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CAPÍTULO 7

CAPÍTULO 7. EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO AMBIENTAL. Ideas para el Capítulo. En este capítulo se discutirán varias metodologías que serán empleadas en diferentes etapas de diseño : Sección A : Tier 1 Herramientas del Desempeño Ambiental Sección B : Tier 2 Herramientas del Desempeño Ambiental

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CAPÍTULO 7

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  1. CAPÍTULO7 EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO AMBIENTAL

  2. Ideas para el Capítulo En este capítulo se discutirán varias metodologías que serán empleadas en diferentes etapas de diseño: Sección A : Tier 1 Herramientas del Desempeño Ambiental Sección B : Tier 2 Herramientas del Desempeño Ambiental Introducción al Tier 3 Herramientas del Desempeño Ambiental.

  3. Evaluación del Desempeño Ambiental (EPE) – Metas Un proceso de administración interno que provee información para facilitar las decisiones administrativas respecto al desempeño ambiental de la organización Apoyado por ISO 14001 – Sistemas de manejo ambiental – Especificaciones con guía de uso, 1996, 2003. Por medio de la herramienta ISO/TC 207/SC 4 - desarrolla guías internacionales sobre EPE, y, ISO 14031 – Manejo ambiental – Evaluación del desempeño ambiental – Guía, 1999 ISO/TR 14032 – Manejo ambiental - Ejemplos de EPE, 1999

  4. AUDITORIA AMBIENTAL, SERIES 14010 (19011) EVALUACIÓN DEL CICLO DE VIDA SERIES 14040 SISTEMAS DE MANEJO AMBIENTAL ISO 14001/ 4 ETIQUETADO AMBIENTAL SERIES 14020 EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO AMBIENTAL SERIES 14030 DISEÑO PARA TRATAM. AMBIENTAL 14062 CENTRO: Organizaciones CENTRO: Producto La EPE en contexto con la Series ISO 14000 : Manejo Ambiental NUEVO ÍTEM: COMUNICACIÓN AMBIENTAL ( TR 14063)

  5. Objetivos y Beneficios del Programa EPE • Mejorar la comprensión de los impactos ambientales de la organización, • Proveer la base para el desempeño operacional, ambiental y de “benchmarking”, • Identificar las oportunidades para mejorar la eficiencia del uso energético y de recursos, • Determinar si los objetivos y metas están siendo cumplidos, • Demostrar el cumplimiento de regulaciones, • Determinar la ubicación correcta de los recursos, • Aumentar la conciencia de los empleados, y, • Mejorar las relaciones con la comunidad y con el cliente

  6. Indicadores del desempeño ambiental (EPIs) Indicadores del desempeño administrativo (MPIs):política, gente, actividades de planeación, prácticas, procedimientos, decisiones y acciones en la organización Indicadores del desempeño operacional (OPIs):entradas, entrada de suministros, diseño, instalación, operación y mantenimiento de instalaciones y equipos, salidas y su manejo de salida Indicadores de la condición ambiental (ECIs) Proveen información sobre las condiciones ambientales locales, regionales, nacionales o globales INTERES: Ayudar a la organización a comprender mejor el impacto o potencial impacto real de sus aspectos ambientales y ayudar en la planeación e implementación de la EPE Indicadores EPE

  7. Plan-Do-Check-Act Model: ISO 14031

  8. Plan Objetivo: Elección de indicadores basado en Aspectos ambientales importantes Criterios de desempeño ambiental (internos y regulatorios) Puntos de vista de partes interesadas (plan de negocios) Indicadores: ECI, EPI, MPI y OPI (ver tabla para ejemplos) Hacer – evaluación del desempeño Recolección de datos -regulaciones, permisos de operación, procedimientos y registros EMS, reportes a las agencias gubernamentales (producción, proceso, monitoreo), presupuesto ambiental, inventarios químicos, tanques de almacenamiento y reporte de derrames. Convertir datos a información Evaluar la información Comunicación de resultados Modelo Plan-Hacer-Revisar-Actuar : ISO 14031....

