Emissões fugitivas

Página da W1 de 33 Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 1. INTRODUÇÃO Emissões fugitivas tornou-se tema freqüente na indústria química e petroquímica. Os padrões de qualidade do ar, cada vez mais restritos, aliados à preocupação crescente das pessoas em relação ao seu ambiente de trabalho fizeram com que, nos últimos anos, esforços por parte da indústria e entidades a ela relacionadas fossem direcionados ao monitoramento e controle de tais emissões. A intenção deste trabalho é colaborar com esses esforços a fim de difundir, criar e aplicar conhecimentos nessa área. Esta monografia foi desenvolvida como parte do Curso de Especialização em Gerenciamento e Tecnologias Ambientais na Indústria, da Escola Politécnica da UFBa. As informações apresentadas aqui são fruto de pesquisa bibliográfica que tem como objetivo reunir os conhecimentos necessários à implantação de programas de redução de emissões fugitivas, na indústria. O trabalho está dividido em cinco capítulos nos quais são abordados diversos aspectos relacionados com emissões fugitivas. O Capítulo II traz alguns conceitos genéricos sobre a indústria e sua relação com a poluição atmosférica. Nesse capítulo, são apresentadas definições sobre: emissão e poluição do ar; emissões fugitivas e fontes de emissão. Define-se o campo mais amplo das emissões de compostos orgânicos voláteis (VOC), onde se situam as emissões fugitivas. O terceiro capítulo trata especificamente das fontes de emissões de VOC mais importantes na indústria química e petroquímica. As características de cada tipo de fonte são apresentadas a fim de esclarecer os mecanismos que geram as emissões. Nesse capítulo, é feita a avaliação que mostra como cada tipo de fonte contribui para compor as emissões totais na indústria. A conclusão do capítulo III salienta a importância das emissões fugitivas no contexto mais amplo das emissões de VOC. Aponta-se ainda a destacada participação das emissões fugitivas de válvulas e bombas. O quarto capítulo faz a apresentação dos métodos mais difundidos na indústria para monitoramento e quantificação de emissões fugitivas. O monitoramento e quantificação de emissões são ferramentas importantes para o controle de tais emissões, pois permitem determinar a situação da indústria em relação à presença dessas emissões, assim como estabelecer mecanismos para o acompanhamento das melhorias implementadas. http://intranet/monografias/emissoes/completa.htm 13/07/00 Página da W 2 de 33 O capítulo V traz os principais conceitos sobre o controle de emissões fugitivas na indústria. É apresentado um modelo de programa de redução de emissões com base no monitoramento, manutenção e modificação de equipamentos, com ênfase na otimização de investimentos. O capítulo ainda aborda as alternativas de redução de emissões em válvulas e bombas e sobre a composição de custos para avaliar modificações de equipamentos. Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 2. O QUE SÃO EMISSÕES FUGITIVAS? Para definir o que são emissões fugitivas, é necessário, antes, rever alguns conceitos básicos sobre indústria e poluição do ar. Indústria é um termo genérico que se usa para denominar entidades que realizam qualquer tipo de produção material em grande escala. A produção em uma indústria envolve a transformação de matéria-prima em produto. Essa transformação ocorre por meio de um conjunto de atividades o qual se nomeia processo produtivo. As atividades em uma indústria podem variar desde simples tarefas manuais a operações complexas, com emprego de máquinas, equipamentos e sistemas automáticos de controle. As indústrias, usualmente, são classificadas segundo seu porte: pequenas, médias e grandes; tipo de materiais que processam - metalúrgicas, químicas, petroquímicas e, ainda, por sua posição em relação ao consumidor final, ou seja, indústrias de base ou primeira geração, e de bens de consumo ou última geração. Este trabalho tratará especificamente de indústrias químicas e petroquímicas, em virtude da relevância que as emissões fugitivas têm nessas indústrias. Em indústrias químicas e petroquímicas de médio e grande porte, é comum o processo de produção estar dividido em subprocessos ou etapas. Cada etapa é desenvolvida em uma unidade de produção, também chamada de planta. A unidade de produção, por sua vez, é dividida em seções. De forma geral, os processos ou subprocessos estão divididos em seis seções: estocagem de matérias-primas; separação ou preparação de reagentes; reação; recuperação de matérias-primas; purificação do produto e estocagem final do produto. Em cada seção, tem-se determinado número de entradas e saídas de produtos, denominadas de correntes de processo. Na maioria dos processos conhecidos, não é possível estabelecer relação de igualdade entre as entradas de matérias-primas e saídas de produtos e subprodutos. Isso ocorre porque esses processos envolvem perdas e, consequentemente, emissões. Nesse caso, o termo emissão está sendo genericamente empregado para denominar qualquer tipo de perda de produto para fora do processo. Dessa forma, nem sempre uma emissão caracteriza poluição. Primeiro, porque nem todos os produtos manuseados em um processo químico são poluentes. Segundo, porque mesmo as emissões potencialmente poluidoras podem ser capturadas e tratadas em uma seção específica, dentro do próprio processo. Uma emissão, no entanto, será sempre uma perda. Algumas emissões são inerentes ao próprio processo, normalmente vinculadas a questões de disponibilidade de tecnologia. Outras são decorrentes da má qualidade de insumos e matérias-primas, equipamentos mal concebidos, desempenho operacional insatisfatório, operações de limpeza e, ainda, despejos e vazamentos acidentais. As emissões ou perdas de um processo são classificadas, de acordo com seu estado físico, em: resíduos sólidos, efluentes líquidos e emissões atmosféricas. Exclusivamente essa última será abordada neste trabalho, portanto o termo emissões será sempre utilizado para designar apenas as emissões atmosféricas. Uma emissão atmosférica consiste em um volume de gás ou vapor que é lançado para fora do processo. A emissão atmosférica pode ser caraterizada como poluição do ar se estiver sendo liberada para a atmosfera em condições ou concentrações que, de alguma forma, prejudiquem o meio ambiente. Segundo o Conselho Estadual de Proteção ao Meio Ambiente, do Estado da Bahia (CEPRAM), poluição é http://intranet/monografias/emissoes/completa.htm 13/07/00 Página da W 3 de 33 " a presença, o lançamento ou a liberação, nas águas, no ar, no solo, ou no subsolo de toda e qualquer forma de matéria ou energia, em intensidade, em quantidade, em concentração ou com características em desacordo com as que forem estabelecidas em decorrência desta Lei que ocasionem descaracterização nociva da topografia, ou que tornem ou possam tornar as águas, o ar, o solo ou o subsolo: impróprios, nocivos ou ofensivos à saúde; inconvenientes ao bem-estar público; danosos à flora, à fauna e aos materiais; prejudiciais à segurança e às atividades normais da comunidade". (CRA, 1 997) As fontes de emissões atmosféricas podem ser pontuais e não pontuais. Na fonte pontual, como o nome já diz, toda a emissão está concentrada em um único ponto. Os exemplos mais claros de fontes pontuais são as chaminés de exaustão de fornos e caldeiras, e os suspiros dos tanques de estocagem. As fontes não pontuais são caracterizadas por áreas abertas à atmosfera ou, ainda, por fontes múltiplas, geralmente dispersas por toda a unidade. Em áreas abertas, a emissão ocorre em virtude da volatilização de compostos que estão presentes na massa líquida, contida nessas áreas. Um exemplo de área aberta à atmosfera que pode causar emissões são os sistemas de tratamento de efluentes, incluindo bacias e redes coletoras. (Wallace, 1 979) As fontes múltiplas, que constituem a outra parcela de emissões não-pontuais, são compostas de equipamentos e componentes que integram as redes de transporte de produtos dentro do processo, tais como: compressores, bombas, válvulas e flanges. Esses equipamentos e componentes possuem característica comum, todos eles necessitam de um sistema de vedação para impedir que o produto escape para fora do processo. A emissão em fontes desse tipo decorre, justamente, de pequenos vazamentos nesses sistemas de vedação. O funcionamento e as características de alguns desses sistemas de vedação serão discutidos mais adiante, neste trabalho. Ainda podem ser incluídos, como fontes múltiplas, os pontos de amostragem da planta. Nesses pontos, a emissão só ocorre durante a operação de retirada da amostra. O conceito de emissão não-pontual aproxima-se da definição do que chamamos de emissões fugitivas. Uma emissão fugitiva é caracterizada por liberação difusa e, portanto, não-pontual de Compostos Orgânicos Voláteis (VOC), na atmosfera. Apesar do conceito abrangente, neste trabalho serão chamadas de emissões fugitivas exclusivamente as emissões provenientes dos sistemas de vedação de equipamentos e componentes. (Wallace, 1 979) A Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos (USEPA), define Compostos Orgânicos Voláteis como qualquer composto orgânico capaz de reagir fotoquimicamente na atmosfera. Os VOC’s são os maiores precursores para formação do ozônio. O ozônio é um composto oxidante, por isso sua presença nas camadas mais baixas da atmosfera é considerada prejudicial ao meio. O ozônio, próximo ao solo, forma-se como resultado de uma reação fotossintética que envolve o composto orgânico, óxido de nitrogênio e oxigênio. Metano e etano são hidrocarbonetos de baixa reatividade fotoquímica, por esse motivo, muitas vezes, não são considerados como VOC. (Siegel, 1 981) O efeito poluidor das emissões de VOC deve-se a dois fatores. O primeiro, já comentado, é o potencial dos VOC’s em formar ozônio, nas camadas inferiores da atmosfera. O segundo fator é o risco da exposição direta do homem aos compostos orgânicos, com características tóxicas, em concentrações que podem ultrapassar os limites de tolerância. Alguns exemplos de Compostos Orgânicos Voláteis são hidrocarbonetos aromáticos, fenóis, aldeídos e compostos organoclorados. Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 3. PRINCIPAIS FONTES DE EMISSÕES DE VOC http://intranet/monografias/emissoes/completa.htm 13/07/00 na indústria. dentro do processo. em bombas e válvulas. tanques de estocagem e sistemas de tratamentos de efluentes. flanges.Página da W 4 de 33 Apesar deste trabalho estar centrado no estudo de emissões de VOC. presentes na indústria.3 Emissões em sistemas de tratamento de efluentes 3. como fonte de emissões de VOC. as operações de carregamento de produtos. 