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Norma UNE-EN 14181

Jornadas CIEMAT - Soria 21, 22 y 23 de Diciembre de 2010

Ainhoa Abadía de la Cruz

Norma UNE-EN 14181

Jornadas CIEMAT - Soria 21, 22 y 23 de Diciembre de 2010


NORMA UNE-EN 14181

¿Qué es la Norma UNE-EN 14181?

Es una NORMA que describe los procedimientos de garantía de calidad para asegurar que un Sistema Automático de Medida (SAM), sea capaz de cumplir los requisitos de incertidumbre de los valores medidos establecidos en la reglamentación.

3 niveles de garantía de calidad:

Equipos adecuados

QAL 1 / NGC 1

Instaladoscorrectamente

QAL 2 / NGC 2

Funcionandocorrectamente

AST / EASQAL 3 / NGC 3

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Nivel Aplicación Principales datos requeridos

QAL1 / NGC1

Idoneidad del equipo

(ISO 14956)

• Evaluación de la aptitud

– Ensayos de laboratorio

– Ensayos de campo

• Cálculos de incertidumbre

A realizar por laboratorios de ensayo acreditados

QAL2 / NGC2

Correcta instalación, calibración y funcionalidad

• Ensayo de funcionalidad

• Comparación con MRP (15 medidas)

• Función de calibración

• Ensayo de variabilidad

• Cálculos de incertidumbre


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Nivel Aplicación Principales datos requeridos

QAL3 / NGC3

Demostrar la calidad requerida en operación normal

• Deriva de cero y span

• Validez del rango obtenido

A realizar por operadores de planta

AST / EAS

Evaluar correcto funcionamiento y validez de la función de calibración y el ensayo de variabilidad

• “Mini” NGC 2

• 5 medidas


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Campo de aplicación - Instalaciones afectadas

• Plantas de incineración de residuos, obligadas por el RD 653/2003

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• Grandes instalaciones de combustión (50 MW), obligadas por el RD 430/2004

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• Instalaciones que utilizan disolventes, obligadas por el RD 117/2003

• Instalaciones obligadas por Autorización Ambiental Integrada• Normativas autonómicas

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• Instalaciones voluntarias

– Instalaciones que deseen optimizar su proceso productivo/sistemas de depuración:

• Instalaciones en que el “output” sea producto de venta o deseen disminuir el

consumo de Materias Primas o combustibles• Industria química/ Industria farmaceútica /industria del automóvil• Generación de vapor de proceso, combustiones en general• Control de eficacia sistemas de depuración (filtros de mangas, OTR,

electrofiltros…)

– Instalaciones obligadas a balancear sus emisiones

• Protocolo de Kyoto (emisiones CO2)• Plan de gestión de disolventes (emisiones COT)

• Orden 18/10/1976 – Prevención y corrección de la contaminación atmosférica

• RD 833/1975: Protección del medio ambiente atmosférico

• RD 117/2003: Limitación de emisiones de COVs debidas al uso de disolventes

• RD 653/2003: Incineración de residuos

• RD 430/2004: Grandes instalaciones de combustión

LEGISLACIÓN

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Legislación/Normativa relacionada

Establecimiento de puntos de instalación

Valores límite de emisión / Régimen de control / Condiciones especiales...

• EN ISO 14956 – Calidad del aire. Evaluación de la amplitud de un procedimiento de medida por comprobación con una incertidumbre de medida requerida.

• UNE EN 15267-3 – Certificación de los sitemas automáticos de medida

• EN ISO/IEC 17025 – Requisitos generales relativos a la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración.

- UNE EN 13284 – Método de referencia patrón para muestreo de PST

- UNE EN 14789 – Método de referencia patrón para muestreo de O2

- UNE EN 14790 – Método de referencia patrón para muestreo de vapor de H2O

- UNE EN 14791 – Método de referencia patrón para muestreo de SO2

- UNE EN 14791 – Método de referencia patrón para muestreo de NOx

- UNE EN 1911 – Método de referencia patrón para muestreo de HCl

- …

• UNE EN 15259 – Elección plano y puntos de instalación

NORMATIVA

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OTROS

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INSTRUCCIONES AUTONÓMICAS

• IT 008, IT 009 Gvasco

• IT 008, IT 009, IT012, IT 013 Xunta Galicia

• IT 014 , IT 016, IT017, IT 018 Generalitat de Catalunya

•ATM-EMC 01 Comunidad de Madrid

• Otras (Extremadura...)

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Sistemas Automáticos de Medida (SAM)

¿Qués es un SAM?

