Método EPA-5 en español

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Método 5

MÉTODO 5 DETERMINACIÓN DE EMISIONES DE MATERIAL PARTICULADO EN FUENTES FIJAS Text of Test Method 5 – september 2, 2014 Determination of Particulate Matter Emissions from Stationary Sources

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Tabla de Contenido 1.

ALCANCES Y APLICACIONES........................................................................................ 3

2.

RESUMEN DEL MÉTODO ................................................................................................. 3

3.

DEFINICIONES [RESERVADO] ....................................................................................... 3

4.

INTERFERENCIAS [RESERVADO] ................................................................................. 3

5.

SEGURIDAD ......................................................................................................................... 3

6.

EQUIPOS Y SUMINISTROS .............................................................................................. 3

7.

REACTIVOS Y PATRONES .............................................................................................. 7

8.

RECOLECCIÓN Y ALMACENAMIENTO DE MUESTRA ............................................. 8

9.

CONTROL DE CALIDAD ................................................................................................. 16

10.

CALIBRACIÓN Y ESTANDARIZACIÓN ................................................................... 17

11.

PROCEDIMIENTO ANALÍTICO .................................................................................. 19

12.

CÁLCULOS Y ANÁLISIS DE DATOS ....................................................................... 19

13.

DESEMPEÑO DEL MÉTODO [RESERVADO]......................................................... 23

14.

PREVENCIÓN DE CONTAMINACIÓN [RESERVADO] ......................................... 23

15.

GESTIÓN DE RESIDUOS [RESERVADO] ............................................................... 23

16.

PROCEDIMIENTOS ALTERNATIVOS ...................................................................... 23

16.1.

Medidor de gas seco como un estándar de calibración. .............................. 23

16.2.

Orificios críticos como estándares de calibración. .................................... 25

16.3.

Calibración alternativa del sistema de medición posterior al ensayo. ...... 28

17.

REFERENCIAS .............................................................................................................. 29

18.

TABLAS, DIAGRAMAS, DIAGRAMAS DE FLUJO Y VALIDACIÓN DE DATOS 30

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MÉTODO 5—DETERMINACIÓN DE EMISIONES DE MATERIAL PARTICULADO EN FUENTES FIJAS NOTA: Este método no incluye todas las especificaciones (por ejemplo, equipo y suministros) y procedimientos (por ejemplo, el muestreo y el análisis) esencial para su ejecución. Algún material ha sido incorporado por referencia de otros métodos en esta parte. Por lo tanto, para obtener resultados confiables, las personas usando este método deben tener un conocimiento pleno de por lo menos el siguiente método adicional de ensayo: Método 1, Método 2 y Método 3.

1. ALCANCES Y APLICACIONES 1.1. Analito. Material particulado (MP). No se asignó número CAS. 1.2. Aplicabilidad. Este método es aplicable para la determinación de emisiones de MP en fuentes fijas. 1.3. Objetivos de calidad de datos. La adherencia a los requerimientos de este método podrán mejorar la calidad de los datos obtenidos por los métodos de muestreo de contaminantes del aire. 2. RESUMEN DEL MÉTODO Se extrae material particulado isocineticamente desde la fuente y se recolecta en un filtro de fibra de vidrio mantenido a una temperatura de 120 ± 14 °C (248 ± 25 °F) o alguna otra temperatura como se especifica en una subparte aplicable para los estándares o aprobada por el administrador para una aplicación particular. La masa de MP, que incluye cualquier material que condensa en la temperatura de filtración o por encima de esta, se determina gravimétricamente tras la remoción del agua libre. 3. DEFINICIONES [RESERVADO] 4. INTERFERENCIAS [RESERVADO] 5. SEGURIDAD 5.1. Descargo de Responsabilidad. Este método puede involucrar materiales, operaciones y equipos peligrosos. Este método no podrá hacer frente a todos los problemas de seguridad asociados con su uso. Es la responsabilidad del usuario de este método establecer prácticas de seguridad y salud y determinar la aplicabilidad de las limitaciones reglamentarias antes de realizar este método de ensayo. 6. EQUIPOS Y SUMINISTROS 6.1. Recolección de muestra. Se requieren los siguientes ítems para la recolección de muestra: 6.1.1.Tren de muestreo. Se muestra un esquema del tren de muestreo usado en este método en la Figura 5-1, sección 18.0. Los detalles completos de construcción se dan en la APTD-0581 (Referencia 2 en la sección 17.0). También están disponibles modelos comerciales de este tren. Para cambios en la APTD-0581 y para modificaciones válidas del tren muestreado en la Figura 5-1, ver las subsecciones siguientes. Nota: Los procedimientos de operación y mantenimiento para el tren de muestreo están descritos en la APTD-0576 (Referencia 3 en la sección 17.0). Dado que el uso correcto es importante en la obtención de resultados válidos, todos los usuarios

