Minimize os custos de emissões fugitivas com válvulas Low-E

Minimize os custos de emissões fugitivas com válvulas de baixa emissividade

Sean Hunsicker, gerente de mercado

As emissões fugitivas são um novo tópico de discussão em instalações de processamento e refino químico, mas importante. As emissões fugitivas podem afetar negativamente a lucratividade da sua empresa se não forem controladas, e o cumprimento das regulamentações de emissões atuais pode exigir mudanças em sua cadeia de suprimentos e projetos de atualização. À medida que órgãos reguladores como a Agência de Proteção Ambiental (EPA) e as empresas proprietárias chegam a acordos para reduzir as emissões fugitivas, nunca houve um momento melhor para reforçar seu conhecimento nessa área.

Se você é novo na ideia de emissões fugitivas ou tem uma forte compreensão do assunto, mas precisa de dicas sobre como minimizar seus custos associados, este post abordará o básico do que você precisa saber.

O que são emissões fugitivas?

Emissões fugitivas são emissões não controladas de gases de equipamentos de processo principalmente devido a vazamentos indesejados. Compostos orgânicos voláteis (COVs), como benzeno, metano e etanol, são os principais gases de preocupação. Os COVs podem comprometer a qualidade do ar, contribuindo para a formação de ozônio. Como resultado, as agências governamentais estão estabelecendo limites para as emissões fugitivas, e a violação dessas regulamentações pode levar a grandes multas.

Vedações dinâmicas e estáticas em válvulas, bombas e conexões de flange são as principais fontes de emissões fugitivas, sendo as válvulas responsáveis ​​por cerca de 62% do total de emissões não controladas de VOC em uma instalação típica. A instalação de válvulas de baixa emissão (Low-E), demonstradas por meio de testes para minimizar as emissões fugitivas, é uma solução comum empregada em todo o setor. A compra de válvulas Low-E para uma instalação pode ser uma exigência de decretos de consentimento, um acordo legal entre uma planta de processo e a EPA nos Estados Unidos, geralmente como resultado de um processo civil.

Decretos de Consentimento da EPA

A EPA tem a tarefa de ajudar as empresas a cumprir os requisitos, leis e regulamentos ambientais atuais, como a Lei da Água Limpa e a Lei do Ar Limpo. Embora a conformidade voluntária seja preferida, a EPA tomará medidas legais para garantir a conformidade quando necessário. Embora existam vários tipos de ações de fiscalização disponíveis para a EPA, para fábricas de produtos químicos e refinarias, a ação geralmente toma a forma de um decreto de consentimento.

Um decreto de consentimento típico conterá linguagem que lista ações específicas a serem tomadas em um prazo especificado pelo proprietário de um ativo para entrar em conformidade ambiental. O não cumprimento do decreto de consentimento pode resultar em penalidades civis, incluindo multas elevadas. Um acúmulo de multas demonstra o descumprimento do decreto de consentimento que pode levar a ramificações legais adicionais. Embora existam muitos métodos para reduzir as emissões fugitivas, uma estipulação encontrada em alguns decretos de consentimento é a exigência de que a planta institua um programa aprimorado de detecção e reparo de vazamentos (LDAR) e adquira apenas válvulas Low-E.

Válvulas LDAR e Low-E aprimoradas

Programas LDAR aprimorados buscam emular os métodos periódicos de detecção e supervisão de vazamentos da EPA. Para válvulas, uma auditoria da EPA consiste em uma auditoria em papel e em testes de campo para emissões. As plantas que implementam um programa LDAR aprimorado buscam principalmente reduzir as emissões fugitivas por meio dos seguintes métodos:

• Instituir um plano abrangente pelo qual os vazamentos são identificados por meio de testes in situ de válvulas e outras conexões usando o Método 21 da EPA
• Identificar, documentar e reparar vazamentos dentro de um prazo definido
• Reduzir os limites de vazamento permitidos para válvulas, conexões e bombas