Un SAM es el conjunto de todos los instrumentos de medida y dispositivos adicionales para obtener de forma automática resultados de medición de las emisiones de un proceso.

En inglés se usan los términos:– AMS (Automatic Monitoring System).

– CEM (Continuos Emission Monitoring). El termino CEM suele incluir al SAM y al Sistema de Adquisición de datos.

Limitación UNE-EN 14181

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Atendiendo a la ubicación de los medidores, se diferencian principalmente dos tipos de SAM:

- SAM extractivos: Sistema de medición que dispone de la unidad de detección separada físicamente de la corriente de gas. Requiere la extracción de la muestra y transporte de la misma hasta el analizador donde es cuantificada.

- SAM in situ: SAM que dispone de la unidad de detección en la misma corriente de gas o en una parte de ella. La muestra es analizada directamente en el analizador sin necesidad de acondicionar la muestra previamente.

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Características principales

• Sistema de muestreo– Sonda de toma de muestra

– Sistema de medición de velocidad del flujo (isocinetismo)

– Bomba de aspiración

– Línea de muestreo

• Sistema de cuantificación

SAM EXTRACTIVOS

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SAM EXTRACTIVOS

https://www.mysick.com/saqqara/zip.aspx?id=im0021267&ext=jpg

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Características principales

• Sonda de muestreo (*)

• Emisor/receptor (*)

• Línea de aire de purga

• Unidad de cuantificación

Normalmente para medición de PST y en focos con poca humedad

SAM In-situ

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SAM In-situ

Triboeléctrico

Trasmisión de luz

Dispersión de luz

Dispersión de luz

1º CUMPLIMIENTO DISTANCIAS

Mínimos legales A > 2 Ø(Orden 18/10/1976) B > 0,5 Ø

Mínimos recomendables A > 5 Ø B > 2 Ø 5 Ø (si la perturbación posterior es

la atmósfera)

2º ELECCIÓN PLANO/PUNTOS IDÓNEOS

Sistemas in situ Ensayo estratificación (determinación plano idóneo)

Sistemas extractivos Ensayo estratificación (determinación plano idóneo) + Ensayo homogeneidad

(determinación punto idóneo)

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Elección plano y punto de muestreo

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Elección plano y punto de muestreo

Lo idóneo es que los equipos de medida estén en el mismo plano, siempre que no creen perturbaciones, con los equipos de medida de laboratorio.

Se entiende por mismo plano, una distancia vertical de ±500 mm. En el caso de planos distintos, los SAM se colocarán por debajo de métodos de referencia. EN14181 indica que la distancia entre SAM y MRP será la mínima, pero que no superará los 3 diámetros.

Plano de muestreo 1

Plano de muestreo 2

Línea de muestreo

Puntos de muestreo

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Plataforma

Seguridad

Permitir realizar medidas con MRP

Buen acceso al SAM

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Plataforma

• La plataforma con área mínima de 5 m2 y una anchura mínima.

- En el supuesto de que 2,5 m < diámetro exterior <4 m, la plataforma deberá ser agrandada a una anchura mínima Ip = 1,8 m sobre una anchura mínima de 1 m delante de

la boca de muestreo.

- En el supuesto de que el diámetro exterior sea superior a 4 m, Ip= 2,4 m.

Ip = 1,80 m cuando 2,5 m < exterior <4m ∅Ip = 2,40 m cuando 4 m < exterior ∅

∅ exterior = interior + espesor de la pared∅

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Fases de implantación

NORMA

UNE-EN 14181

Garantía de calidad de los SAM


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Instalación

SA

M

NG

C 2

NG

C 2

EA

S

EA

S

EA

S

EA

S

Funcionalid

ad

Proyecto+ NGC 1

NGC 3

Datos válidos. Permiten verificar cumplimiento VLE

00 11 22 33 44 5 años5 años

Funcionalid

ad

Funcionalid

ad

Funcionalid

ad

Funcionalid

ad

Funcionalid

ad

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Fases de implantación – NGC 1

NORMA EN-ISO 14956

La Norma, traducida en España como UNE-EN-ISO 14956: “Calidad del aire. Evaluación de la aptitud de un procedimiento de medida por comparación con una incertidumbre de medida requerida”, ofrece una metodología para que los fabricantes de equipos calculen la incertidumbre total de los valores medidos de sus SAM.

• La metodología incluye pruebas y verificaciones de campo.

• Los fabricantes de sistemas, deben de demostrar que la incertidumbre total de los resultados obtenidos del SAM cumplen la especificación de incertidumbre establecida en las Directivas 2000/76/CE y 2001/80/CE.