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deberían leer la APTD-0576 y adoptar los procedimientos de operación y mantenimiento resaltados en la misma, a menos que no se especifique aquí. 6.1.1.1. Boquilla de la sonda. De acero inoxidable (316) o de vidrio con un borde agudo y afilado. El ángulo del corte debe ser de ≤30°, y el ángulo deberá estar en la parte exterior para preservar un diámetro interno constante. La boquilla de la sonda deberá ser de un diseño de gancho o codo, a menos que sea especificado de forma distinta por el administrador. Si está hecho de acero inoxidable, la boquilla deberá ser construida de tubing sin costura. Otros materiales de construcción pueden ser usados, sujetos a la aprobación del administrador. Un rango de tamaños de boquillas adecuados para el muestreo isocinético deberían estar disponibles. Los tamaños típicos de boquilla se encuentran entre 0.32 a 1.27 cm (1/8 a ½ in.) de diámetro interno (DI) en incrementos de 0.16 cm (1/16 in.). También están disponibles boquillas más grandes si se usan trenes de muestreo de alto volumen. Cada boquilla deberá ser calibrada, de acuerdo a los procedimientos resaltados en la sección 10.1. 6.1.1.2. Liner de la sonda. Tubing de borosilicato o de vidrio de cuarzo con un sistema de calentamiento capaz de mantener una temperatura de gas de sonda durante el muestreo de 120 ± 14 °C (248 ± 25 °F), u otra temperatura especificada por una subparte aplicable a los estándares o aprobada por el administrador para una aplicación particular. Dado que la temperatura actual en la salida de la sonda no se monitorea usualmente durante el muestreo, las sondas construidas de acuerdo a la APTD-0581 y utilizando las curvas de calibración de la APTD-0576 (o calibradas de acuerdo al procedimiento resaltado en la APTD-0576) serán consideradas aceptables. Se deberán usar liners tanto de borosilicato o de vidrio de cuarzo para temperaturas hasta 480 (900 °F); los liners de vidrio de cuarzo deberán ser usados para temperaturas entre 480 y 900 °C (900 y 1650 °F). Ambos tipos de liners podrán ser usados para temperaturas más altas que la especificada por periodos cortos de tiempo, sujeto a la aprobación del administrador. La temperatura de ablandamiento del vidrio de borosilicato es de 820 °C (1500 °F) y para el vidrio de cuarzo es de 1500 °C (2700 °F). Alternativamente, liners de metal (por ejemplo, acero inoxidable 316, Incoloy 825 u otro metal resistente a la corrosión) fabricados de tubing sin costuras pueden ser usados, sujetos a la aprobación del administrador. 6.1.1.3. Tubo Pitot. Tipo S, como se describe en la sección 6.1 del Método 2, u otro dispositivo aprobado por el Administrador. El tubo Pitot deberá estar conectado a la sonda (como se muestra en la Figura 5-1) para permitir un monitoreo constante de la velocidad del gas de chimenea. El plano de abertura de impacto (presión alta) del tubo Pitot deberá estar a la misma altura o por encima del plano de ingreso de la boquilla (ver Figura 2-7 del Método 2) durante el muestreo. El arreglo del tubo Pitot tipo S deberá tener un coeficiente conocido, determinado en la sección 10.0 del Método 2. 6.1.1.4. Medidor de presión diferencial. Un manómetro inclinado o un dispositivo equivalente (dos), como se describe en la sección 6.2 del Método 2. Un manómetro deberá ser usado para las lecturas del cabezal de velocidad, y el otro para las lecturas de la presión diferencial del orificio. 6.1.1.5. Porta filtros. De vidrio boro silicato, con un soporte de filtros frit de vidrio o teflón y con un anillo de jebe de silicona. Otros materiales de construcción (por ejemplo, acero inoxidable o Viton) pueden ser usados, sujetos a la aprobación del administrador. El diseño del porta filtros deberá proporcionar un sello positivo contra las fugas de la parte externa o alrededor del filtro. El porta filtros deberá conectarse inmediatamente a la salida de la sonda (o del ciclón, si se usa).