3. compressores e sopradores. http://intranet/monografias/emissoes/completa. fontes típicas de emissões de VOC incluem equipamentos e componentes das redes de transporte de produto. cujo mecanismo de emissão é bastante similar às emissões em tanques de estocagem. A descrição pretende dar uma visão geral dos mecanismos que governam as emissões em tais fontes e incentivar algumas idéias para redução das mesmas.2 Emissões em tanques de estocagem 3. quase sempre. inclui-se. Além dessas.4 Operações de carregamento de produto 3. Por esta condição. encontram-se no estado líquido ou gasoso.5 Distribuição de emissões de VOC na indústria Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 3. O conjunto de equipamentos e componentes de linha usados para o transporte de produtos.1 – Classificação das fontes de VOC na indústria Conforme citado no capítulo anterior. compõe a rede de transporte. convém descrever de forma abrangente as fontes mais comuns de emissão de VOC. Os principais componentes que integram as redes são válvulas. existe a necessidade de que sejam utilizadas tubulações e equipamentos adequados para o transporte de produtos.htm 13/07/00 . drenos e válvulas de alívio de pressão. PRINCIPAIS FONTES DE EMISSÕES DE VOC 3.1 Emissões fugitivas 3. Figura 3. São exemplos de equipamentos de transporte de produtos: bombas de diversos tipos. dentro de uma unidade. É comum utilizar o termo linha ao invés de tubulação. A figura a seguir mostra como estão classificadas neste trabalho as emissões de VOC.1 Emissões fugitivas Os produtos manuseados em processos químicos e petroquímicos. teto flutuante externo e teto flutuante interno. Os tanques podem ser construídos de diversos materiais. A perda de produto através da vedação de um equipamento ou componente constitui a emissão fugitiva.2 Emissões em tanques de estocagem Quase toda indústria química necessita de tanques para estocagem de matérias-primas. em um equipamento ou componente. consistem de um corpo cilíndrico com teto fixo. A atmosfera. Em função da larga utilização desses equipamentos. é composta de uma mistura de nitrogênio. PRINCIPAIS FONTES DE EMISSÕES DE VOC 3. É comum. O http://intranet/monografias/emissoes/completa. As emissões em um único equipamento são extremamente pequenas. Outra finalidade dos tanques de estocagem é acumular a produção e garantir o fornecimento contínuo de produto para os clientes. Entre os equipamentos classificados aqui como fontes de emissões. Porém. normalmente. questões importantes relacionadas às emissões nesses equipamentos receberão atenção especial mais adiante. na maioria das vezes. portanto. Essa perda ocorre com grande freqüência em torno das partes móveis do equipamento. dois serão o foco deste trabalho. a vedação não é perfeita e permite que pequenas quantidades do produto escapem para a atmosfera. às vezes insignificantes. os mais comuns na indústria são tanques de aço carbono e aço inox. válvulas de alívio de pressão e compressores (Siegell. depende do tipo de processo. que só permitem a entrada ou saída do ar.Página da W 5 de 33 A maioria dos equipamentos e componentes das redes de transporte possui algum tipo de sistema de vedação que impede o produto de vazar para fora do processo. em ordem decrescente. Porém. Algumas vezes. As contribuições de cada tipo de equipamento podem variar. Os tanques usados para estocagem de compostos orgânicos líquidos podem ter três tipos de cobertura: teto fixo. quantificação de emissões e alternativas de controle. porém. utiliza-se o recurso de injetar nitrogênio no tanque para garantir atmosfera inerte e sem umidade. em virtude das características desses sistemas. quando atendidas determinadas condições de pressão no tanque. no tanque. estar localizada em um ponto fixo poderia caracterizá-la como emissão pontual.quando há possibilidade de entrada de ar . Quase sempre. insumos e produtos. oxigênio . Porém. normalmente. A função do suspiro é permitir a saída ou entrada do ar quando o produto é adicionado ou retirado do tanque O suspiro evita a pressurização ou formação de vácuo dentro do tanque. são eles: bombas e válvulas. só são localizadas com auxílio de instrumentos de detecção. por causa do grande número de equipamentos em uma unidade de processo. o que garante a continuidade do processo. Os tanques de teto fixo são os mais simples e comuns na indústria. metade das emissões fugitivas ocorrem em válvulas de controle e bloqueio seguidas. do projeto do equipamento e das práticas de manutenção empregadas na planta. também. a maior fonte de emissões de VOC e correspondem a 50 ou 60% das emissões de VOC.e vapores de compostos orgânicos. (Colyer e Meyer. em forma de cabo de guarda-chuva. o uso de conservation vents. Serão discutidos os aspectos referentes às características e funcionamento dos sistemas de vedação. Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 3. monitoramento. para impedir a entrada de umidade. formados a partir da volatilização do produto contido no tanque. dotado de suspiro. 1997b). Os tanques permitem que a indústria mantenha estoque estratégico dentro do seus limites. Emissões em tanques de teto fixo resultam da operação de adição de produto. a necessidade de estabelecer controles efetivos sobre suas emissões. 1 991) O fato da emissão. dentro da indústria e. essas emissões podem ser visualmente detectadas. Aproximadamente. essas emissões são. 1997b). dentro de um tanque de teto fixo. os vazamentos em vedações são classificados como emissões não pontuais. caso haja interrupção no suprimento de algum produto. em uma planta industrial (Siegell. Os suspiros mais simples consistem de uma abertura no topo do tanque. por bombas. em razão da forma dispersa em que esses equipamentos e componentes são encontrados na planta.htm 13/07/00 . Sistemas de recuperação ou destruição de vapores são os mais eficientes em termos de redução de emissões. A rede coletora é formada por canaletas. Outro mecanismo é a evaporação do líquido que adere à parede do tanque à medida que o nível do tanque diminui. Além disso. turbulência e composição do efluente. entre o teto e a parede do tanque. principalmente se considerarmos a área de toda a rede coletora. dentro da unidade. muitas vezes com geração de odor. pode ser conseguida por meio da instalação de teto flutuante. são: resfriadores de contato direto. em tanques de teto fixo. No caso de um tanque de teto flutuante externo.Página da W 6 de 33 volume de produto adicionado ao tanque é compensado pela expulsão de igual volume de gás do tanque. além do teto flutuante. é o suficiente para contaminá-las. em alguns casos. fossas. estações de bombeamento. As emissões em sistemas de tratamento de efluentes são causadas pela volatilização dos compostos orgânicos. em qualquer tipo de tanque. porém com teto móvel que flutua no topo do líquido e acompanha as variações do nível do tanque. saturado de compostos orgânicos. colunas de extração. A exemplo do que acontece em equipamentos rotativos. Em tanques de teto flutuante. Outra causa de emissão são as variações de temperatura que fazem oscilar o volume do líquido. (Siegell. não seriam efluente contaminado. bombas de anel líquido. chamada selo. impõe a utilização de sistemas de tratamento para eliminação dos compostos orgânicos. caracteriza uma emissão. PRINCIPAIS FONTES DE EMISSÕES DE VOC 3. é freqüente a geração de efluentes líquidos. A existência de partes móveis impõe a necessidade de vedação. as emissões ainda podem ser minimizadas pela instalação de selos duplos e controle de perdas pelas aberturas. isto é. poços e. pode ser instalado sistema de captação e posterior recuperação ou destruição de vapores. ejetores a vapor. geralmente na ordem de partes por milhão. O que caracteriza a contaminação do efluente é a presença de compostos orgânicos que precisam ser eliminados antes do descarte do efluente. o selo não é estanque e permite pequenos vazamentos. Sistema típico de tratamento de efluentes é composto por uma rede de coleta. dentro do processo. bacias de neutralização. Os fatores que afetam a volatilização são: temperatura. 1 995) Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 3. As águas pluviais. Fontes típicas de geração de efluente líquido. porém os mais onerosos. A conversão para teto flutuante permite reduções de até 98% nas emissões. O principal mecanismo de emissão em um tanque de teto flutuante é a evaporação através de aberturas no teto e através do selo. pelo suspiro do tanque. A redução de emissões. a composição pode variar em função do nível de tecnologia empregada e das condições operacionais da planta. A concentração de matéria orgânica é baixa.3 Emissões em sistemas de tratamento de efluentes Em indústrias químicas. bacias de decantação e unidade de tratamento químico ou biológico. O chamado tanque de teto flutuante interno possui. a exposição do efluente em grandes áreas superficiais pode acarretar em emissões significativas.htm 13/07/00 . são sistemas abertos e permitem o contato do efluente com a atmosfera. a princípio. Os tanques de teto flutuante externo consistem de um corpo cilíndrico similar aos tanques de teto fixo. Em última estância. A mais efetiva é a http://intranet/monografias/emissoes/completa. contidos nos efluentes. Diversos métodos de tratamento podem ser utilizados com a finalidade de especificar a corrente final do efluente. A minimização de emissões em sistemas de tratamento pode ser feita de diversas formas. A composição do efluente é diferente para cada tipo de processo. porém o contato com pisos e equipamentos sujos. O efluente é originado em diversas fontes dentro do processo e pelo carreamento de águas pluviais. a conversão para teto flutuante interno também é vantajosa. Os sistemas de tratamento ocupam grandes áreas superficiais. dentro dos padrões exigidos. Esse gás tem a mesma composição da atmosfera interna do tanque. manobras de drenagem e limpeza de equipamentos. A saída do gás. A exigência de atendimento aos padrões ambientais. teto estacionário no topo. Apesar da baixa concentração de produtos orgânicos. Por esse motivo. no entanto. o que ocasiona a saída de vapores. dentro do tanque. Página da W 7 de 33 redução da quantidade de compostos orgânicos que entram no sistema. seja por meio de uma entrada lateral no compartimento ou por um tubo submerso. Sistemas de recuperação incluem condensação.5 Distribuição de emissões de VOC na indústria Neste mesmo capítulo já foi exposto que as fontes de emissões de VOC podem ser encontradas em diversas áreas dentro da planta. trens e navios. Não se pode. para transportes entre pontos muito distantes ou para pequenas quantidades de produto. pode ser usado um sistema de captação e tratamento de vapores nas bacias de efluentes. contido no recipiente. PRINCIPAIS FONTES DE EMISSÕES DE VOC 3. o líquido é introduzido no topo do compartimento e causará grande turbulência. principalmente. podem ser instaladas coberturas em canaletas e fossas ou utilizar sistema fechado de coleta. É claro que em compartimentos maiores o efeito dessas emissões é mais significativo. entre indústrias químicas pode ser feito por meio de compartimentos de carga. Para controle rigoroso. no entanto. vagões-tanque. Outra forma de reduzir o teor de orgânicos no efluente é a instalação de separadores para remover compostos orgânicos do efluente. os vapores podem ser formados por evaporação do produto contido no compartimento. o tamanho. Maneira simples de minimizar a turbulência é substituir o carregamento por despejo de produto por carregamento de fundo ou submerso.htm 13/07/00 . opta-se por transporte automotor. Os meios de transporte mais utilizados para esse fim são caminhões. O transporte por tubovias. Isso pode ser conseguido mediante melhorias na condição operacional da planta e boas práticas operacionais. mas pode ser minimizada em operações de carregamento. 