Numeral 11.3.4 — NOM-004-ASEA-2017, Sistemas de recuperación de vapores de gasolinas para el control de emisiones en estaciones de servicio para expendio al público de gasolinas-Métodos de prueba para determinar la eficiencia, mantenimiento y los parámetros para la operación.

11.3.4 Cálculo de resultados:

Para realizar los cálculos, se debe considerar lo siguiente:

a. En el punto de muestreo de la prueba 1, boquilla:

1. Se debe calcular la concentración de HCT con el Método US EPA 25A o

US EPA 25B.

2. Se deben corregir los volúmenes de las muestras a condiciones de

presión y temperatura promedio del sitio donde se realiza la prueba para

cada suministro de gasolina, como se indica en la Ecuación 3.

Ecuación 3.

Donde:

Pm = Presión absoluta medida en el Puerto de muestreo, en pascales [Pa].

Tm = Temperatura medida en el Puerto de muestreo, en kelvin [K].

Vm = Volumen de vapores medido en el Puerto de muestreo, en metros

cúbicos [m3].

P = Presión atmosférica in situ, en pascales [Pa].

T = Temperatura ambiente in situ (bulbo seco), en kelvin [K].

V = Volumen de vapores corregido a condiciones in situ, en metros

cúbicos [m3].

3. Se debe calcular el Factor de emisión Mrel expresado en kg de HCT /m3

de gasolina suministrada en cada despacho, como se indica en la

Ecuación 4.

Ecuación 4.

Donde:

Mrel = Factor de emisión del suministro, en kg de HCT/m3 de gasolina

suministrada.

vi = Volumen de vapores corregido a condiciones in situ del

suministro, en metros cúbicos [m3].

ci = Concentración de HCT del suministro, en fracción volumen

[ppmv/106 o %Volumen/102].

MW = Masa molecular del gas HCT de calibración, en kilogramos por

kilomol [kg/kmol].

Gi = Volumen de gasolina del suministro, en metros cúbicos [m3].

MV = Volumen molar del gas ideal corregido a condiciones in situ, en

metros cúbicos [m3] por kilomol [m3/kmol].

Se debe determinar el volumen molar del gas ideal como se indica en la

Ecuación 5.

Ecuación 5.

Donde:

MV = Volumen molar del gas ideal corregido a las condiciones in

situ, en metros cúbicos [m3] por kilomol [m3/kmol].

T = Temperatura ambiente in situ, en kelvin [K].

P = Presión atmosférica in situ, en pascales [Pa].

101 325 = Presión atmosférica estándar, en pascales [Pa].

273.15 = Temperatura estándar, en kelvin [K].

22.414 = Volumen molar del gas ideal en condiciones estándar de T y

P (273.15 K y 101 325 Pa), en metros cúbicos [m3] por

kilomol [m3/kmol].

b. En el punto de muestreo de la prueba 2, línea de retorno de vapor.

1. Se debe calcular la concentración de HCT con el Método US EPA 25A o

US EPA 25B.

2. Se deben corregir los volúmenes de las muestras a condiciones de

presión y temperatura promedio del sitio donde se realiza la prueba para

cada suministro, como se indica en la Ecuación 3.

3. Se debe calcular el Factor de emisión expresado en kg de HCT/m3 de

gasolina suministrada, como se indica en la Ecuación 4.

c. En el punto de muestreo de la prueba 3, línea de venteo:

1. Se debe determinar el Factor de emisión a través del venteo durante el

muestreo de los 10 vehículos.

2. Se debe calcular la concentración de HCT con el Método US EPA 25A o

US EPA 25B.

3. Se debe medir la concentración de HCT en la salida de la Válvula de

presión/vacío. La concentración que se reporte no puede ser menor a la

medida en el espacio vacío de los tanques.

4. Se debe medir la temperatura y la presión en los Puertos de muestreo que

se encuentran en la entrada del medidor de volumen o en la interconexión

de venteos (manifold).

5. Se debe corregir el volumen de vapor emitido por el venteo a condiciones

de presión y temperatura promedio del sitio donde se realiza la prueba,

como se indica en la Ecuación 3.

6. Se debe calcular el Factor de emisión expresado en kg de HCT/m3 de

gasolina suministrada, considerando el valor de G como el volumen de

gasolina total suministrado en la instalación, durante el lapso del muestreo

utilizando la Ecuación 6.

Ecuación 6.

Donde:

Mrel = Factor de emisión del suministro, en kg de HCT/m3 de gasolina

suministrada.

v = Volumen de vapores corregido a condiciones in situ del periodo

de muestreo, en metros cúbicos [m3].

c = Concentración de HCT del periodo de muestreo, en fracción

volumen (ppmv/106 o %Volumen/102).