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6.1.1.6. Sistema de calentamiento de filtros. Cualquier sistema de calentamiento capaz de monitorear y mantener la temperatura alrededor del filtro deberá ser usado para asegurar que la temperatura de gas de muestra saliendo del filtro sea de 120 ± 14 °C (248 ± 25 °F) durante el muestreo o cualquier otra temperatura especificada por una subparte aplicable de los estándares o aprobada por el Administrador para una aplicación particular. El monitoreo y regulación de la temperatura alrededor del filtro podrá ser hecha con el sensor de temperatura del filtro o con cualquier otro sensor de temperatura. 6.1.1.7. Sensor de temperatura de filtro. Un sensor de temperatura capaz de medir temperatura hasta en un ±3 °C (5.4 °F) deberá ser instalado dado que la punta del sensor esté empaquetada en vidrio, teflón o metal y deberá sobresalir por lo menos ½ in. Dentro del gas de muestra saliendo del filtro. El sensor de temperatura del filtro deberá estar monitoreado y registrado durante el muestreo para asegurar una temperatura de gas de muestra saliendo el filtro de 120 ± 14 °C (248 ± 25 °F), o cualquier otra temperatura especificada por una subparte aplicable para los estándares o aprobada por el Administrador para una aplicación particular. 6.1.1.8. Condensador. El siguiente sistema deberá ser usado para determinar el contenido de humedad del gas de chimenea: Cuatro impactadores conectados en serie con uniones de vidrio a prueba de fugas o cualquier otro tipo de uniones libres de fuga y no contaminantes. El primer, tercero y cuarto impactadores deberán tener el diseño Greenburg-Smith, modificados remplazando la punta por un tubo de vidrio de 1.3 cm (1/2 in.) extendiéndose hasta 1.3 cm (1/2 in.) desde el fondo del vaso. El segundo impactador deberá ser del diseño Greenburg-Smith con la punta estándar. Las modificaciones (por ejemplo, usando conexiones flexibles entre los impactadores, usando materiales otros que el vidrio, o usando líneas de vacío para conectar el portafiltro al condensador) se pueden usar, sujetas a la aprobación del administrador. El primer y segundo impactador deberán contener cantidades conocidas de agua (Sección 8.3.1), y el tercer impactador deberá estar vacío, y el cuarto deberá contener un peso conocido de gel silica, o un desecante equivalente. Un sensor de temperatura, capaz de medir temperaturas hasta un 1 °C (2 °F) deberá ser colocado a la salida del cuarto impactador para propósitos de monitoreo. Alternativamente, cualquier sistema que enfríe el gas de muestra y permita medir el agua condensada y la humedad saliendo el condensador, cada uno dentro de 1 ml o 1 g, puede ser usado, sujeto a la aprobación del administrador. Una técnica aceptable involucra la medición del agua condensada tanto gravimétricamente o volumétricamente y la determinación de la humedad saliendo del condensador por: (1) Monitoreo de la temperatura y presión a la salida del condensador y usando la ley de presiones parciales de Dalton; o (2) Pasando el gas de muestra a través de una trampa tarada de gel silica (o un desecante equivalente) con los gases de salida mantenidos por debajo de los 20°C (68 °F) y determinando el aumento en peso. Si se usa otros medios distintos al gel silica para determinar la cantidad de humedad saliendo del condensador, se recomienda que el gel silica (o equivalente) sea usado entre el sistema condensador y la bomba para evitar condensación de humedad en la bomba y en los dispositivos de medición de volumen y para prevenir la necesidad de realizar correcciones para la humedad al volumen medido. Nota: Si se desea la determinación del MP recolectado en los impactadores en adición al contenido de humedad, el sistema de impactadores descrito anteriormente podrá ser usado, sin modificación. Estados individuales o agencias