1 995) Outra forma de controle de emissões para operações de carregamento são sistemas de captura e posterior recuperação ou destruição de vapores. Essa expulsão é imposta pela adição de um volume igual de líquido. gerados pela agitação durante o carregamento. O carregamento de fundo ou submerso é conseguido alimentando-se o produto por baixo. as emissões são causadas por vapores do próprio produto. Reduções significativas podem ser conseguidas também ao se evitar o contato do efluente com o ar. A utilização do carregamento de fundo ou submerso reduz significantemente as emissões. As emissões em operações de carregamento são causadas pela expulsão do volume de vapor.4 Operações de carregamento de produto O transporte de produtos líquidos dentro e. Em seguida. há emissão de vapores. independente do seu tamanho. No carregamento por despejo. Inicialmente. pois cada fonte tem determinada taxa de emissão que varia em função de inúmeros fatores. (ibid) Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 3. como carros-tanque. Isso não ocorre se o compartimento estiver vazio e limpo. absorção e adsorção. Para tanto. parte do produto se vaporiza e escapa para a atmosfera. afirmar que todas as áreas apresentam emissões com a mesma intensidade e freqüência. http://intranet/monografias/emissoes/completa. de qualquer compartimento. antes do carregamento. apesar de ser mais prático. torna-se inviável a depender da distância e das quantidades transportadas. A depender do nível de turbulência. 1 995) Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 3. gotas do líquido podem também ser arrastadas pelos vapores expelidos A turbulência é a resultado natural em qualquer processo de mistura de líquidos. (Siegell. tais como tambores e bombonas. Durante o carregamento. O produto a ser transportado pode ser carregado em grandes compartimentos. tipo e estado de conservação da fonte e condições de operação. tanques de navio ou compartimentos menores. por exemplo. PRINCIPAIS FONTES DE EMISSÕES DE VOC 3. Quase sempre. A destruição de vapores é conseguida por incineração. Em virtude da turbulência do líquido dentro do compartimento. (Siegell. mais ou menos uniforme.htm 13/07/00 . 1 997b) Figura 3. 1 997b) http://intranet/monografias/emissoes/completa.3 – Distribuição de fontes pontuais de VOC. Isso quer dizer que. algumas fontes contribuem mais do que outras para a emissão total da planta.Página da W 8 de 33 A taxa de emissão representa a quantidade de produto liberado para a atmosfera. das emissões de VOC dentro da planta.entretanto. A quantidade de emissão apresentada por cada tipo de fonte também varia de acordo com as características do processo e dos produtos. genericamente. Figura 3. em seis refinarias diferentes. 1 997b). Esse fato pode ser verificado nas figuras abaixo.2 – Distribuição de fontes de emissão de VOC. em seis refinarias (Siegell. mostram que existe distribuição. por unidade de tempo. obtidas a partir dos dados de emissões de VOC. Alguns estudos (Siegell. em seis refinarias (Siegell. 5 – Distribuição de emissões fugitivas. em seis refinarias (Siegell. no caso. mostram a distribuição de emissões em duas plantas de produtos diferentes. em seis refinarias (Siegell. é notável a maior participação das emissões fugitivas na composição das emissões totais da planta. (ibid) O gráfico seguinte mostra a distribuição de emissões fugitivas entre os diversos equipamentos da planta. 1 997b) De acordo com as figuras 3. porém em proporções diferentes. além da implantação de programa de monitoramento e reparo. o que não quer dizer que as emissões. sejam desprezíveis. É evidente a superioridade das emissões em válvula e bombas. extraídas de Siegel (1 997). Este é o principal fato que determina a diferença entre a quantidade de emissões em cada refinaria. Nesse caso.6 e 3.4 – Distribuição de fontes não pontuais de VOC. compressores. bombas.Página da W 9 de 33 Figura 3.htm 13/07/00 .4. As figuras 3. Novamente. Esses dados representam a distribuição de emissões em seis refinarias diferentes. não têm programa de monitoramento e reparo de equipamentos.7. tolueno e xileno. ou seja. A refinaria B. 1997b) http://intranet/monografias/emissoes/completa. válvulas. estão sendo chamadas de emissões fugitivas todas as emissões de VOC provenientes de equipamentos e componentes das redes de transferência de fluido. estabeleceu limite reduzido para as emissões o que resultou em maior controle de emissões. nos demais equipamentos. As seis refinarias em questão adotam diferentes regulamentações para o controle de poluição.2 a 3. as emissões fugitivas sobressaem em relação às demais. conexões etc. 1 997b) Figura 3. o que reforça a idéia de que mesmo em plantas distintas existe forte tendência de que os equipamentos supracitados apresentem mais emissões que as demais fontes. por exemplo. As refinarias D e E. (Siegell. Página da W 10 de 33 3. Essa medida de concentração é chamada Valor Representativo de Concentração (VRC) e é definido como a máxima concentração do poluente em torno da fonte de emissão fugitiva.6 – Distribuição de emissões em uma planta de xileno (Siegell. Schaich. acompanhar o desempenho do programa de redução de emissões. http://intranet/monografias/emissoes/completa.htm 13/07/00 . então. entretanto. no primeiro momento. Na prática. Como será visto no capítulo V. MONITORAMENTO E QUANTIFICAÇÃO DE EMISSÕES FUGITIVAS 4.1 Monitorando emissões fugitivas em plantas industriais O monitoramento de emissões fugitivas é uma ferramenta imprescindível em qualquer programa de redução de emissões. Entende-se por monitoramento de emissões fugitivas o acompanhamento periódico das emissões fugitivas de uma planta ou de um equipamento específico. por meio de medições periódicas. 1997b) 3. detectada por um analisador portátil. nas proximidades de cada equipamento. em seguida. pois representa a medida direta da quantidade de poluente liberada para a atmosfera. MONITORAMENTO E QUANTIFICAÇÃO DE EMISSÕES FUGITIVAS 4. 1 991). uma medida indireta da taxa de emissão. 1997b) Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 4. retratar a condição inicial da planta. é mais viável que o monitoramento se respalde na medida da concentração de poluente.7 – Distribuição de emissões em uma planta de tolueno (Siegell. A taxa de emissão é a medida precisa da quantidade de emissões fugitivas.1 Monitorando emissões fugitivas em plantas industriais 4. O VRC seria.2 Métodos estimativos de taxas de emissão Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 4. 1 990. são os resultados do monitoramento que definem as ações para a redução dentro do programa. (Surprenant. O monitoramento possibilita. 1. dentro da unidade.1. especialmente se o monitoramento por área também é usado. são colocados analisadores em pontos específicos da unidade para monitorar continuamente as emissões fugitivas. estas podem mascarar os resultados do monitoramento.3 Monitoramento na fonte O monitoramento na fonte é aplicado com mais freqüência e sua eficiência melhor comprovada. 1 979) 4. Se um pico de concentração é observado. selos de bombas .2 Monitoramento em pontos fixos No monitoramento.entre outras. na operação de plantas industriais. os analisadores são colocados junto aos equipamentos críticos que trabalham com VOC ou espalhados pela unidade e formam uma rede de monitoramento. A sonda do instrumento é direcionada para os pontos de cada equipamento onde a emissão pode ser encontrada. (ibid) Estima-se que cerca de 50% das emissões significativas.1 Monitoramento por área O monitoramento por área consiste na medição das emissões de VOC a uma dada distância de cada equipamento. dentro da planta. Porém. As medidas são realizadas por um operador um analisador portátil de VOC. Alguns deles são aplicáveis para o monitoramento de emissões. se houver. Outra vantagem é que o monitoramento em pontos fixos tem menor custo de mão-de-obra. sempre será necessário outro monitoramento para identificar exatamente a fonte de emissão. a localização deve ser registrada para que em seguida se possa fazer pesquisa detalhada para identificação da fonte. A desvantagem é a falta de confiabilidade de algumas leituras em virtude da dispersão dos vapores. podem ser detectadas valendo-se do monitoramento por área. em pontos fixos. pois permitem monitorar toda a planta e identificam as fontes de emissões fugitivas. flanges. o monitoramento por área e o monitoramento em pontos fixos. (Wallace. a sonda é colocada tanto no centro quanto ao redor da área de emissão. Esse método de monitoramento detecta as emissões e mede as fontes individualmente . Nesse monitoramento. se um pico de concentração é observado.válvulas. destacam-se: o monitoramento na fonte. Outros métodos são específicos para o monitoramento individual de uma fonte e são utilizados para quantificar taxas de emissão ou para realizar testes de performance em equipamentos. A sonda deve estar afastada apenas um centímetro da fonte. Nesse monitoramento. A vantagem desse método é que grande parte dos vazamentos pode ser detectada rapidamente. comparado com outros métodos de monitoramento. (ibid) A maior vantagem desse tipo de monitoramento é que ele pode ser adaptado às necessidades específicas de cada unidade. (ibid) http://intranet/monografias/emissoes/completa. (ibid) 4. Além disso.htm 13/07/00 . As desvantagens centram-se nos fatos de exigir investimento inicial alto para adquirir e instalar os equipamentos de monitoração. Para o monitoramento em plantas. (ibid) 4. Novamente. o operador deve proceder pesquisa detalhada em cada equipamento para detectar a fonte. na planta. grandes fontes de emissões. Deve-se previamente estabelecer o roteiro a ser seguido dentro da unidade de processo. pelo vento e influência de unidade próximas. tais como canaletas e válvulas de alívio.1.Página da W 11 de 33 Diversos métodos de monitoramento de emissões fugitivas são citados na literatura. e a necessidade do uso de analisadores portáteis para localizar as fontes. também é usado um analisador portátil de VOC. Para fontes em que as emissões ocorrem em áreas abertas para a atmosfera. Estima-se que esse método seja capaz de detectar um terço de todos os vazamentos. 5 Testes de desempenho em válvulas O monitoramento de válvulas não deve ser confundido com os testes de desempenho. cada vez mais. em virtude do vazamento. O monitoramento deve ser feito circundando a sonda por todos os pontos em torno da haste.1. válvulas de alívio e drenos.Página da W 12 de 33 Para detecção de emissões fugitivas. pois é necessário isolar cada equipamento antes do monitoramento. Esses métodos são muito utilizados em testes de estanqueidade de equipamentos ou na determinação de taxas de emissão. em condições normais de operação. Esses métodos consistem em enclausurar o componente e capturar as emissões e medilas volumetricamente. são identificadas imediatamente no primeiro monitoramento e torna mais ágil a manutenção do equipamento. (ibid) 4. (ibid) O monitoramento na fonte. estes devem ser monitorados da mesma maneira. O método de retenção é similar ao teste de estanqueidade. No teste de pressão positiva. onde seja possível ocorrer emissões. A sonda é movimentada por toda circunferência do eixo de modo que todos os pontos da interface sejam amostrados. As fontes de emissão.1. (ibid) 4. o equipamento. isolado e completamente vedado. em selos de bombas. Os métodos empregados em testes de estanqueidade são simples e têm como objetivo determinar apenas se o equipamento é suficientemente estanque ou não para atender as condições de operação. Já a determinação de taxas de emissão envolve métodos mais complexos porque o objetivo é obter medida precisa da quantidade de poluente emitida. é compensada pela injeção de gás. Os exemplos mais comuns de testes de estanqueidade são os testes de pressão positiva e os testes de retenção. calcula-se a vazão mássica de emissão fugitiva. conhecendo-se a vazão de gás no sistema. (ibid) Para o monitoramento em válvulas. a sonda do analisador portátil é colocada próxima à interface.htm 13/07/00 . Os testes de desempenho são realizados pelo próprio fornecedor com o intuito de garantir a confiabilidade de seus produtos. A