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NORMA EN-ISO 14956

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NORMA EN-ISO 15267-3

Aparece una Norma Nueva que establece un criterio unificado para todos los estados miembros sobre las pruebas a realizarse en los SAM para el Nivel de Garantía de Calidad 1. Esta Norma, aprobada por CEN (Comité Europeo de Normalización), entró en vigor en Marzo de 2008. Es necesario un Laboratorio que estudie y certifique el NGC1 del sistema. Es preciso ensayar dos SAM idénticos en laboratorio y en campo. El ensayo de campo durara al menos tres meses de forma ininterrumpida.

El estudio de NGC1 incluye todas las partes del SAM por lo que la integración en campo de diferentes sistemas para crear un SAM no son permitidas.

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NORMA UNE-EN 14181


¿Qué debe aparecer en el certificado NGC 1?

Valores de cero y span a los que se ha hecho el ensayo de certificación del equipo.

Valores de las desviaciones típicas (Ssam) a esas concentraciones

Factores de influencia de las condiciones del foco (vibraciones, temperatura, presiones…) en la desviación típica.

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CALIBRACIÓN Intercomparación de las medidas ofrecidas por el equipo vs medidas obtenidas por Laboratorio de ensayo mediante Métodos de Referencia Patrón (MRP).

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¿Quién?

¿Cómo?

Laboratorio de ensayo Organismo acreditado por ENAC según normativa UNE EN 17025. No es válido que sea simplemente OCA, acreditado según normativa UNE EN 17020.

¿Cuando?

Procedimiento para confirmar que el sistema está correctamente instalado y que mide de acuerdo con sus capacidades (NGC1).

Incineradoras de residuos: cada 3 añosResto de instalaciones: al menos cada 5 añosCambios/reparaciones importantes de SAMCambios significativos en la operación de la planta (combustibles, sistemas de depuración)

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FASES ENGLOBADAS DENTRO DEL NGC 2

Ensayo de funcionalidad

Medidas en paralelo con MRP

Evaluación de datos

Función de calibración y rango

de validez

Cálculo de variabilidad

Ensayo de variabilidad

Informe

15 medidas

Cumple incertidumbre

ActividadSAM

extractiv.SAM in-

situ

Alineación y limpieza X

Sistema de toma de muestra X

Documentación y registros X X

Utilidad X X

Estanqueidad X

Verificación de cero y span X X

Ensayo de linealidad X X

Interferencias

Deriva de cero y span

Tiempo de respuesta X X

Informe X X

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y = ax + b

RANGO VÁLIDO:

10 % más del valor máximo calibrado

Mediante medidas en paralelo con Métodos de Referencia Patrón (MRP).

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Fases de implantación – EAS

¿Quién?

¿Cómo?

Laboratorio de ensayo Organismo acreditado por ENAC según normativa UNE EN 17025.

¿Cuando?

El EAS es un procedimiento similar al NGC2, pero resumido. Se usa para evaluar si el SAM cumple a lo largo del tiempo los criterios de incertidumbre requerida. También verifica que la función de calibración obtenida durante el ensayo previo de NGC 2 sea aún válida.

Anual (Entre ensayos NGC 2)

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Fases de implantación – EAS

FASES ENGLOBADAS DENTRO DEL EAS

Ensayo de funcionalidad

Medidas en paralelo con MRP

Evaluación de datos

Cálculo de variabilidad

5 medidas

ActividadSAM

extractiv.SAM in-

situ

Alineación y limpieza X

Sistema de toma de muestra X

Documentación y registros X X

Utilidad X X

Estanqueidad X

Verificación de cero y span X X

Ensayo de linealidad X X

Interferencias X X

Deriva de cero y span X X

Tiempo de respuesta X X

Informe X X

Ensayo de variabilidad y validez de la función de

calibración

Informe

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• Es un procedimiento de control que asegura que los valores medidos obtenidos por el SAM, cumplen la incertidumbre requerida de forma continuada.

• También debe de verificarse que el SAM funciona dentro del rango

válido de calibración.

• Su implementación y funcionamiento son responsabilidad del propietario de la planta (es decir, del propietario del SAM).

¿En qué consiste el NGC 3?

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¿CÚANDO?

La frecuencia es determinada en los estudios NGC1. Hay sistemas que requieren se realice cada siete días y los hay que la requieren cada seis meses.

Algunas Normativas o Instrucciones Técnicas establecen una periodicidad fija.