Um requisito adicional é que quaisquer válvulas adquiridas para manutenção, reparo e operações futuras (MRO), bem como novos projetos, devem ser válvulas Low-E. A linguagem em muitos decretos de consentimento da EPA deixa o método de determinar o que constitui uma válvula Low-E para a planta. Normalmente, existem vários métodos pelos quais uma válvula pode ser classificada como uma válvula Low-E. É decisão da planta aceitar o fabricante da válvula fornecendo um dos seguintes:

• Uma garantia por escrito de que a válvula não vazará acima de 100 partes por milhão por cinco anos
• Uma garantia por escrito, certificação ou documentação equivalente de que a válvula foi testada de acordo com as boas práticas de engenharia geralmente aceitas e que o vazamento não foi superior a 100 ppm

Como pode ser difícil para um usuário de válvula entender a diferença entre essas duas opções, abaixo está uma visão geral das vantagens e desvantagens de cada forma de validação de válvula Low-E.

Garantia por escrito do fabricante

Uma solução aparentemente simples para documentar a compra de válvulas Low-E é fazer com que os fabricantes forneçam uma garantia por escrito de que sua válvula não vazará mais de 100 partes por milhão por cinco anos. No entanto, um operador de planta deve considerar as ramificações se as válvulas vazarem. Que compensação está disponível se a válvula vazar? A garantia limita-se apenas à substituição da válvula com fuga? Os custos associados à substituição da válvula são recuperáveis?

Muitas vezes, há penalidades financeiras associadas à incapacidade de uma planta de cumprir vários aspectos dos decretos de consentimento que devem ser considerados. As multas podem chegar a US$ 10.000 por dia por incidente por não conformidade. E se a válvula com vazamento acionar uma multa da EPA? A planta pode buscar o fabricante da válvula para recuperar esses custos?

Contar com a garantia de um fabricante deixa uma fábrica aberta à possibilidade de que, voluntariamente ou não, o fabricante possa continuar a fornecer válvulas que vazam mais de 100 partes por milhão. Na mente de muitas operações da planta, existem muitas incertezas, contando apenas com a garantia do fabricante quando os métodos de teste estão disponíveis para determinar se uma válvula atende à taxa de vazamento exigida.

Teste de baixas emissões

A linguagem nos decretos de consentimento da EPA permite que os fabricantes de válvulas forneçam uma garantia de que a válvula foi testada “de acordo com as boas práticas de engenharia geralmente aceitas e foi encontrado vazamento em não mais de 100 ppm”. Isso significa que os engenheiros da planta e do meio ambiente devem determinar o que constitui “boas práticas de engenharia geralmente aceitas”, se o fabricante realizou o teste de boa fé e se o teste replica as condições do processo. Um teste desenvolvido e conduzido por um fabricante pode potencialmente deixar uma planta em risco, criando incerteza para os profissionais que tentam determinar se uma válvula é de fato uma válvula Low-E.

Felizmente, existem testes da indústria disponíveis no American Petroleum Institute (API) e na International Standards Organization (ISO) para determinar se a válvula deve ser classificada como “baixas emissões”.

• API 624, Teste de tipo de válvulas de haste ascendente equipadas com gaxeta de grafite para emissões fugitivas, abrange o teste de válvulas de haste ascendente usando metano como meio de teste. A válvula deve realizar 310 ciclos, bem como três ciclos térmicos (quando a válvula é testada à temperatura ambiente, uma temperatura elevada, depois novamente à temperatura ambiente) com uma taxa de vazamento abaixo de 100 partes por milhão (ppm) de metano.
• API 641, Teste de válvulas de um quarto de volta para emissões fugitivas , detalha o teste de válvulas de esfera usando metano como meio de teste. Cada válvula testada deve realizar 610 ciclos, bem como três ciclos térmicos com uma taxa de vazamento abaixo de 100 ppm de metano.
• ISO 15848-1, Válvulas Industriais — Procedimentos de Medição, Teste e Qualificação para Emissões Fugitivas , fornece os procedimentos e requisitos para o teste de ciclo mecânico e térmico de válvulas com testes de vazamento em vários pontos. Metano ou hélio é usado como meio de teste.