indicação da estanqueidade do equipamento passa a ser a vazão de gás necessária para manter a pressão estática constante. porém a perda de pressão. A sonda deve ser mantida o mais próximo possível da interface do selo com o eixo. têm http://intranet/monografias/emissoes/completa. comparado com os métodos anteriores. (ibid) Os métodos mais difundidos para determinação de taxas de emissão são os chamados métodos de enclausuramento. é pressurizado com ar ou nitrogênio.4 Outros métodos de monitoramento Alguns métodos de monitoramento não são aplicáveis no monitoramento de plantas industriais. flanges. A concentração da amostra é determinada analiticamente e. exige maior aplicação de mão-de-obra uma vez que as medições devem ser feitas em todo equipamento da planta com potencial para ser uma fonte de emissão fugitiva. selos de bombas e compressores. Esse método é útil porque pode ser utilizado para detecção de vazamentos em seções inteiras de linhas e inclui flanges e válvulas. no entanto. A fonte de gás é fechada e a queda de pressão estática ao longo do tempo é registrada. a sonda do analisador é colocada na interface entre a haste da válvula e a gaxeta. incluem válvulas de processo. entre o selo e o eixo da bomba. As fontes de emissão. Um rotâmetro mede a vazão de gás e um manômetro mede a pressão para permitir a conversão da concentração volumétrica para os valores padrões. nas quais os métodos de enclausuramento podem ser utilizados. As emissões são capturadas e resfriadas de forma que a água e os hidrocarbonetos pesados condensem e possam prevenir a sujeira. Se existirem outros pontos na válvula. O monitoramento é feito na planta após a válvula entrar em operação. As plantas. é identificar qual a taxa de emissão e qual a vida útil da válvula. Portanto. respalda-se em testes simples para garantir que seu produto atende aos critérios de emissões fugitivas. Esse teste pode ser feito de várias maneiras. durante o ciclo de atuação da válvula ou ao longo de sua vida útil. 1 993. em condição estática e durante os ciclos de atuação. 1 992) Parâmetro de teste muito importante é o ciclo térmico. (ibid) Número de ciclos de atuação 100 000 25 000 100 000 25 000 5 000 Número de ciclos térmicos 3 3 0 0 1 Máxima emissão permitida 500 ppm 500 ppm 500 ppm 500 ppm 500 ppm Ajuste Permitido Não Não Não Não Sim Condições de teste: 43oC a 0. Os dados obtidos com esses testes são muito úteis na hora de decidir que equipamento deve ser usado. controlada a temperatura ambiente. O fornecedor da válvula. Alguns fornecedores ainda se calcam em testes visuais.1 mostra as emissões observadas em um teste realizado com seis válvulas diferentes. pode. (Gardner. Miles. Metano ou Nitrogênio http://intranet/monografias/emissoes/completa. que deve ser levado em consideração nos testes de desempenho. 1 995) É fundamental em testes desse tipo investigar quais as variáveis que afetam o desempenho da válvula e quais as taxas de emissão que podem ser esperadas ao longo da sua vida útil se forem utilizadas gaxetas de diferentes materiais. 1 995) Outro parâmetro muito importante. Essa técnica tem sido contestada recentemente.Página da W 13 de 33 exigido produtos que necessitem de pouca ou nenhuma manutenção e que. A perspectiva é de que futuramente só sejam aceitas válvulas cujos testes incorporem ciclos térmicos já que esse é o tipo de teste mais rigoroso. (ibid) Tabela 4. Muitos fornecedores já estabeleceram padrões de teste para qualificar seus produtos dentro da nova visão. 1 995). é o número de ciclos de atuação da válvula.68 atm Fluido de teste: Ar. Tradicionalmente. por exemplo. A magnitude e a velocidade da variação de temperatura afetam diretamente a habilidade da válvula para controlar emissões fugitivas. Testes adicionais devem ser feitos para qualificar a válvula dentro de toda a faixa de pressão e temperatura de operação.Padrão de teste do Fluid Control Institute para desempenho de válvulas. obviamente. Essa garantia é suportada por análises estatísticas de testes feitos com válvulas novas que usam o ar ou nitrogênio como fluido. Uma válvula apta para operar com emissão fugitiva. Raramente encontra-se algum dado sobre temperatura e pressão do teste. A Figura 4. O objetivo. sejam capazes de lidar com ciclos térmicos e também tenham extensa vida útil (Miles. A Tabela 4. normalmente. mas para obter dados mais precisos é comum utilizar técnicas de enclausuramento. efeitos de ciclos térmicos e taxas de emissão. em diferentes condições de operação.htm 13/07/00 . Gardner e Spock.1 apresenta resumo do padrão da Fluid Control Institute para teste de desempenho em válvulas. ao longo de sua vida útil. 1 991. o desafio dos fornecedores é aprimorar os testes de desempenho de tal forma que estes sejam capazes de reproduzir as condições a que o equipamento estará submetido durante a operação. além disso. vazar se a temperatura de operação cair rapidamente. (Miles. (Spock. as válvulas são testadas apenas hidrostática ou pneumaticamente.1 . (ibid) Um dos grandes problemas que as plantas enfrentam na hora de confrontar os dados oferecidos pelo fabricante com as suas necessidades é o fato de que esses dados raramente são obtidos em testes realizados sob condições realísticas. pode ser obtida a partir de medição direta da vazão de gás. e os vazamentos em flanges eram 29 vezes maiores que em bombas. mas em processos diferentes. No caso de emissões fugitivas. a taxa de emissão em bombas era cinco vezes maior que em válvulas.Emissões em diferentes válvulas em condição estática e dinâmica. essa medição não é tão simples. em quatro plantas petroquímicas que produziam monoclorobenzeno.2.1 . e os flanges não apresentavam emissões fugitivas. Na planta de monoclorobenzeno. em fontes pontuais. Se http://intranet/monografias/emissoes/completa. (ibid) Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 4.1 Fatores de emissão Alguns métodos utilizam fatores de emissão para estimar as emissões fugitivas totais da planta. bombas. As taxas de emissão para a mesma fonte. Os métodos tipo enclausuramento são úteis na determinação da taxa de emissão de alguns equipamentos. a primeira etapa para estimar as emissões de VOC é proceder a contagem do número de equipamentos existentes na planta e separá-los por tipo e aplicação. Esse fato pôde ser constatado num estudo realizado por Monsanto Research Corp. em virtude da complexidade desses métodos e dos custos envolvidos. Esses fatores respaldam-se em taxas médias de emissão.’s Dayton Laboratory. óxido de etileno e dimetiltereftalato. padronizadas para cada tipo de equipamento. mas tornam-se inviáveis para serem aplicados em todos os equipamentos da planta. Em razão dessa dificuldade. flanges e compressores é mais difícil de ser realizada do que em chaminés ou outras fontes pontuais.htm 13/07/00 . podem variar significativamente. no entanto.2 Métodos estimativos de taxas de emissão A quantificação de taxas de emissão em equipamentos e componentes. (Wallace. butadieno. A taxa de emissão. 1 979) 4. Já na planta de butadieno. calcadas em dados de medições em campo. MONITORAMENTO E QUANTIFICAÇÃO DE EMISSÕES FUGITIVAS 4. alguns métodos para estimativa de taxas de emissões fugitivas foram desenvolvidos ao longo dos anos e visam tornar a quantificação dessas emissões menos complexa e menos onerosas. em diferentes condições. as válvulas concentravam taxa de emissão dez vezes maior que as bombas. Os métodos disponíveis para estimativa de emissões fugitivas variam desde a aplicação de fatores de emissão até o uso de correlações matemáticas.Página da W 14 de 33 Figura 4. Na aplicação desses métodos. como válvulas. 1087 0. Outra consideração é que todos os equipamentos possuem taxa de emissão próxima à taxa de um equipamento similar. (Siegel. como os listados nas tabelas a seguir. válvulas. 1 990.Página da W 15 de 33 os diagramas de tubulação e instrumentação não estiverem disponíveis. A multiplicação do fator pelo número de fontes de determinado tipo (ex.0018 Serviço Surprenant (1 990) 0.Fatores de emissão médios da SOCMI (Suprenant. Tais fatores estão calcados em medições de campo e refletem a taxa média de emissão para cada tipo de fonte. 1 991) Fatores de emissão médios da SOCMI (Indústria de Fabricação de Compostos Sintéticos Orgânicos) Os fatores da SOCMI foram desenvolvidos a partir de estudos realizados em refinarias de petróleo. 1 981. A aplicação dos fatores SOCMI.0123 0.0156 0. as emissões de VOC podem ser estimadas e utilizados os fatores de emissão apropriados. Surprenant.htm 13/07/00 .00051 0.1 991) Fatores de emissão (kg/h/fonte) Equipamento Válvulas Gás Líquido leve Líquido pesado Bombas Líquido leve Líquido pesado Compressores Válvulas de alívio Flanges Linhas desconectadas Pontos de amostra Todos Todos Todos Todos Todos 0. diferentes plantas de processos petroquímicos e áreas de manutenção.00083 0. Schaich. numa refinaria de petróleo. (Surprenant. Determinado o número de equipamentos dentro da planta. a USEPA sugere que sejam feitas aproximações para simplificar a contagem. Tabela 4.3 . compressores) resulta na taxa de emissão para esse tipo de fonte dentro da unidade. 1 991) O uso dos fatores de emissão da SOCMI normalmente implica em taxas de emissão superestimadas porque os autores foram bastante conservadores no desenvolvimento dos fatores a partir dos dados de campo. em plantas químicas e petroquímicas. pode resultar em estimativas de até duas ordens de grandeza maiores que os valores reais.0071 0. 1 990 e Schaich.0471 Schaich (1 991) 0. O uso dos fatores da SOCMI considera que a freqüência de emissão de uma planta em particular é similar à freqüência de emissão média da indústria.0150 Fatores de emissão por estanqueidade http://intranet/monografias/emissoes/completa.00023 0. 1 990.0494 0.0017 0.228 0.104 0. bombas.0214 0.0056 0. Schaich. após a medição dos VRC.0451 0.1874 0. as plantas devem desenvolver fatores de resposta para seus instrumentos.005 0. Scaich. A aplicação desses fatores é idêntica aos fatores de estanqueidade. ibid) Algumas considerações devem ser feitas ao serem usados os fatores estratificados ou fatores de estanqueidade. 1 991) Fatores de emissão (kg/h/fonte) Equipamento Serviço Siegel (1 981) Surprenant (1 990) Schaich (1 991) Não Estanque Não Estanque Não Estanque estanque estanque estanque Válvulas Gás Líquido leve Líquido pesado Bombas Líquido leve Líquido pesado Compressores Válvulas de alívio Todos Todos 0.00048 0.Fatores de emissão calcaados na estanqueidade da fonte (Siegel.0264 0.0891 0.00171 0. Primeiro. os equipamentos são classificados dentro das três categorias citadas.0992 0.0011 0.4 apresenta fatores de emissão por estanqueidade para diversas fontes. o termo estanque não significa necessariamente que o equipamento não apresente emissão. Nesse caso. pois os fatores estratificados são divididos em três faixas: 0-1 000ppm. 1 991) Tabela 4. Existem dois fatores de emissão.046 0 0 0.024 0. 1 000-10 000ppm. Schaich.00023 0. mas que o valor de concentração medido está dentro de uma faixa tolerável de aceitação.htm 13/07/00 .3385 1 608 1 691 0. Equipamentos considerados estanques são aqueles que o VRC medido é menor que 10 000ppm. 1 981.00051 0. os equipamentos que apresentam VRC maiores que 10 000ppm são ditos não-estanques.0005 0 0. (ibid.0005 0. ibid) Fatores de emissão estratificados Os fatores de emissão estratificados necessitam de medidas mais precisas que os fatores de estanqueidade.4 0.0135 0. Suprenant.25 0.006 0. Fator de resposta é a razão entre o valor real de concentração de um composto e a sua concentração.19 0.059 0. 