  9. Ejemplos de indicadores del desempeño y métricas1

  10. Modelo Plan-Hacer-Revisar-Actuar : ISO 14031.... • Revisar y Actuar – revisión y mejoramiento del desempeño • Objetivo: Identificar oportunidades para mejorar el desempeño ambiental incluyendo • Costo del programa y beneficios • Progreso para alcanzar el desempeño ambiental • Qué tan apropiados son los criterios e indicadores del desempeño ambiental • Datos de calidad y métodos de recolección Caso de estudio1 Implementación del EPE en Mother Dairy Fruit and Vegetable Ltd., Nueva Deli, India, 2001 Problema: la planta monitoreaba el consumo de combustible líquido y energía eléctrica junto con el volumen de agua de desecho procesada en el sistema de tratamiento del efluente EPE estrategia: todos los parámetros fueron normalizados usando el volumen de la leche procesada Resultados: la planta aumentó la cantidad de leche procesada por unidad de energía eléctrica (23%) y consumo de diesel (38%) y reducción en el agua de desecho generada (20%)

  11. Caso de Estudio: Compañía Mother Dairy - EPIs

  12. Ejemplo de la aplicación de las EPEs: Medición del Proyecto de Desempeño Ambiental de la Industria en Europa (MEPI) Objetivo del MEPI: el mejoramiento de la transparencia interna y externa sobre los efectos al ambiente y las respuestas para mitigarlos Herramientas del MEPI: Indicadores de Desempeño Ambiental – impactos físicos, económicos y ambientales Enfoque del MEPI: uso de materias y energía y emisión de desechos a niveles de la planta

  13. Herramientas (indicadores) en el Proyecto MEPI Los indicadores MEPI incluyen: especificaciones genéricas (Tabla) y específicas

  14. Variables más Influyentes en el Desempeño Ambiental en las Compañías de Papel, Fertilizantes y Electricidad en Países Europeos Los números en paréntesis indican los casos disponibles del total (n)

  15. Herramientas para el Desempeño AmbientalSección A Tier 1

  16. Principales Herramientas para el Desempeño Ambiental • Criterios Económicos • Criterios Ambientales (Persistencia y Bioacumulación) • Criterios de Toxicidad e Importancias (Weighting) • Evaluación de Caminos de Síntesis Alternativos

  17. Diseño de Pasos de Síntesis • Estructuras Conocidas de Entrada y Salida • Estructuras Químicas Conocidas • Existencia de Varios Caminos Alternativos

  18. Criterios Económicos Estimación del costo de la materia prima versus el valor y/o costo de los sub-productos y productos. El costo de varias opciones puede ser estimado por: Esto es más un análisis cualitativo porque no toma en cuenta otros costos potenciales asociados con la producción de una sustancia dada (i.e. temperaturas altas requieren más energía, etc).

  19. Criterios Ambientales • Sólo toma en cuenta las propiedades de Persistencia, Toxicidad y Bioacumulación de una sustancia. • La persistencia y bioacumulación son fácilmente estimadas y una tabla muestra un índice de clasificación de valores en la siguiente diapositiva.

  20. Índice de Clasificación (RI) Fuente : Green Engineering, Allen and Shonnard, pp. 204

  21. Evaluaciones de Toxicidad • Umbral de los Valores Límite (TLVs) : • Definición : Concentraciones límite en flujos de aire para exposiciones individuales en un ambiente de trabajo. • Establecido por : ACGIH -http://www.acgih.org • Límites de Exposición Permisible (PELs) : • Definición : Similar al TLV; representa las implicaciones legales en la definición de las condiciones de trabajo. • Establecido por : OSHA -http://www.osha.gov/ • Límites de Exposición Recomendedos (RELs) : • Definición : Más actual que los PELs ; basados solamente en la investigación de toxicidad. • Establecido por : NIOSH -http://www.cdc.gov/niosh/homepage.html

  22. Índice de Toxicidad Un Índice de Toxicidad puede calcularse usando : Fuente : Green Engineering, Allen and Shonnard, pp 205.

  23. Importancia (Weighting) de Toxicidad • Tomando en cuenta las rutas de ingestión : • - Referencia de Concentración de Inhalación • - Factor de Pendiente en la Ingestión Oral • - Riesgo Unitario • - La base de datos de IRIS es una fuente de datos : http://www.epa.gov/ngispgm3/iris/subst/index.html

  24. El factor de importancia tóxica (Ftox) representa el “peso” dado a cada sustancia para hacer posible la comparasión de las descargas. El factor de importancia tóxica es definido como el inverso del criterio más estricto de calidad del agua para cada sustancia (MSCi): Ftox i = 1/MSCi MSCi = min (CTACi, CCOAi) Este es un número adimensional, y representa el potencial de toxicidad asignado a un contaminante dado para evaluar su importancia relativa en las descargas. Fuente: http://www.slv2000.qc.ca/plan_action/phase1/chimiotox_a.pdf

  25. Evaluación Alternativa Rutas Sintéticas • Se puede establecer un Índice General Compuesto de la estructura global de entradas-salidas con las propiedades PBT de las sustancias e incluso puede basarse en las tasas de emisión.

