Reduza Custos de Emissões Fugitivas com Válvulas de Baixa Emissão

Minimize os Custos de Emissões Fugitivas com Válvulas Low-E

Sean Hunsicker, Gerente de Mercado

Emissões fugitivas são um novo tópico de discussão em instalações de processamento químico e refino, mas um importante. Emissões fugitivas podem impactar negativamente a lucratividade da sua empresa se não controladas, e cumprir as regulamentações atuais de emissões pode exigir mudanças na sua cadeia de suprimentos e projetos de atualização. À medida que órgãos reguladores como a Agência de Proteção Ambiental (EPA) e empresas proprietárias chegam a acordos para conter emissões fugitivas, nunca houve melhor momento para fortalecer seu conhecimento nesta área.

Seja você novo na ideia de emissões fugitivas ou tenha forte compreensão do tópico, mas precise de orientações sobre como minimizar seus custos associados, este post cobrirá 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 (VOCs), como benzeno, metano e etanol, são os principais gases de preocupação. VOCs podem comprometer a qualidade do ar, contribuindo para a formação de ozônio. Como resultado, agências governamentais estão estabelecendo limites para 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, com válvulas sendo responsáveis por estimados 62% do total de emissões VOC não controladas em uma instalação típica. Instalar válvulas de baixa emissão (Low-E), demonstradas através de testes a minimizar emissões fugitivas, é uma solução comum empregada em toda a indústria. A compra de válvulas Low-E para uma instalação pode ser um requisito de decretos de consentimento, um acordo legal entre uma planta de processo e a EPA nos Estados Unidos, frequentemente como resultado de um caso civil.

Decretos de Consentimento da EPA

A EPA é encarregada de ajudar empresas a cumprir requisitos ambientais atuais, leis e regulamentações, como a Lei da Água Limpa e a Lei do Ar Limpo. Embora a conformidade voluntária seja preferida, a EPA tomará ação legal para garantir conformidade quando necessário. Embora existam vários tipos de ações de execução disponíveis para a EPA, para plantas químicas e refinarias, a ação frequentemente 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 do ativo para entrar em conformidade ambiental. Falha em cumprir o decreto de consentimento pode resultar em penalidades civis, incluindo multas íngremes. Um acúmulo de multas demonstra não conformidade com o decreto de consentimento que pode levar a ramificações legais adicionais. Embora existam muitos métodos para reduzir emissões fugitivas, uma estipulação encontrada em alguns decretos de consentimento é a exigência de que a planta implemente um programa aprimorado de detecção e reparo de vazamentos (LDAR) e adquira apenas válvulas Low-E.

LDAR Aprimorado e Válvulas Low-E

Programas LDAR aprimorados buscam emular os métodos periódicos de detecção de vazamentos e supervisão da EPA. Para válvulas, uma auditoria da EPA consiste tanto em uma auditoria documental quanto em testes de campo para emissões. Plantas implementando um programa LDAR aprimorado buscam principalmente reduzir emissões fugitivas através dos seguintes métodos:

• Instituindo um plano abrangente pelo qual vazamentos são identificados através de testes in-situ de válvulas e outras conexões usando o Método 21 da EPA
• Identificando, documentando e reparando vazamentos dentro de um prazo definido
• Reduzindo limites de vazamento permitidos para válvulas, conexões e bombas

Um requisito adicional é que quaisquer válvulas adquiridas para futuras manutenção, reparo e operações (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 a critério da planta. Existem tipicamente vários métodos pelos quais uma válvula pode ser classificada como válvula Low-E. É decisão da planta aceitar o fabricante da válvula fornecendo qualquer 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 práticas de engenharia geralmente aceitas e foi encontrada vazando a não mais que 100 ppm

Como pode ser difícil para um usuário de válvula entender a diferença entre estas 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 ter fabricantes fornecendo uma garantia por escrito de que sua válvula não vazará em excesso 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 caso a válvula vaze? A garantia é limitada apenas à substituição da válvula com vazamento? Os custos associados à substituição da válvula são recuperáveis?

Existem frequentemente penalidades financeiras associadas à incapacidade de uma planta de cumprir vários aspectos de decretos de consentimento que devem ser consideradas. Multas podem chegar a $10.000 por dia por incidente para não conformidade. E se a válvula com vazamento desencadear uma multa da EPA? A planta consegue processar o fabricante da válvula para recuperar esses custos?

Confiar na garantia de um fabricante deixa a planta aberta à possibilidade de que, voluntariamente ou não, o fabricante possa continuar a fornecer válvulas que vazam em excesso de 100 partes por milhão. Na mente de muitas operações de planta, existem muitas incertezas em apenas confiar na garantia de um fabricante quando métodos de teste estão disponíveis para determinar se uma válvula atende à taxa de vazamento requerida.