O teste de API fornece um resultado simples de aprovação ou reprovação. A válvula é certificada como uma válvula Low-E ou não. Os compradores de válvulas devem estar cientes, entretanto, de que a metodologia de teste ISO permite várias classificações de “classe” de válvulas relacionadas ao seu desempenho durante o teste. As classes ISO podem permitir que uma válvula seja considerada e rotulada como “Low-E”, mas não atenda ao requisito de taxa de vazamento de “100 ppm ou menos” para a EPA. A classe de estanqueidade CM, por exemplo, descreve uma válvula de “baixa emissão” que vaza mais de 100 ppm de metano, mas menos de 500 ppm de metano.

Além disso, de acordo com a ISO, “não há correlação pretendida entre as classes de estanqueidade quando o fluido de teste é hélio (Classes AH, BH, CH) e quando o fluido de teste é metano (Classes AM, BM, CM). Isso ocorre parcialmente porque os dados de teste coletados são diferentes para os diferentes fluidos. Se uma válvula for testada com hélio em vez de metano, os resultados serão relatados como uma taxa de vazamento proporcional ao diâmetro da haste. Esta taxa de fluxo é indicada como centímetros cúbicos atmosféricos por segundo (atm-cm3/s), e enquanto esta métrica é definida mais corretamente como uma taxa de vazamento do que uma concentração medida de partes por milhão (ppm), um método para converter atm-cm3 /s para uma concentração observada de partes por milhão não existe. Isso torna difícil interpretar se um está em conformidade com a linguagem da EPA de “100 ppm ou menos” ao testar com hélio.

Idealmente, esses testes devem ser realizados em um laboratório terceirizado e não pelo fabricante da válvula. Quando um fabricante de válvulas tem um terceiro independente para realizar o teste, isso demonstra a confirmação por um órgão imparcial de que as válvulas atendem aos requisitos do padrão de teste. Uma certificação de válvula deve ser disponibilizada pelo fabricante da válvula como documentação, incluindo um selo do laboratório de terceiros, o local do teste e os resultados.

Fique à frente dos requisitos de emissões

Se você está projetando novos sistemas ou buscando melhorar seu programa LDAR, escolha válvulas certificadas Low-E para combater Emissões fugitivas. Ser proativo e especificar válvulas de baixa emissão certificadas antes de qualquer ação de fiscalização ambiental evita dispendiosas dores de cabeça de retrofit e ajuda a manter a conformidade com as melhores práticas ambientais atuais. Ter instruções e procedimentos claros sobre quais válvulas solicitar para o serviço VOC também ajuda a proteger o meio ambiente e sua integridade operacional.

À medida que você trabalha para resolver problemas de emissões fugitivas existentes ou simplesmente procura evitar vazamentos futuros, confira nossa postagem no blog sobre a importância de reduzir vazamentos em refinarias. Para ajudar a determinar quais soluções Low-E podem ser adequadas para suas operações, considere trabalhar também com profissionais experientes em sistemas de fluidos por meio dos serviços de avaliação e consultoria da Swagelok.

Finalmente, a Swagelok oferece uma ampla gama de válvulas de processo, instrumentos, esfera, agulha, obturador ascendente e válvulas de sangria com certificação Low-E que passaram nos testes de baixas emissões API aplicáveis ​​sem quaisquer modificações de projeto, nunca vazando metano acima de 100 ppm durante teste. Se você planeja integrar qualquer um desses produtos em seus sistemas de fluidos, sinta-se à vontade para entrar em contato com seu centro de vendas e serviços autorizados para obter certificados Low-E aplicáveis ​​ou qualquer outro suporte que você possa precisar ao longo do caminho.