1 990. a estimativa de emissão é feita multiplicando o número de equipamentos pelo fator correspondente. (Schaich.046 1. Por outro lado. (ibid.0447 http://intranet/monografias/emissoes/completa.0038 0.0297 0. 1 990. 1 991) De forma similar aos fatores da SOCMI.0120 0. um para fontes estanques e outro para fontes não-estanques. (Surprenant.0852 0.4 . porém. entretanto. e maiores que 10 000ppm.437 0. deve-se assumir que menos da metade das fontes apresenta valor de concentração zero. de modo a diferenciar os equipamentos estanques e não-estanques. revelam que porcentagem muito maior de fontes apresenta valor de concentração zero. Dados atuais. medida na fonte.8547 0.00023 0. portanto não é possível estabelecer uma causa para as diferenças entre os valores apresentados.Página da W 16 de 33 A aplicação desses fatores respalda-se na medição de valores representativos de concentração (VRC).9614 0. Segundo. A Tabela 4. Os autores citados nesta tabela não fizeram nenhuma inferência sobre os dados dos quais foram obtidos tais fatores.00051 0. das taxas de emissão versus valores de concentração para cada tipo de fonte.0375 0.2 Correlações entre VRC e taxa de emissão O emprego de correlações matemáticas. no início da faixa de concentração. 1 991) Fatores de emissão (kg/h/fonte) Equipamento Serviço Surprenant (1 990) 0-1 000 1 000ppm 10 000 ppm Válvulas Gás Líquido leve Líquido pesado Bombas Líquido leve Líquido pesado Compressores Válvulas de alívio Flanges Todos Todos Todos 0.0451 0.0036 0.0992 0. 1 990.0193 0. para o cálculo de taxas de emissões fugitivas. Essas correlações relacionam o valor de concentração medido em cada equipamento à sua taxa de emissão.00963 > 10 000 ppm 0. pois.Página da W Flanges Todos 0.005 0.01195 0.437 0.00056 0.8547 0. é bem maior. descritos anteriormente.691 0.00023 0.00150 17 de 33 Linhas Todos desconectadas Tabela 4.00051 0. Schaich. ( Surprenant.0028 0. As medidas de taxas de emissão são feitas utilizando-se métodos tipo enclausuramento. Schaich.0926 0.00031 0.0737 0. em toda escala de concentração.00023 0.00876 0. porém os dados que suportam as equações têm poucos pontos abaixo de 100ppm. 1 991) A USEPA dispõe de um conjunto de equações geradas a partir de dados coletados em plantas industriais.9644 0.00051 0.00875 Linhas Todos desconectadas 0.htm 13/07/00 .01195 4.0852 0. Essas correlações representam as regressões dos dados de taxa de emissão versus concentração de diversos equipamentos.264 0.5 .00013 0.00023 0.2.2637 0. http://intranet/monografias/emissoes/completa. em diferentes processos. A margem de erro.00002 0.0084 0.00028 0.Fatores de emissão estratificados (Suprenant. enquanto os valores de concentração são obtidos por medição direta com analisador portátil. Essas correlações resultam numa estimativa de grande precisão. Essas funções são formuladas a partir de medições em campo. 1 990.00006 0.1874 0.0826 0.00198 0.00004 0.00380 0.0044 0.279 0.0114 0.0335 0.0825 0.00051 0.00013 0.3885 1.00165 0. por meio de funções matemáticas contínuas.00056 0 0.00014 0. representa um nível de refinamento mais elevado que os métodos calcados em fatores de emissão.01132 0.0375 0.608 1.0212 > 10 000 ppm Schaich (1 991) 0-1 000 1 000ppm 10 000 ppm 0. deve-se assumir valor zero-padrão de 8ppm para equipamentos com concentração medida entre 0 e 8ppm.693 3. visto que toda emissão caracteriza perda de produto do processo para o meio ambiente. ( Surprenant. publicadas pela USEPA. em pelo menos trinta fontes. para desenvolver novas equações. nesses equipamentos. Os valores de taxas de emissão associados ao valor zero-padrão de concentração refletem as emissões das fontes com valores de concentração entre 0 e 8ppm.818 O uso dessas correlações. O desenvolvimento de correlações específicas requer trabalho adicional que inclui a medição direta de taxas de emissão.47 1. Além disso. das taxas de emissão. específicas para cada processo. 1 990. logo extrapolações não são bem aceitas. é possível formular novas correlações.73(10-4. ( Schaich. Um programa de redução de emissões fugitivas compreende um http://intranet/monografias/emissoes/completa. 1 991) Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 5. o controle de emissões vai ao encontro das necessidades de aumento da produtividade da indústria.92(10-4.733)(Concentração em ppm) 0. é importante fazer medições em campo. Logo.Correlações matemáticas entre valores de concentração e taxas de emissão (Schaich. Com os dados de taxas de emissão e concentração.Página da W 18 de 33 Dados recentes mostram que muitos equipamentos apresentam valores de concentração abaixo do limite de detecção do instrumento. O controle de emissões fugitivas é conseguido por meio da implantação de um programa de redução de emissões fugitivas na planta. Isso implica que.71(10-5. ao aplicar estas correlações na estimativa de emissões de um processo específico. dentro da faixa de concentração dos dados que geraram as equações. 1 991) Tabela 4. equipamentos com valores de concentração acima do limite de leitura do instrumento também devem ter suas taxas de emissão medidas ao invés de estimadas. Segundo. são realmente pequenas. Normalmente. os resultados deverão ser encarados dentro de uma margem de erro. portanto essas equações matemáticas representam o comportamento "médio" de cada fonte.33(10-5. Por outro lado. Primeiro.898 0. associada à medição de valores de concentração na fonte. as equações somente relacionam os valores de concentração e taxas de emissão.34)(Concentração em ppm) 0. CONTROLE DE EMISSÕES EM VÁLVULAS E BOMBAS O controle de emissões fugitivas na indústria torna-se cada vez mais relevante perante as exigências ambientais. É adequado que sejam medidas as taxas de emissão.htm 13/07/00 . (ibid) As correlações apresentadas pela USEPA foram formuladas a partir de dados de diversos processos diferentes.6 . em alguns equipamentos com valores de concentração não detectáveis. Schaich. pressupõe duas considerações. 1 991) Equipamento Válvulas Gás Líquido leve Bombas Flanges Todos Todos Serviço Taxa de emissão (kg/h) 1.342)(Concentração em ppm) 0.35)(Concentração em ppm) 0. o desenvolvimento de correlações específicas para cada processo leva a estimativas mais precisas do que aquelas feitas com as correlações da USEPA. Essa condução facilita certificar-se de que as emissões. 009 British Occupational Health Society 1 0.htm 13/07/00 .Página da W 19 de 33 conjunto de ações corretivas e preventivas. com o intuito de minimizar a taxa global de emissão da planta. tem custo relativamente baixo.3 1 0. traz uma idéia da melhoria que se obtém a partir da instalação de sistemas de vedação mais avançados em bombas centrífugas.52-1. quantidade e tamanho dos equipamentos.2 0. em: válvulas de alívio.027-0. A aplicação de tecnologia mais avançada em selos de bombas.2 faz comparação similar entre alguns tipos de válvulas.33 Kremer (1 982) 1 0. talvez seja a maneira mais eficiente de conter tais emissões.Índices de emissão em válvulas (Lipton e Sydney.003 0. podem ser reduzidas em pelo menos 50% a 75% por meio de um programa de monitoramento e manutenção de equipamentos. instalar novos equipamentos e acessórios que garantam menor taxa de emissão ou capturar as emissões e enviá-las para sistemas de tratamento. projetados para o controle de emissões fugitivas. Em sistemas de tratamento de efluentes e grandes equipamentos. (ibid) Tabela 5. somente quando instalados em espaços confinados.15 0. como compressores. tomadas sistematicamente.004 Tabela 5. é altamente eficiente e. tais como incineradores e colunas de adsorção com carvão ativado.19 1. (Suprenant. 1989) Tipo de vedação Gaxeta sem selante Gaxeta com selante Selo simples Selo Tandem Selo duplo Índice de emissão 100 10 1. 1 989) Tipo de válvula Gaveta Esfera Plug Globo Borboleta Estudo API Bussenius (1 981) 1 0. Essa tabela faz comparação entre os índices relativos de emissão de alguns tipos de vedação. A eficiência do monitoramento e manutenção em válvulas e bombas depende do tipo.2 . A Tabela 5. 1 990) A instalação de novos equipamentos. Estudos indicam que as emissões fugitivas. muitas vezes.88-1. Numa planta industrial.1 . A captura e destruição de vapores podem ter eficiência de redução de emissões próxima a 100%.040 0.10 1.1. Esses índices indicam a proporção entre as taxas de emissão de cada sistema de vedação.61 Os sistemas de captura de emissões fugitivas têm sido aplicados com sucesso no controle de emissão. porém para válvulas e bombas esse tipo de controle não é http://intranet/monografias/emissoes/completa.3 1 0. a redução de emissões pode ser conseguida de três maneiras diferentes: intensificar o monitoramento e manutenção de equipamentos. assim como em sistemas de vedação de válvulas. A Tabela 5. nesses equipamentos.51-2.Índices de emissão em bombas centrífugas (Lipton e Sydney. condições de operação e das características dos fluidos de processo. abaixo.05 Bussenius (1 986) 1 0. A estrutura detalhada do programa depende do nível de emissão considerado aceitável pela planta.5 Conclusão Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 5. Portanto. modificação de projeto capaz de reduzir seu nível de emissão.htm 13/07/00 . 1 991). nos Estados Unidos. Isso quer dizer que se um determinado equipamento foi projetado para apresentar emissões na faixa de 500ppm e o nível de aceitação da planta for 100ppm. (ibid) 5.1 Programa de redução de emissões 5. é necessário que sejam envolvidas pessoas de diferentes disciplinas que possam contribuir para a solução do problema. é imprescindível definir quais as bases que serão utilizadas. Nesse caso. a performance da planta estará sempre limitada aos níveis de emissão para o quais os equipamentos foram projetados. (3) prazos de execução para a manutenção de equipamentos. válvulas e bombas. A execução do reparo garante à planta que aquele equipamento estará em conformidade com os padrões de emissão no próximo monitoramento. isto é: (1) emissão máxima permitida concentração de poluente em ppm. se esse percentual for maior que a performance mínima desejada para a planta. para emissões fugitivas em válvulas. O estudo de melhoria começa com a análise das causas básicas do problema.4 Composição de custos 5. O objetivo é desvendar a http://intranet/monografias/emissoes/completa. Após cada jornada de monitoramento. ou seja. e os custos envolvidos na instalação de um sistema de captação desse porte não compensaria o ganho em termos de redução de emissões. O programa de redução de emissões inicia com o processo de monitoramento e manutenção de equipamentos. quais equipamentos da planta deverão ser incluídos.1 Programa de redução de emissões Conceitualmente. a manutenção do equipamento se faz necessária. Para tanto. detectada na fonte. Sempre que for identificado um equipamento com emissão superior ao nível máximo. A Figura 5. A eficiência do processo de monitoramento e manutenção depende do cumprimento dos prazos estipulados para execução dos reparos. ou seja. Porém. CONTROLE DE EMISSÕES EM VÁLVULAS E BOMBAS 5. (4) abrangência do programa. pode ser dividido em duas partes: monitoramento e manutenção de equipamentos e projetos de melhoria. O Anexo B apresenta resumo da norma que regulamenta as emissões fugitivas.Página da W 20 de 33 utilizado porque esses equipamentos encontram-se espalhados por toda a planta. deve-se coletar o maior número possível de informações. deve ser levantado o percentual de equipamentos que apresentou emissões acima do limite. essa informação pode ser usada para definir as bases do programa. Dessa forma. em válvulas e bombas. Na análise das causas. o monitoramento e reparo desse equipamento não será suficiente para garantir a performance desejada.1 mostra um exemplo de programa de redução de emissões fugitivas no qual foram utilizados os padrões de nível máximo de emissão e performance mínima de emissão da norma da USEPA (Colyer e Meyer.3 Reduzindo emissões em válvulas 5. Se existir algum conhecimento sobre a situação atual dos equipamentos da planta em relação a emissões fugitivas. a freqüência de monitoramento deve ser aumentada.2 Reduzindo emissões em bombas 5. (5) freqüência de monitoramento que será utilizada. se faz necessário um projeto de melhoria. consegue-se melhorar continuamente a performance de emissões da planta. um programa de redução de emissões fugitivas em. (2) performance mínima desejada para a planta porcentagem de equipamentos com emissão superior ao nível de emissão máximo. 