Evaluación de la eficacia del método de adición controlada de polvo "Spiking" para calibrar y validar sistemas de monitoreo continuo de material particulado en Centrales Termoeléctricas

Abstract

El Material Particulado (MP) es reconocido mundialmente como un contaminante crítico por su impacto sobre la salud humana y animal. Debido a esto, el uso de Sistemas de Monitoreo Continuo de Emisiones de Material Particulado (CEMS MP) para determinar la concentración de este contaminante, y así verificar el cumplimiento de los límites de emisión establecidos por las autoridades, ha aumentado aceleradamente en las últimas décadas en el mundo y en Chile. Debido a que los CEMS-MP no determinan en forma directa la concentración de MP, estos sistemas deben ser sometidos al ensayo de Curvas de Correlación (CC). Por medio de éste se obtiene un modelo de tendencia por método de mínimos cuadrados, comparando las lecturas del CEMS-MP respecto a los resultados de concentración de MP obtenidos por laboratorios acreditados utilizando el método de referencia CH-5. Desarrollar ensayos de CC con buen desempeño es un desafío complejo de acuerdo a las dificultades reportadas en Ia literatura (EPRI, 2006: EPRI, 2007). Dentro de los desafíos críticos se encuentra la exigencia de realizar el ensayo de CC midiendo 3 niveles de concentración de MP, "variando las condiciones de operación del proceso, variando las condiciones del dispositivo de control de MP o utilizando adición controlada de MP (spiking)" (SMA, 20f 3). Esta es una condición que en general no se ha alcanzado en los procesos de Curvas de Correlación que se han realizado en Chile, pese a la aplicación de algunas metodologías para la variación de la concentración de MP. Ante esta problemática, en el presente Seminario de Título se realiza una evaluación de la eficacia del sistema de Spiking o adición controlada de polvo para variar la concentración de MP, y así calibrar y validar CEMS-MP mediante el procedimiento de Curvas de Correlación en Centrales Termoeléctricas. Este sistema es una tecnología emergente (patentada en EE.UU. en el año 2004), con la cual es posible inyectar en forma controlada polvo hacia el ducto o chimenea en que se encuentra un CEMS-MP. y así generar aumentos determinados de la concentración de MP de acuerdo a los requerimientos del proceso.

Para evaluar la eficiencia del sistema de Spiking se ejecutaron procesos de Curvas de Correlación utilizando esta técnica en las Unidades de Generación Eléctrica (UGE) 1, 2y 4 del Complejo Termoeléctrico Ventanas. Hasta antes de este trabajo, el sistema de Spiking había sido aplicado en EE.UU., pero no existían estudios en que se analizaran sus resultados. De acuerdo a los resultados obtenidos, se observa que el sistema de Spiking fue capaz de generar variaciones de la concentración de MP en chimenea en forma exacta, precisa, estable y con un bajo tiempo de respuesta. Asimismo, el sistema de Spiking permitió obtener CC de MP que tienen ventajas comparativas respecto a los resultados obtenidos utilizando otros procedimientos para la variación de la concentración de MP, como son: Mayor coeficiente de correlación y menores Intervalos de Confianza e intervalo de Tolerancia de las Curvas de Correlación. Mayor extensión de la Curvas de Correlación, lo que permite evitar que se sobrepasen los criterios de extrapolación de la correlación. ) Obtención de modelo de menor pendiente y con tendencia cercanas a la tendencia lineal. Finalmente, las conclusiones obtenidas por medio de este trabajo de investigación resultan un aporte relevante en un área de desarrollo incipiente en Chile y de solo algunas décadas en el mundo, como es la determinación continua de MP desde procesos industriales, y por ende, de una gran importancia para lograr una efectiva regulación de las emisiones de este contaminante.