  26. Métodos de aplicación de Factores de importancia : • 1) Toxicidad como Factor de Importancia. • 2) Enfoque de Toxicidad de la US EPA. • 3) Uso de los Factores PBT de Importancia.

  27. Herramientas del Desempeño AmbientalSección BTier 2

  28. Tier 2 :Herramientas del Desempeño Ambiental Tópicos cubiertos por esta sección: • Evaluación de Desechos Ambientales • Métodos de Cuantificación de Emisiones • Modelamiento de Emisiones Estimadas • Caracterización y Documentación de Emisiones • Evaluación del Desempeño Ambiental

  29. Pasos del Diseño de Síntesis Información básica requerida • Diagramas de Flujo Preliminares. • Conocimiento Básico de las Unidades de Operación. • Estimación Burda del Escalamiento de las Unidades de Operación.

  30. Evaluación de Desechos Ambientales Conocimiento Necesario sobre Emisiones • El Medio ambiente incluye : • - Agua - Aire - Tierra • Las emisiones pueden incluir : • Derrame - Goteo - Bombeo • Vertedero - Emisión - Vaciado • Descarga - Inyección - Escape • Filtrado - Tiradero al ambiente • Disposición en el ambiente

  31. Componentes de la Evaluación de Emisiones Obtener Diagrama de Flujo de proceso Identificar el Propósito y Necesidad de la Evaluación de Desechos Identificar y Enlistar las Corrientes de Emisión y Desecho (WESs) Determinar WESs Adicionales Determinar el mejor Método para cuantificar la tasa de emisión de cada WES Determinar los datos/info necesarios para usar los métodos determinados Cuantificar las tasas de emisiones químicas + frecuencias + los medios en como son emitidos Documentar la evaluación de emisiones; incluyendo la caracterización de la incertidumbre estimada Recolección de datos + info para llenar los espacios

  32. Análisis de Proceso • Cuando se analizan diagramas de flujo, el informe sobre emisiones desapercibidas incluye : • Emisiones Fugitivas (incluyendo goteras). • Ventilación de Equipos (incluyendo pérdidas por respiración y desplazamiento). • Limpieza Periódica de Equipos(frecuente y no-frecuente) • Residuos en Contenedores de Transporte (incluyendo tambores, tanques de camión, contenedores de ferrocarril). • Separaciones Incompletas (incluyendo destilación, separación por gravedad y filtración).

  33. Análisis de Procesos... continuación • Es crucial para la evaluación del impacto ambiental determinar la forma como las sustancias son liberadas • Las emisiones también pueden ocurrir en y fuera de sitio, incluyendo : • - Aire : incluyen emisiones primarias y secundarias. • - Agua : transferencia hacia corrientes o cuerpos de agua. • - Inyección Subterránea : generalmente en pozos. • - Tierra : dentro de los límites de las instalaciones.

  34. Aire: Emisiones Primarias Emisiones de Stacks (Chimeneas) Existen diferentes patrones de dispersión para stacks altos (más de 75 metros), stacks medianos (25-75 metros) y stacks bajos (menos de 25 metros). Los stacks altos son sinónimo de las plantas eléctricas, los stacks medianos lo son de las plantas industriales, las plantas de calentamiento y servicios energéticos sub-óptimos y los stacks bajos, o de bajo nivel, los son de pequeñas plantas industriales, transporte y el sector doméstico. Fuente: http://lnweb18.worldbank.org/SAR/sa.nsf/Attachments/FFCh2/$File/FFCh2.pdf

  35. Aire: Emisiones Secundarias Emisiones Fugitivas Las fuentes de emisiones fugitivas están categorizadas como (1) procesos, operaciones, actividades y materiales industriales que emiten partículas o químicos contaminantes o (2) actividades u operaciones que generan polvo fugitivo. Las partículas que se son aerotrasnportadas por el viento y/o actividades humanas también son tratadas como polvos fugitivos. Fuente: http://www.seattle.battelle.org/forscom/Hot_Air/Fugitive.htm

  36. Métodos de Cuantificación de Emisiones 1. Datos de emisiones medidas para los químicos o datos de emisiones medidas indirectamente usando balances de masa o razones estequeométricas. 2. Datos de emisiones para químicos sustitutos con similares propiedades de emisión-efectos y usados en el mismo (o muy similar) proceso. Los datos sustitutos o similares pueden ser medidos, medidos indirectamente, modelados o combinados. Algunos factores de emisión serán considerados parea servir como datos sustitutos.

