Reduzca costos de emisiones fugitivas con válvulas de baja emisión

Minimice los costos de emisiones fugitivas con válvulas Low-E

Sean Hunsicker, Market Manager

Las emisiones fugitivas son un tema nuevo de discusión en instalaciones de procesamiento químico y refino, pero importante. Pueden afectar negativamente la rentabilidad si no se controlan, y cumplir regulaciones actuales puede requerir cambios en cadena de suministro y proyectos de actualización. A medida que organismos reguladores como la EPA (Agencia de Protección Ambiental) y empresas propietarias acuerdan reducir emisiones fugitivas, nunca ha habido mejor momento para fortalecer su conocimiento en esta área.

Ya sea nuevo en el tema o con sólida comprensión pero necesite orientación para minimizar costos asociados, esta publicación cubre lo básico.

¿Qué son las emisiones fugitivas?

Son emisiones no controladas de gases de equipos de proceso principalmente por fugas no deseadas. Compuestos orgánicos volátiles (COV), como benceno, metano y etanol, son los principales gases de preocupación. Los COV ponen en riesgo la calidad del aire, contribuyendo a formación de ozono. Como resultado, agencias gubernamentales establecen límites, y violar regulaciones puede acarrear multas grandes.

Sellos dinámicos y estáticos en válvulas, bombas y conexiones de brida son fuentes principales, siendo las válvulas responsables de ~62 % de emisiones no controladas de COV en una instalación típica. Instalar válvulas de baja emisión (Low-E), probadas para minimizar fugas, es solución común. La compra de válvulas Low-E puede ser requisito de decretos de consentimiento, acuerdos legales entre planta y EPA en EE. UU., a menudo resultado de casos civiles.

Decretos de consentimiento de la EPA

La EPA ayuda a empresas a cumplir requisitos ambientales, leyes y regulaciones como la Ley de Agua Limpia y Ley de Aire Limpio. Aunque se prefiere cumplimiento voluntario, tomará acciones legales cuando sea necesario. Para plantas químicas y refinerías, la acción a menudo toma forma de decreto de consentimiento.

Un decreto típico contiene acciones específicas en plazo determinado por el propietario para lograr cumplimiento. No cumplir puede resultar en sanciones civiles, incluyendo multas elevadas. La acumulación de multas demuestra incumplimiento y puede llevar a ramificaciones legales adicionales. Aunque hay muchos métodos para reducir emisiones, una estipulación en algunos decretos es exigir programa mejorado de detección y reparación de fugas (LDAR) y adquirir solo válvulas Low-E.

LDAR mejorado y válvulas Low-E

Los programas LDAR mejorados buscan emular métodos periódicos de detección y supervisión de la EPA. Para válvulas, una auditoría EPA consiste en auditoría documental y pruebas de campo. Plantas que implementan LDAR mejorado buscan reducir emisiones mediante:

• Plan integral para identificar fugas mediante pruebas in situ de válvulas y conexiones usando Método 21 de EPA
• Identificar, documentar y reparar fugas en plazo definido
• Reducir límites permitidos de fuga para válvulas, conexiones y bombas

Requisito adicional: cualquier válvula adquirida para futuros MRO (mantenimiento, reparación, operaciones) y nuevos proyectos debe ser Low-E. El lenguaje en muchos decretos deja el método para determinar qué constituye Low-E a la planta. Hay varios métodos. La planta decide aceptar del fabricante:

• Garantía escrita de que la válvula no fugará above 100 ppm por cinco años
• Garantía escrita, certificación o documentación equivalente de que la válvula ha sido probada según prácticas de ingeniería generalmente aceptadas y fugas ≤ 100 ppm

Dado que puede ser difícil entender la diferencia, aquí una visión general de ventajas y desventajas de cada forma de validación Low-E.

Garantía escrita del fabricante

Una solución aparentemente simple es que fabricantes garanticen por escrito que su válvula no fugará >100 ppm por cinco años. Sin embargo, el operador debe considerar ramificaciones si fugan. ¿Qué compensación hay? ¿Garantía limitada a reemplazo? ¿Costos de reemplazo recuperables?