1 Otimização de custos Programação matemática é a ferramenta que pode ser utilizada para otimizar um programa de redução de emissões de forma a garantir sua continuidade.1. quando se pretende modificar grande número de equipamentos. e o nível de performance mínimo seria uma das http://intranet/monografias/emissoes/completa. A saída para esse impasse é buscar a solução otimizada de forma que a planta possa atender sua performance de emissão com o menor custo. porém. (Colyer e Meyer.Página da W 21 de 33 verdadeira causa da emissão para que seja definida melhoria a ser feita. Otimizar a solução para o problema de emissões fugitivas significa selecionar.Programa de redução de emissões fugitivas . Do ponto de vista técnico. talvez essa seja a decisão correta. a planta opta por solução mais eficiente e certamente de custo mais elevado. 5. por questão de segurança. aquela alternativa que garanta para a planta o desempenho de emissão dentro dos padrões de menor custo possível. Figura 5.htm 13/07/00 . Essa melhoria pode envolver tanto alterações nas condições e procedimentos de operação da planta quanto modificações em equipamentos ou sistemas de vedação. o custo total seria a função-objetivo a ser minimizada. decisão como essa pode inviabilizar o programa de redução de emissões.1 . para cada equipamento que precisa ser modificado. 1 991) Muitas vezes. Quando se trata de modificações em apenas um ou dois equipamentos. tais sistemas podem apresentar baixas taxas de emissão ou até nenhuma emissão.htm 13/07/00 . que seria: utilizando todo o capital alocado. aprimorar os resultados do programa. hoje. a alternativa mais utilizada para o controle de emissões fugitivas em bombas. teria o objetivo de encontrar.Página da W restrições do problema. entre todas as alternativas. Para exemplificar. atingir a melhor performance de emissão. fosse capaz de colocar a planta numa situação cuja performance mínima de emissão fosse alcançada. 1 991) Pesquisa em 107 bombas de três refinarias.2 Reduzindo emissões em bombas Os selos mecânicos são. existam dez equipamentos que precisem ser modificados para atender os padrões de emissão da planta que são: quatro bombas centrífugas com selo simples e seis válvulas de controle engaxetadas. 22 de 33 Se a planta tiver capital previamente alocado para as modificações. No total. Sem dúvida. numa planta. Mesmo um selo simples. Para cada válvula teríamos duas possibilidades: a substituição do material da gaxeta e a instalação de foles. seriam mais de 5 000Nota 1 alternativas de melhorias para a planta. Para cada bomba. nesse caso. um selo duplo com fluido selagem externo e a substituição do equipamento por uma bomba hermética. As três últimas seções deste capítulo reúnem algumas informações relevantes para modificações em sistemas de vedação de válvulas e bombas e composição dos custos associados a essas modificações. Para exemplificar o uso da otimização no programa de redução de emissões fugitivas. CONTROLE DE EMISSÕES EM VÁLVULAS E BOMBAS 5. Nota 1 : Total = (alternativas) (bombas) x (alternativas) (válvulas) = 34 x 26 = 81 x 64 = 5184 Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 5. imagine uma situação em que. a execução torna-se factível. a otimização poderá trazer resultados altamente positivos para a planta. com o menor custo. Em qualquer uma das duas abordagens. e alternativa terá custo e desempenho de emissão diferente. Além disso. até mesmo. Basta que seja criado um banco de dados com as alternativas disponíveis para a modificação dos equipamentos e definidas as funções-objetivo e a restrição a serem atendidas. O uso dos recursos da otimização para minimizar investimentos é uma ferramenta muito difundida. 91% das emissões estavam abaixo de 10 000ppm. o conjunto de modificações que. nos Estados Unidos. na indústria. A otimização. o programa de redução de emissões é a oportunidade para aplicar todos os conceitos de otimização e. (Adams. suponha quatro bombas com três modificações cada uma e seis válvulas com duas modificações cada. revelou alguns dados interessantes sobre a utilização de selos mecânicos. conduzida em 1 990. são eles: o cumprimento dos padrões de emissão com o mínimo de investimento ou alcançar o melhor padrão de emissão e utilizar os recursos existentes. a otimização pode ser usada com abordagem pouco diferente. O número de alternativas é obtido pelo somatório de todas as combinações entre os equipamentos da planta e as possíveis modificações para cada um deles. Apesar de 99% dos selos testados serem simples. mas com a utilização de algoritmos automatizados. Esta tarefa pode parecer difícil de ser executada. é possível implantar três modificações diferentes: um selo simples redimensionado. assim. porém existem poucos trabalhos publicados que fazem referência a esse uso em programas de redução de emissões ou. Dependendo do tipo de projeto e da natureza da aplicação. 83% dos selos testados apresentaram emissões http://intranet/monografias/emissoes/completa. pode controlar as emissões em níveis inferiores a 1 000ppm. o modelo mais econômico disponível no mercado. em qualquer programa ambiental. (ibid) Figura 5. substituir bombas convencionais por bombas herméticas ou de acoplamento magnético. Porém. ou seja. Admitindo-se.htm 13/07/00 . essa perda é superior a US$ 1 200/ano por selo. o achado mais importante dessa pesquisa foi o fato de que apenas 9% dos selos contribuíam para 91% do total de emissões. e eles podem ser facilmente identificados e reparados.Página da W 23 de 33 inferiores a 1 000ppm.32/kg para produtos químicos industrializados. pois bombas herméticas em condições normais apresentam emissão zero. emissões fugitivas podem significar perdas econômicas para as plantas. ainda. A Figura 5.Seleção de selos mecânicos (ibid) As emissões fugitivas em bombas podem ainda ser minimizadas. taxas de emissão excessivas são sintomas direto da aplicação errada de determinado tipo de selo e/ou operação imprópria do mesmo ou. Porém. modificação desse porte. implica em maiores custos do que a simples adequação de um selo mecânico. análise do efeito de reduzir as emissões de 1 000 – 10 000ppm para zero mostra economia de apenas US$ 90/ano. do equipamento associado a ele.1 Justificando o investimento Além da imposição de normas ambientais para a redução de emissões atmosféricas. Por último.1 . A perda de produto por um selo com emissão superior a 10 000ppm é algo em torno de 437g/h ou 3 800kg/ano. US$ 1 131/ano por selo. custo médio de US$0. Primeiro. existe forte relação entre o nível de emissão do selo e o tempo médio entre falhas (MTBF) dos equipamentos associados a ele. bombas herméticas possuem limitações de vazão e temperatura. por exemplo. ou seja.2. Segundo. Essa última alternativa é extremamente eficiente. 1 991) Trazendo a performance do selo para níveis entre 1 000 – 10 000ppm. 1 990) 5. (ibid) http://intranet/monografias/emissoes/completa. Além disso. consegue-se economia de 3 535kg/ano. Do ponto de vista prático. Essas considerações devem ser avaliadas na hora de decidir como investir num programa de redução de emissões fugitivas. (Adams.1 apresenta algumas recomendações para a seleção de selos mecânicos a partir da densidade do produto e do nível de emissão desejado. (Suprenant. (ibid) A análise estatística dos dados dessa pesquisa e investigação mais profunda das causas de emissão nos selos levaram a três conclusões de relevância imediata para as plantas. poucos selos apresentam emissões anormais. Esse aprimoramento implica utilizar a caixa de gaxeta existente e modificar apenas a gaxeta. o corpo é maior e mais espesso. não é tarefa fácil. (Gallupe. Consequentemente. Válvulas com haste de movimento linear são mais susceptíveis a apresentar emissões fugitivas do que válvulas com haste de movimento angular.Página da W 24 de 33 Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 5. porém de custo mais elevado. e o sistema de vedação é mais complexo. (ibid) Figura 5. especialmente projetadas para o controle de emissões. CONTROLE DE EMISSÕES EM VÁLVULAS E BOMBAS 5. A primeira é não acreditar que uma válvula possa ser substituída por qualquer outra. todas as válvulas são capazes de atender os padrões de emissão desejados. 1 993) Dentre as alternativas existentes. O custo dessas válvulas varia de acordo com os recursos técnicos empregados na sua fabricação. são as válvulas com fole. além disso depende de um número de fatores. (ibid) A alternativa mais simples para reduzir emissões é aprimorar o sistema de vedação da válvula.htm 13/07/00 . Porém. válvulas especiais são mais robustas que as válvulas convencionais. em aplicações onde nenhuma emissão é tolerada. é a mais onerosa para a planta. O tipo de válvula desempenha papel importante no controle de emissões. fazem dela a solução mais efetiva. após a confecção da válvula. Essas válvulas apresentam performance de emissão zero. Essa solução pode ser ainda mais eficaz se for estudada a possibilidade de utilizar composição de diferentes materiais. (ibid) Um tipo de válvula especial. (ibid) A seleção de uma válvula depende especificamente da aplicação a qual ela se destina. e elas estarão sujeitas a grandes ciclos térmicos e variações bruscas de pressão.2 . freqüente na indústria. considerando o controle de emissões. essas válvulas são instaladas em aplicações com freqüência de ciclos de atuação elevada. a haste é mais forte.3 Reduzindo emissões em válvulas Virtualmente. 1 993) A redução de emissões fugitivas. duas recomendações gerais podem ser aplicadas à seleção de qualquer válvula. A substituição por uma válvula com fole é a única solução para válvulas globo e gaveta. selecionar a melhor válvula para cada serviço. O Anexo B apresenta um guia prático para melhorar a performance de sistemas de vedação em válvulas. (Gallupe. pois o movimento linear causa atrito entre a haste e a gaxeta e danifica o material da gaxeta. Materiais e processos especiais utilizados na fabricação do fole e testes rigorosos. no controle de emissões fugitivas .ver Figura 5. desde que elas sejam propriamente instaladas e mantidas. melhor o sistema de vedação e utilizar válvulas especiais. em válvulas pode ser conseguida a partir da adoção das seguintes medidas: mudar o tipo de válvula.2 . como: freqüência de atuação e amplitude e freqüência de ciclos térmicos. A simples substituição de uma válvula com emissão acentuada por outra similar só irá postergar o problema. Porém.Custo relativo de vedação em válvulas (ibid) http://intranet/monografias/emissoes/completa. Geralmente. desde que o fole permaneça intacto. a utilização de válvulas. monitoramento. algumas plantas são tentadas a substituir muitas válvulas por válvulas especiais. pode-se considerar um custo de monitoramento em torno de US$6. Além dos custos da manutenção propriamente dita . o tempo de serviço é considerado a partir do momento da instalação do equipamento até a identificação de emissões fugitivas acima dos limites aceitáveis. 