  37. 3. Estimaciones de las emisiones modeladas : a. Estimaciones matemáticamente modeladas para los químicos o por analogía para químicos sustitutos o similares. b. Estimaciones de emisiones por la regla del pulgar, o aquellas siendo desarrolladas usando juicios de ingeniería.

  38. Datos de Emisiones Medidas para Químicos • Usualmente aplicable sólo al proceso real • Para un proceso continuo : • También se puede estimar usando la fracción en peso del químico y el flujo másico de la corriente de emisión

  39. Datos de Emisión para Químicos Similares • Usando datos de químicos sustitutos, se debería asegurar que existen similitudes en algunas propiedades físicas/químicas de los químico, unidades y sus condiciones de operación y en cantidades de rendimiento químico. • Ver ejemplo

  40. Factores de Emisión - Usualmente usados sólo para Emisiones al Aire. - Existen varias bases de datos que contienen estos factores.

  41. A. Factores de Emisión Marginal Promedio de CO2 para la Generación de Energía por Región según la EPA (2000): Fuente: http://www.epa.gov/appdstar/pdf/brochure.pdf

  42. B. Factor de Emisión de CO2 por Tipo de Combustible por Unidad De Volumen. Masa y Energía: Fuente: http://www.epa.gov/appdstar/pdf/brochure.pdf

  43. Emisiones de Unidades de Proceso y Fuentes Fugitivas • Ecuación para la Razón de Emisión: • Donde : • mvoc es la fracción masa del VOC en la corriente o unidad de proceso, • EFav es el factor promedio de emisiones atribuido a la corriente o unidad de proceso (kg emitido/103kg rendimiento), • M es el flujo másico a través de la unidad (masa/tiempo). • Ver tablas con listas ejemplos de los diversos factores.

  44. Pérdidas de Residuos en la Limpieza de Tambores y Tanques • Se debe considerar la naturaleza del proceso de limpiado • Capacidades. • Formas. • Materiales de construcción de los contenedores a limpiar. • Programa (itinerario) de limpieza. • Cantidad de residuo químico en los contenedores. • Tipo y cantidad de solvente usado (acuoso vs orgánico). • Solubilidad/miscibilidad del químico en el solvente. • Si aplica, tratamiento del agua de desecho que contiene al químico.

  45. Emisiones Secundarias de Fuentes de Servicios • El uso de servicios causa varios problemas ambientales. • Ecuaciones de estimación de emisiones: • Donde: • ED es la demanda de energía de una unidad de proceso • (demanda de energía/unidad/año). • EF es el factor de emisión para el tipo de combustible • (kg/volumen del combustible usado). • FV es el valor del combustible (energía/volumen del combustible usado). • BE es la eficiencia del boiler (adimensional; 0.75-0.9 valores típicos).

  46. Donde: • ED es la demanda de electricidad de la unidad de proceso • (demanda de energía/unidad/año). • EF es el factor de emisión para el tipo de combustible • (kg/volumen de combustible usado). • ME es la eficiencia del equipo.

  47. Estimaciones Modeladas de Emisiones • Los softwares de diseño de procesos toman en cuenta algunas emisiones, pero no todas. Las siguientes diapositivas introducirán información que permitan el cálculo de las emisiones omitidas : • - Carga de contenedores de transporte • - Pérdidas por evaporación de estanques con líquidos estáticos • - Tanque de almacenamiento y pérdidas por respiración.

  48. Carga de los Contenedores para Transporte • Las pérdidas por evaporación durante la carga de los contenedores es función de : • - Las características físicas y químicas de las cargas anteriores • - Método de descraga de la carga anterior • - Operaciones del transporte del contenedor vacío a la terminal de carga • - Método de carga del nuevo cargamento • - Características físicas y químicas del nuevo cargamento

  49. Pérdidas por Evaporación de Estanques con Líquidos Estáticos • - Razón de Evaporación : • Donde : • G es la razón de generación (lb/hr), • M es el peso molecular (lb/lb mol), • P es la presión de vapor (rn Hg), • A es el área (ft2), • Dab es el coeficiente de difusión (ft2/s de a a través de b es aire), • Vz es la velocidad del aire (ft/min), • T es la temperatura (K), • Δz es la longitud del estanque a lo largo de la dirección del flujo (ft).

  50. - Coeficiente de Difusión Donde las unidades son : Dab (cm2/s), M (g/gmol), Pt(atm), T (K).

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