baja emisividad.

LDAR mejorado y válvulas de baja emisividad

Los programas LDAR mejorados buscan emular los métodos periódicos de detección y supervisión de fugas de la EPA. Para las válvulas, una auditoría de la EPA consiste tanto en una auditoría en papel como en pruebas de campo para emisiones. Las plantas que implementan un programa LDAR mejorado buscan principalmente reducir las emisiones fugitivas a través de los siguientes métodos:

• Instituir un plan integral mediante el cual se identifiquen las fugas a través de pruebas in situ de válvulas y otras conexiones usando el Método 21 de la EPA
• Identificar, documentar y reparar fugas dentro de un marco de tiempo definido
• Reducción de los límites de fuga permitidos para válvulas, conexiones y bombas

Un requisito adicional es que todas las válvulas adquiridas para mantenimiento, reparación y operaciones (MRO) en el futuro, así como para nuevos proyectos, deben ser válvulas de baja emisividad. El lenguaje en muchos decretos de consentimiento de la EPA deja el método de determinar qué constituye una válvula de baja emisividad a la planta. Por lo general, existen varios métodos mediante los cuales una válvula se puede clasificar como válvula de baja emisividad. Es decisión de la planta aceptar al fabricante de la válvula proporcionando cualquiera de los siguientes:

• Una garantía por escrito de que la válvula no tendrá fugas superiores a 100 partes por millón durante cinco años
• Una garantía por escrito, certificación o documentación equivalente de que la válvula ha sido probada de acuerdo con buenas prácticas de ingeniería generalmente aceptadas y se ha encontrado que tiene fugas a no más de 100 ppm

Dado que puede ser difícil para un usuario de válvulas comprender la diferencia entre estas dos opciones, a continuación se incluye una descripción general de las ventajas y desventajas de cada forma de validación de válvulas de baja emisividad.

Garantía por escrito del fabricante

Una solución aparentemente simple para documentar la compra de válvulas Low-E es hacer que los fabricantes proporcionen una garantía por escrito de que su válvula no tendrá fugas de más de 100 partes por millón durante cinco años. Sin embargo, un operador de planta debe considerar las ramificaciones si las válvulas tienen fugas. ¿Qué compensación está disponible en caso de fuga de la válvula? ¿La garantía solo se limita al reemplazo de la válvula con fugas? ¿Son recuperables los costos asociados con el reemplazo de la válvula?

A menudo hay sanciones financieras asociadas con la incapacidad de una planta para cumplir con varios aspectos de los decretos de consentimiento que deben considerarse. Las multas pueden alcanzar hasta $10,000 por día por incidente por incumplimiento. ¿Qué sucede si la válvula con fugas genera una multa de la EPA? ¿Puede la planta buscar al fabricante de válvulas para recuperar estos costos?

Confiar en la garantía de un fabricante deja a la planta abierta a la posibilidad de que, voluntariamente o no, el fabricante continúe proporcionando válvulas con fugas de más de 100 partes por millón. En la mente de muchas operaciones de planta, existen demasiadas incertidumbres al depender únicamente de la garantía del fabricante cuando los métodos de prueba están disponibles para determinar si una válvula cumple con la tasa de fuga requerida.

Pruebas de bajas emisiones

El lenguaje en los decretos de consentimiento de la EPA permite a los fabricantes de válvulas brindar una garantía de que la válvula ha sido probada "de acuerdo con las buenas prácticas de ingeniería generalmente aceptadas y se ha encontrado que tiene fugas a no más de 100 ppm". Esto significa que los ingenieros ambientales y de planta deben determinar qué 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 desarrollada y realizada por un fabricante podría potencialmente dejar una planta en riesgo, creando incertidumbre para los profesionales que intentan determinar si una válvula es realmente una válvula de baja emisividad.

Afortunadamente, existen pruebas de la industria disponibles del Instituto Americano del Petróleo (API) y la Organización de Normas Internacionales (ISO) para determinar si la válvula debe clasificarse como de "bajas emisiones".