1 995) Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 5. por exemplo. uma válvula convencional mais barata pode ser usada sem detrimento do controle de emissões. 1 995) Na avaliação dos custos de manutenção e reposição. na maioria dos casos. 1 993) Logo. o tempo de execução e os custos serão maiores. no meio ambiente. Esse tipo de válvula tem sua aplicação. durante a operação. Em alguns casos. um equipamento tem outros custos associados a ele . os custos.00 por equipamento e por inspeção. emissões fugitivas consistem na liberação de compostos orgânicos voláteis para atmosfera. são tão importantes quanto o custo inicial. os custos para remoção e reinstalação do equipamento também devem ser considerados. Essa liberação ocorre a partir de pequenos vazamentos.htm 13/07/00 . e à exposição do homem a compostos com toxicidade elevada. http://intranet/monografias/emissoes/completa. (Hassebrock. nos sistemas de vedação de equipamentos e componentes da rede de transporte de produtos.Página da W 25 de 33 A segunda recomendação é evitar a superespecificação. porém é preciso levar em consideração as necessidades de monitoramento e manutenção.mão-de-obra e materiais -. Na intenção de reduzir as emissões tão rápido quanto possível. CONTROLE DE EMISSÕES EM VÁLVULAS E BOMBAS 5. deve-se à formação do ozônio a partir de reações que envolvem os compostos orgânicos voláteis na atmosfera. a emissão constitui sempre uma perda de produto. em que a manutenção implica em perda de produção. é importante considerar o tempo de serviço do equipamento. for utilizado um método de monitoramento com analisador portátil. uma vez que o programa prevê o reparo imediato para estes equipamentos. O efeito dessas emissões. Em outras palavras. quanto realmente custa um equipamento para ser colocado em uso? Além do custo de aquisição ou custo inicial. os custos relativos a essa perda devem ser contabilizados dentro do custo de reparo. CONTROLE DE EMISSÕES EM VÁLVULAS E BOMBAS 5. se for utilizado um método mais elaborado. O custo inicial é apenas uma porção do custo total de um equipamento. como enclausuramento.5 Conclusão Conforme visto neste trabalho. 1 995) Os custos de monitoramento do equipamento variam de acordo com diferentes fatores. ao longo da vida útil do equipamento. Porém. Além disso. manutenção e reposição.4 Composição de custos Tradicionalmente. A definição de tempo de serviço muda significativamente com a adoção de programas de redução de emissões fugitivas. (Hassebrock. (Spock. as plantas tendem a ser guiadas por uma visão de curto prazo. durante o processo de seleção de novo equipamento. Antes. um equipamento só seria considerado impróprio para a operação quando não fosse mais capaz de atender as necessidades do processo. É aceitável que as atenções estejam voltadas para o custo inicial. Se. (ibid) Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 5. (Hassebrock. porém. A freqüência e o método de monitoramento são fatores extremamente importantes. Dentro da visão de um programa de redução de emissões. Por meio de monitoramentos periódicos deve-se acompanhar o desenvolvimento do programa. tornando necessárias algumas modificações nas normas vigentes.A NORMA DA USEPA PARA CONTROLE DE EMISSÕES FUGITIVAS A norma americana. é apresentada breve descrição da norma no que diz respeito ao monitoramento e controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas. o conhecimento e a experiência sobre o controle de emissões em equipamentos aumentaram. O conteúdo é o mesmo do documento original.1 O padrão americano para monitoramento e controle de emissões fugitivas 6. utilizar válvulas especiais. em válvulas e bombas. Otimizar soluções significa selecionar as alternativas que garantam a redução da taxa de emissão da planta ao menor custo possível. Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 6. Portanto. Esses fatos traduzem a real necessidade de se estabelecer programas de redução de emissões fugitivas. a alternativa mais comum é o uso de selos mecânicos aprimorados e a utilização de bombas herméticas. existentes nos Estados Unidos.htm 13/07/00 . os padrões normativos.2 Como melhorar a performance da gaxeta Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 6. Em http://intranet/monografias/emissoes/completa. Nesse caso. o CAAA listou 189 HAP dos quais 149 eram compostos orgânicos. As modificações em equipamentos são onerosas e contribuem para a elevação do custo do programa de redução de emissões. é necessário buscar soluções otimizadas para as modificações. Tais padrões eram direcionados principalmente para a identificação e controle de grandes vazamentos. não é suficiente para reduzir a taxa de emissão. Isso acontece quando a emissão é inerente ao próprio projeto do equipamento.HAP). A manutenção ou reparo dos equipamentos garante a anulação das fontes de emissão. Essa abordagem torna economicamente viável atingir padrões ambientais cada vez mais elevados. o qual consta na edição de Agosto de 1 991 da Chemical Engineering Progress.Página da W 26 de 33 Comparada a outras fontes de emissões de VOC. Neste trabalho. aliados à implantação de projetos de melhoria. ANEXO A . muitas vezes. O material aqui apresentado foi extraído de Colyer (1 991). ainda. modificar o sistema de gaxeta ou. Nesta ocasião. Esses programas consistem no monitoramento e manutenção dos equipamentos da planta. em 1 991. publicada pela USEPA. regulamenta os programas de monitoramento e controle de emissões fugitivas. Em bombas. O monitoramento visa retratar a condição da planta em relação à presença de emissões fugitivas. na composição das emissões totais da planta.1 O padrão americano para monitoramento e controle de emissões fugitivas "Até a última década. as emissões fugitivas contribuem com a maior parte. consegue-se a redução quando forem feitas modificações que implicam na realização de projetos de melhoria. Muitas destas modificações foram decorrentes das exigências do Clean Air Act Amendments (CAAA) de 1990 para poluentes perigosos no ar (Hazardous Air Pollutants . O simples reparo do equipamento. Estratificação das fontes de emissões fugitivas revela que as emissões em válvula e bombas são significativamente superiores aos demais equipamentos. ANEXO A . haviam sido desenvolvidos numa época em que não se tinha muita experiência no controle de emissões fugitivas.A NORMA DA USEPA PARA CONTROLE DE EMISSÕES FUGITIVAS 6. 6. nos Estados Unidos. Ao longo dos anos. A redução de emissões fugitivas em válvulas pode ser conseguida ao se mudar o tipo de válvula. tais como sistemas de utilidades. Este tipo de programa de monitoramento e controle de emissões fugitivas é conhecido como LDAR (Leak Detection and Repair). Os equipamentos regulamentados por esta norma incluem válvulas de processo. A primeira fase da norma para válvulas. alguns dados indicam que agitadores podem ser uma fonte significativa de emissões fugitivas. a qual começou a vigorar nos Estados Unidos seis meses após a promulgação. base metano ou hexano." Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 6.htm 13/07/00 . basicamente. ANEXO A . As plantas devem monitorar suas válvulas a cada três meses e reparar qualquer válvula que apresente uma concentração igual ou superior a 10." "A norma se aplica tanto para unidades novas quanto para aquelas já existentes. Apesar de não serem tratados nas normas anteriores. é detectada.000 ppm. e segundo. estão sujeitos ao cumprimento da norma.000 . primeiro não fazem propriamente parte do processo. exigem que os equipamentos sejam inspecionados periodicamente com um analisador portátil para detectar emissões. Os sistemas de instrumentação são constituídos especialmente por válvulas e conexões. normas federais e estaduais. compressores. definindo o limite máximo para as emissões em 10. porém estes sistemas são tratados como uma classe especial." "A partir de então. Todos os equipamentos e linhas associados com a operação desta unidade. os componentes estão muito próximos e algumas vezes fica difícil fazer um monitoramento individual em cada componente. e é necessário que seja feita manutenção. nos Estados Unidos. A norma não é aplicável àqueles equipamentos e linhas que não contêm fluidos de processo. especifica um programa LDAR.1 Aplicação e escopo da norma "Toda unidade de processo. roscas ou outras junções usadas para conectar duas tubulações ou uma tubulação a um equipamento. no final de 1991. é afetada pela norma da USEPA. que utilize um HAP ou um de seus derivados como reagente ou produto.A NORMA DA USEPA PARA CONTROLE DE EMISSÕES FUGITIVAS 6.2 A norma da USEPA para válvulas "A norma da USEPA define uma série de medidas que devem ser adotadas a fim de promover a implantação de um programa LDAR em plantas industriais. bombas. inclusive sistemas de estocagem. a USEPA publicou uma norma que veio a se tornar um guia-mestre para o monitoramento e controle de emissões fugitivas." 6.1. que contenham um fluido de processo com concentração de HAP igual ou superior a 5%. Estas normas. o equipamento é identificado como uma fonte de emissão. porque. válvulas de alívio de pressão. porém o limite de emissão passa a ser de 500 ppm. A segunda fase também especifica um monitoramento trimestral. A norma divide o programa em três fases. O termo conexões refere-se a todos os flanges." "A norma da USEPA também faz referência a agitadores e sistemas de instrumentação.000 ppm. conexões. Se uma concentração de VOC maior ou igual a 10." http://intranet/monografias/emissoes/completa. sistemas (ou pontos) de amostra e sistemas de alívio de tanques e vasos. têm cada vez mais dado importância às emissões fugitivas.Página da W 27 de 33 vista a esta necessidade de mudança. nestes sistemas. estimulando os esforços para a redução de tais emissões. transferência de produtos e tratamento de efluentes. 1 – Norma da USEPA para controle de emissões fugitivas em válvulas (Colyer e Meyer. Este nível de performance determina que apenas 2% do total de válvulas da planta podem apresentar uma concentração maior que 500 ppm. a manutenção da válvula pode ser postergada até a próxima parada da planta. Se a planta apresentar 1% ou menos das válvulas com concentração superior a 500 ppm. se a unidade apresentar uma porcentagem de válvulas com concentração maior que 500 ppm superior a 2% do total de válvulas. Quando o monitoramento é anual pode-se usar a média de três ou quatro http://intranet/monografias/emissoes/completa. o que. a frequência de monitoramento estende-se de três para seis meses. e que a empresa." "Um programa de melhoria de qualidade deve garantir que toda vez que for necessário a substituição de um equipamento na planta. e é uma exigência da norma." "A porcentagem de válvulas com emissões é calculada usando a média de dois períodos de monitoramento consecutivos. a substituição será feita por outro tecnologicamente superior. O reparo deve estar completo num prazo máximo de quinze dias. Isto assegura que as flutuações normais a qualquer monitoramento não forcem a planta a um monitoramento mais frequente.Página da W 28 de 33 Figura A. Por outro lado. Em alguns casos. a frequência de monitoramento passa a ser mensal. além de caro.htm 13/07/00 . em termos de performance de emissões. o monitoramento na planta só será feito anualmente. Além disso." "O reparo das válvulas que apresentam emissões assim que estes são detectados é uma das chaves para o sucesso do programa. considerando os custos para obtenção de tal redução. até que os níveis mínimos de emissão sejam atingidos.5%. onde o reparo da válvula envolve a necessidade de um parada da planta. julga aplicável a uma unidade nova ou em operação. Como uma alternativa ao monitoramento mensal. O Clean Air Act Amendments de 1990 define a melhor tecnologia aplicável para o controle de emissões como sendo aquela que proporciona a máxima redução de emissões. a planta pode optar por um programa de melhoria de qualidade. pode gerar emissões ainda maiores. As primeiras ações para o reparo da válvula devem ser tomadas o mais breve possível após a detecção e não devem exceder cinco dias. e se o número de válvulas for reduzido para menos de 0. deve ser implementado um programa de controle de qualidade. de forma a assegurar que a melhor tecnologia aplicável está sendo utilizada. 