Testes de Baixa Emissão

A linguagem em decretos de consentimento da EPA permite que fabricantes de válvulas forneçam uma garantia de que a válvula foi testada "de acordo com práticas de engenharia geralmente aceitas e foi encontrada vazando a não mais que 100 ppm." Isso significa que engenheiros de planta e ambientais ficam responsáveis por determinar o que constitui "práticas de engenharia geralmente aceitas", se o fabricante conduziu o teste de boa fé e se o teste replica condições de processo. Um teste desenvolvido e conduzido por um fabricante poderia potencialmente deixar a planta em risco, criando incerteza para profissionais tentando determinar se uma válvula é de fato uma válvula Low-E.

Felizmente, existem testes da indústria disponíveis do Instituto Americano de Petróleo (API) e Organização Internacional de Padronização (ISO) para determinar se a válvula deve ser classificada como "baixa emissão".

• API 624, Teste de Tipo de Válvulas de Haste Ascendente Equipadas com Empacotamento de Grafite para Emissões Fugitivas, cobre o teste de válvulas de haste ascendente usando metano como mídia de teste. A válvula deve realizar 310 ciclos, bem como três ciclos térmicos (quando a válvula é testada a temperatura ambiente, uma temperatura elevada, então novamente a temperatura ambiente) com taxa de vazamento abaixo de 100 partes por milhão (ppm) de metano.
• API 641, Teste de Válvulas de Quarto de Volta para Emissões Fugitivas, detalha o teste de válvulas de esfera usando metano como mídia de teste. Cada válvula testada deve realizar 610 ciclos, bem como três ciclos térmicos com taxa de vazamento abaixo de 100 ppm de metano.
• ISO 15848-1, Válvulas Industriais — Medição, Teste e Procedimentos de Qualificação para Emissões Fugitivas, fornece os procedimentos e requisitos para testes de ciclos mecânicos e térmicos de válvulas com testes de vazamento em vários pontos. Metano ou hélio é usado como mídia de teste.

Testes API fornecem um resultado simples de aprovação ou reprovação. A válvula é certificada como válvula Low-E ou não. Compradores de válvulas devem estar cientes, no entanto, que a metodologia de teste ISO permite várias classificações de "classe" de válvulas relacionadas a como elas performam durante testes. Classes ISO podem permitir que uma válvula seja considerada e rotulada "Low-E", mas não atenda ao requisito de taxa de vazamento "100 ppm ou menos" para a EPA. Classe de Estanqueidade CM, por exemplo, descreve uma válvula "baixa emissão" que vaza em excesso de 100 ppm de metano, mas menos de 500 ppm de metano.

Adicionalmente, per 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 é parcialmente porque os dados de teste coletados são diferentes para os diferentes fluidos. Se uma válvula é testada com hélio em vez de metano, os resultados são relatados como taxa de vazamento proporcional ao diâmetro da haste. Esta taxa de fluxo é declarada em centímetros cúbicos atmosféricos por segundo (atm-cm3/s), e embora esta métrica seja mais corretamente definida como taxa de vazamento do que uma concentração medida de partes por milhão (ppm), um método para converter atm-cm3/s em uma concentração observada de partes por milhão não existe. Isso torna desafiador interpretar se está em conformidade com a linguagem da EPA de "100 ppm ou menos" quando testado com hélio.

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

Antecipe-se aos Requisitos de Emissões

Seja você 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 execução ambiental evita dores de cabeça caras de retrofit e ajuda você a manter conformidade com as melhores práticas ambientais atuais. Ter instruções e procedimentos claros sobre quais válvulas pedir para serviço VOC também ajuda a proteger tanto o meio ambiente quanto sua integridade operacional.

Enquanto você trabalha para abordar questões existentes de emissões fugitivas ou simplesmente busca prevenir vazamentos futuros, confira nosso post no blog sobre a importância de reduzir vazamentos em refinarias. Para ajuda na determinação de quais soluções Low-E podem ser certas para suas operações, considere trabalhar com profissionais experientes de sistemas de fluidos através dos serviços de avaliação e consultoria da Swagelok, também.

Finalmente, a Swagelok oferece uma ampla gama de válvulas de processo, instrumento, esfera, agulha, plug ascendente e sangria certificadas Low-E que passaram nos testes API de baixa emissão aplicáveis sem modificações de design, nunca vazando metano em excesso de 100 ppm durante testes. 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 serviço autorizado para certificados Low-E aplicáveis ou qualquer outro suporte que possa precisar ao longo do caminho.