• API 624, Prueba de tipo de válvulas de vástago ascendente equipadas con empaque de grafito para emisiones fugitivas, cubre la prueba de válvulas de vástago ascendente usando metano como medio de prueba. La válvula debe realizar 310 ciclos además de tres ciclos térmicos (cuando la válvula se prueba a temperatura ambiente, una temperatura elevada y luego nuevamente a temperatura ambiente) con una tasa de fuga inferior a 100 partes por millón (ppm) de metano.
• API 641, Prueba de válvulas de cuarto de vuelta para emisiones fugitivas , detalla la prueba de válvulas de bola usando metano como medio de prueba. Cada válvula probada debe realizar 610 ciclos, así como tres ciclos térmicos con una tasa de fuga inferior a 100 ppm de metano.
• ISO 15848-1, Válvulas industriales — Procedimientos de medición, prueba y calificación para emisiones fugitivas , proporciona los procedimientos y requisitos para las pruebas de ciclo mecánico y térmico de válvulas con pruebas de fugas en varios puntos. El metano o el helio se utilizan como medios de prueba.

Las pruebas de API proporcionan un resultado simple de aprobación o falla. La válvula está certificada como válvula Low-E o no. Sin embargo, los compradores de válvulas deben tener en cuenta que la metodología de prueba ISO permite varias clasificaciones de "clase" de válvulas relacionadas con su desempeño durante la prueba. Las clases ISO pueden permitir que una válvula se considere y se etiquete como "Low-E", pero no cumpla con el requisito de tasa de fuga de "100 ppm o menos" para la EPA. La clase de hermeticidad CM, por ejemplo, describe una válvula de "baja emisión" que pierde más de 100 ppm de metano, pero menos de 500 ppm de metano.

Además, según ISO, “no se pretende una correlación entre las clases de hermeticidad 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 prueba recopilados son diferentes para los distintos fluidos. Si una válvula se prueba con helio en lugar de metano, los resultados se informan como una tasa de fuga proporcional al diámetro del vástago. Esta tasa de flujo se expresa como centímetros cúbicos atmosféricos por segundo (atm-cm3/s), y aunque esta métrica se define más correctamente como una tasa de fuga que una concentración medida de partes por millón (ppm), un método para convertir atm-cm3 /sa una concentración observada de partes por millón no existe. Esto hace que sea difícil interpretar si uno cumple con el lenguaje de la EPA de "100 ppm o menos" al realizar pruebas con helio.

Idealmente, estas pruebas deberían ser realizadas en un laboratorio externo y no por el fabricante de la válvula. Cuando un fabricante de válvulas hace que un tercero independiente realice la prueba, demuestra la confirmación por parte de un organismo imparcial de que las válvulas cumplen con los requisitos de la norma de prueba. Luego, el fabricante de la válvula debe poner a disposición una certificación de la válvula como documentación, incluido un sello del laboratorio de terceros, la ubicación de la prueba y los resultados.

Adelántese a los requisitos de emisiones

Ya sea que esté diseñando nuevos sistemas o buscando mejorar su programa LDAR, elija válvulas con certificación Low-E para combatir emisiones fugitivas. Ser proactivo y especificar válvulas certificadas de bajas emisiones antes de cualquier acción de cumplimiento ambiental evita costosos dolores de cabeza de modernización y lo ayuda a cumplir con las mejores prácticas ambientales actuales. Tener instrucciones y procedimientos claros sobre qué válvulas ordenar para el servicio VOC también ayuda a proteger tanto el medio ambiente como su integridad operativa.

Mientras trabaja para abordar los problemas de emisiones fugitivas existentes o simplemente busca prevenir futuras fugas, consulte nuestra publicación de blog sobre la importancia de reducir las fugas en las refinerías. Para ayudar a determinar qué soluciones Low-E podrían ser adecuadas para sus operaciones, considere trabajar con profesionales experimentados en sistemas de fluidos a través de los servicios de evaluación y asesoramiento de Swagelok.

Por último, Swagelok ofrece una amplia gama de válvulas de proceso, de instrumentación, de bola, de aguja, de tapón ascendente y de purga con certificación Low-E que han superado las pruebas de bajas emisiones API correspondientes sin ninguna modificación de diseño, sin fugas de metano superiores a 100 ppm durante pruebas. Si planea integrar cualquiera de estos productos en sus sistemas de fluidos, no dude en comunicarse con su centro de servicio y ventas autorizado para obtener los certificados Low-E aplicables o cualquier otro soporte que pueda necesitar en el camino.