1991) "A terceira fase estabelece um nível de performance mínimo para as válvulas dentro da planta. " "Plantas pequenas podem ter limitações técnicas ou financeiras para implantação do programa de monitoramento.000 ppm. o monitoramento de rotina não é exigido para válvulas. emissões em plantas pequenas que já seguem um programa de monitoramento trimestral são relativamente baixas. o reparo só é necessário se o equipamento apresentar uma emissão superior a 2. cujo monitoramento só pode ser feito mediante algum artifício que ponha em risco o executante durante o monitoramento. porque para unidades novas. que necessitem da elevação de pessoas acima de dois metros." http://intranet/monografias/emissoes/completa. visando o monitoramento futuro. e na fase III para 1. Válvulas de monitoramento inseguro são definidas como aquelas que podem expor pessoas a perigos iminentes como temperaturas e pressões elevadas. o acesso a válvulas.000 ppm. Portanto para plantas como menos de 250 válvulas não é exigido um monitoramento com frequência maior que três meses. ou condições de explosão.000 ppm. tais como válvulas localizadas no topo de reatores de alta pressão." "A norma também abre uma exceção para válvulas.A NORMA DA USEPA PARA CONTROLE DE EMISSÕES FUGITIVAS 6. deve ser considerado no projeto da unidade. Porém esta exceção só é feita para unidades já em operação.Página da W anos para calcular a porcentagem de válvulas com emissões. além disso. Tais válvulas devem ser monitoradas somente em situações em que o risco esteja minimizado. Porém. cujo monitoramento é considerado inseguro.000 ppm.3 A norma da USEPA para bombas "A primeira fase da norma da USEPA para bombas especifica uma programa mensal de monitoramento e reparo. Na fase II este limite é reduzido para 5." 29 de 33 "O padrão abre uma exceção às válvulas. Por exemplo. que tenham potencial de emissão.000 ppm é bastante elevado e o ganho com a redução das emissões não é muito significativo.htm 13/07/00 . na fase III. pois os custos de manutenção para bombas com emissões menores que 2. ANEXO A . independente do tipo de suporte que seja usado para elevação." Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 6. definindo o limite máximo para emissões em 10. a norma proíbe o uso de fluidos barreira que sejam poluentes voláteis." "As atenções feitas com relação aos prazos para realização dos reparos em válvulas que apresentam emissões. os princípios são: (1) prevenir que a gaxeta sofra extrusão." Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 7. estes equipamentos não podem ser reparados sem a parada da planta. Esta causa pode ser minimizada. Em linhas gerais. não são instaladas bombas reservas para a necessidade de manutenção na bomba titular. seja um gerador de emissões fugitivas.2 – Norma da USEPA para controle de emissões fugitivas em bombas (Colyer e Meyer. de maneira a vedar o espaço entre a haste e a cavidade da gaxeta. ANEXO B . (3) minimizar os efeitos adversos dos ciclos térmicos e (4) aplicar compressão suficiente e constante.Utilizando anéis antiextrusão "De acordo com o mecanismo de funcionamento da gaxeta. Bombas sem selo estão sujeitas apenas à inspeções visuais a cada semana e não é exigido o monitoramento de concentração de VOC para estes equipamentos. esta deve deformar-se. que lentamente. também são válidas para bombas. Isto evita que o próprio fluido barreira. cinco dias para a primeira ação e quinze dias para conclusão. Desta forma. As perdas por extrusão ocorrem porque a compressão imposta sobre a gaxeta. Esta carga comprime a gaxeta axialmente. a planta deve implementar um programa de melhoria de qualidade. é estabelecido um nível de performance mínimo que define que apenas 10% das bombas podem apresentar emissões superiores ao limite máximo (1. são apresentados quatro princípios básicos que visam garantir a eficiência e aumentar o tempo de vida útil dos sistemas de gaxetas.Página da W 30 de 33 Figura A.htm 13/07/00 . Neste guia prático. o qual consta na edição de Agosto de 1 991 da Chemical Engineering Progress." "Para bombas com selo duplo. Produtos poluentes que nas condições de processo sejam líquidos pesados podem ser usados como fluido barreira.COMO MELHORAR A PERFORMANCE DA GAXETA Este material foi extraído de Brestel et al (1 991). a norma incentiva o uso de equipamentos tecnologicamente superiores na prevenção de emissões. que deveria conter as emissões do fluido de processo. Sabe-se que durante a operação normal da válvula o material da gaxeta perde-se gradualmente. Em alguns serviços. bombas herméticas) podem ser incluídas no cálculo da performance como equipamentos sem emissões. Esta deformação é conseguida. a norma indica que a performance seja medida pela média de um período de seis meses consecutivos. apesar de necessária para efetuar a vedação. Para estes casos. fazendo esta expandir-se na direção radial. a cada ciclo." "As perdas por erosão ocorrem devido ao atrito da haste com a gaxeta. http://intranet/monografias/emissoes/completa. O conteúdo aqui exposto é o mesmo do documento original. 1991) "Na fase III. Se o nível de performance mínimo não for obtido. vai arrancando pequenos pedaços da gaxeta. Esta perda pode ocorrer por erosão ou extrusão do material. (2) manter a haste da válvula alinhada. a norma admite que os prazos para manutenção do equipamento sejam postergados até a próxima parada da planta. desde que o monitoramento realizado seja suficiente para garantir que não haverá emissões.000 ppm). pode também forçar o material da gaxeta a sair da área de vedação. Bombas equipadas com selos duplos ou bombas sem selo (por exemplo. Princípio 1 . mantendo a haste amaciada e livre de corrosão. comprimindo-se um anel guia contra a gaxeta." "Devido a variabilidade dos resultados de performance de bombas (expressos em porcentagem de bombas com vazamento) ser bastante elevada. Logo. parece razoável que um excesso de material deveria ser usado. o efeito adverso dos ciclos térmicos aumentará. O anel anti-extrusão deve ser menos flexível que a gaxeta. é contido nas extremidades por um menos flexível. a efetividade da vedação não aumenta com o aumento da quantidade de material empregado. Por último. O anel anti-extrusão não precisa reter o fluido de processo." Princípio 2 . Porém esta ação só terá efeito enquanto houver material suficiente na área de vedação. de forma a manter as gaxetas confinadas. Em gaxetas de grafite. é imprescindível que a haste esteja sempre alinhada. ocorre para uma altura bastante limitada do arranjo de gaxetas.Página da W 31 de 33 Neste aspecto. o anel anti-extrusão. e portanto.O alinhamento da haste "Vedar a haste de uma válvula que não se mantém concêntrica requer que a gaxeta mude continuamente sua forma. O material mais flexível.A quantidade certa de material "Se a perda do material da gaxeta é a maior causa de vazamentos em válvulas. o material excedente pode reduzir a efetividade da vedação de três formas. quando se trabalha sobre condições mais severas de operação. reapertando a gaxeta (movendo o anel) frequentemente. o uso de molas é essencial para manter constantemente a compressão sobre a gaxeta." "Apesar deste princípio ser citado como uma melhoria no sistema de vedação. por exemplo. chamado anel anti-extrusão. Por isso.htm 13/07/00 . aumenta-se a tendência a compactação das gaxetas. aumentando o atrito. enfraquecendo a vedação entre a haste e a gaxeta. Porém." "Quando ocorre a perda de material. a adição de mais material aumenta a área da haste em contato com as gaxetas. Os anéis devem ser instalados nos dois lados das gaxetas. há controvérsias sobre o uso http://intranet/monografias/emissoes/completa. Medidas da compressão em gaxetas demonstram que a deformação radial máxima." Princípio 3 . aumentando as perdas por extrusão. a compressão na gaxeta diminui. É muito importante para um bom desempenho do sistema que os anéis antiextrusão se ajustem à haste sem danificá-la. gaxetas de Teflon são mais susceptíveis a perdas por extrusão que outros materiais de uso comum. ele deve apenas se ajustar à haste para conter o material.Mantendo a compressão na gaxeta "Gaxetas levemente comprimidas podem promover uma boa vedação se a aplicação da válvula não for muito crítica." Princípio 4 . A vedação pode ser restabelecida. imposto pela eliminação dos espaços vazios dentro e entre as gaxetas durante a compressão. servem para prevenir a extrusão dos componentes mais internos do sistema de vedação. que por sua vez é contido por buchas inflexíveis. Porém. na realidade. porém deve ser flexível o suficiente para formar uma vedação que contenha o material das gaxetas. pois mais material estará expandindo a cada ciclo. a ponto de transferir a carga do anel para a gaxeta. A compactação tem um efeito negativo sobre a vedação. este atrito adicional pode até requerer o uso de um atuador maior. testes de performance mostram que usar excesso de material reduz o tempo de vida da gaxeta e aumenta a frequência de vazamentos. a gaxeta. As buchas. Segundo." "Primeiro. No entanto. a melhor vedação entre a gaxeta e a haste. usando mais material. além de manter a haste alinhada." "A perda da gaxeta por extrusão pode ser prevenida pela contenção do material com um outro elemento. Utilizar quantidades adicionais de material flexível não acrescenta nada à estanqueidade da válvula. similar a perda de material. Compactação é a redução do volume das gaxetas. Um sistema de vedação com componentes de flexibilidade gradativa pode ajudar a manter o alinhamento da haste. pp. D. reduzindo a compressão sobre a gaxeta e diminuindo a eficiência da vedação. "Control emissions from valves".. . Por exemplo. V." "O uso de molas deve ser avaliado individualmente para cada aplicação. as molas devem ser usadas em conjunto com anéis antiextrusão apropriados e a compressão aplicada deve ser adequada para cada tipo de gaxeta e válvula. pp.Página da W 32 de 33 de molas. "Valves put a plug on emissions". e Hart. pp. H. pp. Hydrocarbon Processing. Prog." Controle de emissões fugitivas em válvulas e bombas 8. Chem. e Meyer. "Retrofit methods reduce valves’ fugitive emissions". 51- http://intranet/monografias/emissoes/completa. D... pp. 42-47 (Junho 1989) MILES. 139-142 (Junho 1993) GALLUPE. E. a gaxeta sendo constantemente comprimida irá perder material por extrusão continuamente. Chem. "Understand the Regulations Governing Equipment Leaks". 87-92 (Agosto 1991) GARDNER. Compania Editorial Continental. 36-41 (Agosto 1991) CRA. Eng. revista e atualizada . Chem.3a edição.. Hydrocarbon Processing. Deve-se lembrar que para não haver redução no tempo de vida da gaxeta. 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