A menudo hay sanciones financieras por incumplimiento de decretos. Multas pueden alcanzar $10,000 por día por incidente. ¿Si una válvula que fuga dispara multa EPA, puede la planta reclamar al fabricante? Confiar solo en garantía deja abierta la posibilidad de que el fabricante, voluntariamente o no, siga proveyendo válvulas que fugan >100 ppm. Para muchos, hay demasiadas incertidumbres al depender solo de garantía cuando hay métodos de prueba disponibles.

Pruebas de bajas emisiones

El lenguaje en decretos permite que fabricantes garanticen que la válvula ha sido probada "según prácticas de ingeniería generalmente aceptadas y fugas ≤ 100 ppm". Esto deja a ingenieros determinar qué constituye "prácticas generalmente aceptadas", si el fabricante probó de buena fe y si replica condiciones de proceso. Una prueba desarrollada por el fabricante podría dejar a la planta en riesgo, creando incertidumbre.

Afortunadamente, hay pruebas de la industria del American Petroleum Institute (API) y Organización Internacional de Normalización (ISO) para determinar si una válvula se clasifica como "bajas emisiones".

• API 624, Pruebas de tipo de válvulas de vástago ascendente con empaque de grafito para emisiones fugitivas, cubre pruebas de válvulas de vástago ascendente usando metano. La válvula debe realizar 310 ciclos y tres ciclos térmicos (ambiente, temperatura elevada, ambiente) con tasa de fuga <100 ppm metano.
• API 641, Pruebas de válvulas de cuarto de vuelta para emisiones fugitivas, detalla pruebas de válvulas de bola con metano. Cada válvula debe realizar 610 ciclos y tres ciclos térmicos con fuga <100 ppm metano.
• ISO 15848-1, Válvulas industriales — Medición, prueba y calificación para emisiones fugitivas, da procedimientos y requisitos para pruebas mecánicas y térmicas con pruebas de fuga en varios puntos. Metano o helio como medio.

Las pruebas API dan resultado simple aprobado/reprobado. La válvula está certificada Low-E o no. Los compradores deben saber que ISO permite varias "clases" de hermeticidad según rendimiento. Clases ISO pueden permitir que una válvula se etiquete "Low-E" pero no cumpla requisito de "≤100 ppm" de EPA. Clase CM, por ejemplo, describe válvula "baja emisión" que fugas >100 ppm pero <500 ppm metano.

Además, per ISO, "no hay correlación entre clases cuando fluido es helio (AH, BH, CH) y metano (AM, BM, CM)". Parte porque datos son diferentes. Si se prueba con helio, resultados se reportan como tasa de fuga proporcional al diámetro del vástago (atm-cm³/s). No existe método para convertir a ppm observado. Esto dificulta interpretar cumplimiento con lenguaje EPA de "≤100 ppm" al probar con helio.

Idealmente, pruebas deben ser en laboratorio tercero, no por el fabricante. Cuando un tercero independiente realiza las pruebas, demuestra confirmación imparcial de que las válvulas cumplen el estándar. La certificación debe estar disponible del fabricante, incluyendo sello del laboratorio, ubicación y resultados.

Adelántese a los requisitos de emisiones

Ya sea diseñando nuevos sistemas o mejorando su programa LDAR, elija válvulas certificadas Low-E para combatir emisiones fugitivas. Ser proactivo y especificar válvulas certificadas antes de cualquier acción de cumplimiento evita costosos retrofits y ayuda a mantenerse alineado con mejores prácticas ambientales. Instrucciones y procedimientos claros sobre qué válvulas pedir para servicio COV protegen tanto el medio ambiente como su integridad operativa.

Mientras trabaja para abordar emisiones fugitivas existentes o prevenir futuras fugas, consulte nuestra publicación sobre importancia de reducir fugas en refinerías. Para ayuda determinando soluciones Low-E adecuadas, considere trabajar con profesionales experimentados a través de servicios de evaluación y asesoría de Swagelok.

Finalmente, Swagelok ofrece amplia gama de válvulas de proceso, instrumentación, bola, aguja, tapón ascendente y purga certificadas Low-E que han pasado pruebas API sin modificaciones de diseño, nunca fugando metano >100 ppm durante pruebas. Si planea integrar estos productos, contacte a su centro autorizado para certificados Low-E aplicables u otro soporte.