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¿CÚANDO? - FRECUENCIA

Buena práctica cuando no existen criterios:

Aumentar periodicidad en base a los resultados

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FRECUENCIA

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FRECUENCIA

Aprox. 8 meses

SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE MEDIDA DE EMISIONES

NGC 3 O SIMILAR– CONTROL DE DERIVA Y PRECISIÓN I¿CÓMO?

Datos necesarios:

SSAM = (uinest.2+utemp

2+uvolt2+upres

2+uotros2)1/2

(u: incertidumbres, obtenidas del NGC1 pero en condiciones de planta)

- Diferencia entre valores medidos y valores certificados para cero y span.

- Desviación típica (SSAM)

Métodos de referncia: botellas de gases, filtros…

CERO 0 mg/m3

SPAN 60-80 % Rango certif.

1,5 VLE (RD 653/2003)2,5 VLE (RD 430/2004)2 VLE (Resto instal.)

SISTEMAS AUTOMÁTICOS DE MEDIDA DE EMISIONES

NGC 3 O SIMILAR– CONTROL DE DERIVA Y PRECISIÓN V

¿QUÉ HACEMOS CON ESTOS DATOS?

Control estadístico

Shewhart Cusum Ewma Otros

¿CÓMO?

Deriva y precisión

Método de determinación conjunta de precisión y deriva

Método de determinación separada de precisión y deriva

Método de determinación conjunta de precisión y deriva

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Otros requerimientos para el cumplimiento de la normaEVALUACIÓN DEL RANGO

La función de calibración es válida cuando la planta opera dentro del rango validado de calibración.

El rango válido se evaluará semanalmente, y se realizará un nuevo NGC 2 en un plazo inferior a seis meses si:

• Más del 5% de los valores medidos en un periodo semanal están fuera del rango válido de calibración durante más de cinco semanas en un periodo entre dos EAS

• Más del 40% de los valores medidos por el SAM están fuera del rango válido de calibración durante una o más semanas

Si el valor más alto medido está fuera del rango válido de calibración pero por debajo del 50%del VLE, entonces se podrá realizar un EAS en lugar de un NGC 2. Si el EAS demuestra que es válida la función de calibración existente por encima del rango de calibración, se ampliará el rango de calibración hasta las concentraciones máximas medidas (pero por debajo del 50% del VLE) determinadas durante el EAS.

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Otros requerimientos para el cumplimiento de la normaEVALUACIÓN DEL RANGO

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Responsabilidades

RESPONSABILIDADES

Agente Responsabilidades

Fabricantes y suministradores de equipos

Conseguir y mantener la certificación del equipo de acuerdo a NGC 1 Suministrar, instalar correctamente y mantener apropiadamente equipos certificados adecuados a las instalaciones aplicables Cooperar con los responsables de planta y los laboratorios de ensayo durante la calibración del equipo.

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Responsabilidades

RESPONSABILIDADES


Laboratorios de ensayo

Conseguir y mantener la acreditación 17025 o cualquier otro sistema definido por la autoridad competente para la realización de las calibraciones mediante MRP. Utilizar MRP (normas EN si hay disponibles) para realizar las medidas paralelas incluidas en NGC2 y EAS. Realizar o supervisar los ensayos de funcionalidad previos a NGC2 y EAS Remitir los informes de NGC2 y EAS según los requisitos de la administración. Conservar los informes de NGC2 y de EAS durante los períodos especificados por la administración

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Responsabilidades

RESPONSABILIDADES


Responsables de planta

Utilizar equipos certificados de acuerdo a NGC1 Realizar los procedimientos indicados en NGC3 Remitir los informes de NGC3 según los requisitos de la administración. Mantener los registros de NGC3 y otros registros indicados en la norma UNE-EN 14181, y conservar los informes de NGC2 y de EAS durante los períodos especificados por la administración

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Responsabilidades

RESPONSABILIDADES


Administración competente

Verificar el cumplimiento de los requisitos definidos en la UNE-EN 14181 en los informes de NGC2 y EAS emitidos por los laboratorios de ensayo. Verificar el cumplimiento de los requisitos definidos en la UNE-EN 14181 en los informes de NGC3 emitidos por los responsables de las plantas. Comprobar el cumplimiento de los límites de emisión establecidos por parte de las instalaciones

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Problemas típicos

• SAM no aptos o sin certificación

• No materiales de referencia

• Gases patrón para verificaciones – concentraciones muy pequeñas

• Errores de instalación- fallos en las medidas que pueden conllevar una mala calibración

• Dificultad para obtener calibración (cluster)

• Dificultad para obtener buen rango

Gracias por su atención


[email protected]

Headquarters: Parque Tecnológico de Bizkaia – Edificio 101 48170 Zamudio -Bizkaia

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