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de control que requieran esta información deberán ser contactados para la recuperación de muestra y el análisis de los contenidos de los impactadores. 6.1.1.9. Sistema de medición. Manómetro de vacío, bomba a prueba de fugas, sensores de temperatura calibrados (re verificados a por lo menos un punto tras cada corrida), medidor de gas seco (DGM) capaz de medir volumen hasta en un 2%, y equipo relacionado, tal como se muestra en la Figura 5-1. Alternativamente, un sistema de medición Isostack puede ser usado si se realizan las calibraciones del Método 5, con la excepción a aquellas relacionadas al ∆H@ en la Sección 9.2.1, donde el sistema de muestreo de flujo deberá ser calibrado en lugar de ∆H@ y no deberá desviarse de más de 5%. Otros sistemas de medición que son capaces de mantener flujos de muestreo dentro del 10% de isocinetismo y de determinar volúmenes de muestra dentro del 2% podrán ser usados, sujetos a la aprobación del administrador. Cuando el sistema de muestreo es usado en conjunción con un tubo Pitot, el sistema podrá permitir verificaciones periódicas de isocinetismos. 6.1.1.10. Los trenes de muestreo que usen sistemas de medición diseñados para flujos más altos que los descritos en APTD-0581 o APTD-0576 podrán ser usados de acuerdo a si cumplen las especificaciones de este método. 6.1.2.Barómetro. Barómetro de mercurio, aneroide u otro, capaz de medir presión atmosférica dentro de 2.5 mm Hg (0.1 in.). Nota: La lectura de la presión barométrica puede ser obtenida de una estación cercana del Servicio Nacional de Meteorología de los Estados Unidos. En este caso, el valor de la estación (que es la presión barométrica absoluta), deberá ser requerido y se deberá realizar un ajuste por las diferencias en la elevación entre la estación meteorológica y el punto de muestreo a una tasa de menos 2.5 mm Hg (0.1 in.) por 30 m (100 ft) de elevación o más 2.5 mm Hg (0.1 in.) por 30 m (100 ft) de disminución de elevación. 6.1.3. Equipo de determinación de densidad de gas. Sensor de temperatura y manómetro de presión, como se describe en las secciones 6.3 y 6.3 del Método 2, y un analizador de gases, si es necesario, como se describe en el Método 3. El sensor de temperatura deberá, de preferencia, estar permanentemente conectado al tubo Pitot, o la sonda de muestreo en una configuración fija, de modo tal que la punta del sensor se extienda más allá del borde delantero del recubrimiento de la sonda y no toque ningún metal. De modo alternativo, el sensor puede estar incluido sólo justo previo a su uso en el campo. Anotar, sin embargo, que si el sensor de temperatura se conecta en el campo, el sensor deberá estar colocado en un arreglo libre de interferencias con respecto a las aberturas del tubo Pitot tipo S (ver Método 2, Figura 2-4). Como una segunda alternativa, si se introduce una diferencia de no más de 1% en la medición promedio de velocidad, el sensor de temperatura no necesitará de ser conectado a la sonda o al tubo Pitot. (Esta alternativa está sujeta a la aprobación del administrador). 6.2. Recuperación de muestra. Los siguientes ítems son requeridos para la recuperación de muestra: 6.2.1.Liner de sonda y escobillas de boquilla de sonda. Escobillas con cerdas de Nylon con mangos de cable de acero inoxidable. Las escobillas de sondas deberán tener extensiones (de por lo menos la longitud de la sonda) construidos de acero inoxidable, de Nylon, Teflon, o un material similarmente inerte. Las escobillas deberán ser dimensionadas apropiadamente y de forma que cepillen todo el liner y la boquilla de la sonda.

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6.2.2.Botellas de lavado. Se recomiendan dos botellas de lavado de vidrio. De modo alternativo, se pueden usar botellas lavables de polietileno. Se recomienda que la acetona no sea almacenada en botellas de polietileno por más allá de un mes. 6.2.3.Contenedores de almacenamiento de muestra de vidrio. Químicamente resistentes, botellas de vidrio de boro silicato, para lavados de acetona, de 500 ml o 1000 ml. Las tapas enroscables deberán estar recubiertas en jebe Teflon o ser construidas a prueba de fugas y resistentes al ataque químico de la acetona. (Se ha descubierto que las botellas de vidrio de boca angosta son menos susceptibles a las fugas). De modo alternativo, se pueden usar botellas de polietileno. 6.2.4.Placas Petri. Para muestras de filtros; de vidrio o de polietileno, a menos que sea especificado de otra forma por el administrador. 6.2.5.Probeta graduada y/o balanza. Para medir agua condensada dentro de 1 ml o 0.5 g. Las probetas deberán tener subdivisiones no mayores a 2 ml. 6.2.6.Contenedores de almacenamiento plásticos. Contenedores herméticos para almacenar gel silica. 6.2.7.Embudo y espátula de jebe. Para ayudar a transferir el gel silica al contenedor; no es necesario si el gel silica se pesa en el campo. 6.2.8.Embudo. De vidrio o de polietileno, para ayudar a la recuperación de muestra. 6.3. Análisis de muestra. Se requiere el siguiente equipo para el análisis de la muestra: 6.3.1.Platos de pesado de vidrio 6.3.2.Desecador 6.3.3.Balanza analítica. Para medir hasta dentro de un 0.1 mg. 6.3.4.Vasos de precipitados: 250 ml. 6.3.5.Higrómetro. Para medir la humedad relativa del ambiente del laboratorio. 6.3.6.Sensor de temperatura. Para medir la temperatura del ambiente del laboratorio. 6.4. Presión de sonda y manómetro. Un tubo piezómetro y un manómetro de tubo en “U” lleno de agua capaz de medir presión de chimenea hasta en 2.5 mm (0.1 pulgadas) de Hg. La entrada estática de un tubo Pitot tipo estándar o una pierna de un tubo Pitot tipo S con las aberturas posicionadas paralelas al flujo de gas podrían ser usadas también como la sonda de presión. 6.5. Barómetro. Un barómetro de mercurio, aneroide o cualquier otro tipo de barómetro capaz de medir presión atmosférica en 2.54 mm (0.1 pulgadas) de Hg. 7. REACTIVOS Y PATRONES 7.1. Recolección de muestra. Se requieren los siguientes reactivos para la recolección de muestra:

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7.1.1.Filtros. Filtros de fibra de vidrio, sin aglutinantes orgánicos, que exhiban por lo menos una eficiencia del 99.95% (