MW = Masa molecular del gas HCT de calibración, en kilogramos por

kilomol [kg/kmol].

G = Volumen de gasolina del periodo de muestreo, en metros cúbicos

[m3].

MV = Volumen molar del gas ideal corregido a condiciones in situ, en

metros cúbicos por kilomol [m3/kmol].

Se debe determinar el volumen molar del gas ideal con la Ecuación 7.

Ecuación 7.

Donde:

MV = Volumen molar del gas ideal corregido a las condiciones in

situ, en metros cúbicos [m3] por kilomol [m3/kmol].

T = Temperatura ambiente in situ, en kelvin [K].

P = Presión atmosférica in situ, en pascales [Pa].

101 325 = Presión atmosférica estándar, en pascales [Pa].

273.15 = Temperatura estándar, en kelvin [K].

22.414 = Volumen molar del gas ideal en condiciones estándar de T y

P (273.15 K y 101 325 Pa), en metros cúbicos [m3] por

kilomol [mv/kmol].

d. En el punto de muestreo de la prueba 4, Unidad procesadora de vapores, si se

cuenta con ésta.

1. Se debe corregir el volumen de vapor emitido por el procesador a

condiciones de presión y temperatura promedio del sitio donde se realiza

la prueba.

2. Se debe calcular el Factor de emisión expresado en kg de HCT/m3 de

gasolina suministrada, considerando el volumen de gasolina total

suministrado en la instalación durante el lapso del muestreo y utilizar la

Ecuación 6.

3. Se debe calcular la velocidad de flujo basado en los Métodos US EPA 2A

y US EPA 2B o NMX-AA-009-1993-SCFI o aquella que la modifique o

sustituya.

4. Se debe cuantificar las concentraciones con los Métodos US EPA 3A, US

EPA 10 y US EPA 25A y/o US EPA 25B.

e. En el punto de muestreo de la prueba 5, Emisiones fugitivas relacionadas con

la presión.

1. Requerimientos antes de realizar la prueba de Emisiones fugitivas

relacionadas con la presión.

a. Se debe realizar la medición de las Emisiones fugitivas relacionadas

con la presión después de la medición de los 10 vehículos.

b. Se debe tener el registro de monitoreo de presión, temperatura con

una frecuencia mínima por minuto por un periodo mínimo de 90

minutos. Este registro debe ser durante la evaluación de los 10

vehículos.

c. Se debe tener el registro del consumo de combustible durante los 90

minutos de monitoreo.

d. Utilizar el analizador de HCT para registrar de manera continua la

concentración de HCT en la parte superior de los tanques de

almacenamiento de gasolina, de acuerdo a los Métodos US EPA

25A o US EPA 25B.

e. No suministrar gasolina a vehículos durante el desarrollo de esta

parte de la prueba (medición y registro de concentración de HCT).

f. No se debe descargar gasolina a los tanques de almacenamiento en

las 3 horas anteriores ni durante el desarrollo de esta parte de la

prueba (medición y registro de concentración de HCT).

2. Procedimiento de la prueba de Emisiones fugitivas relacionadas con la

presión

a. Se debe instalar un dispositivo de monitoreo de presión y

temperatura en los tubos de venteo de los tanques de

almacenamiento de gasolinas.

b. Se debe instalar un dispositivo de monitoreo de HCT directo a lo(s)

tanque(s) almacenamiento de gasolinas. Esto se debe realizar con

un adaptador. Realizar esta prueba con las tapas colocadas en los

tanques de almacenamiento de la estación de servicio.

c. Se debe cerrar la Estación de Servicio para expendio al público de

gasolinas para iniciar esta prueba. Se debe registrar el nivel de

combustible de los tanques de almacenamiento (esto puede ser con

apoyo de los tickets o registros del equipo de monitoreo de nivel de

los tanques de almacenamiento).

d. Se debe inhabilitar la operación de las motobombas de gasolina,

dispensarios y las bombas de succión del SRV y en su caso, la

Unidad procesadora de vapores y no se debe desactivar la corriente

eléctrica de estos elementos.

e. Se debe revisar la presión del espacio vacío en los tanques de

almacenamiento. Cuando la presión sea negativa ésta se debe

compensar utilizando nitrógeno gaseoso hasta alcanzar la presión

de cero pascales [0 Pa].

f. Se debe registrar la presión, temperatura y concentración de

vapores de HCT con una frecuencia de cada minuto por un periodo

mínimo de 60 minutos.

g. Terminados los 60 minutos de monitoreo de presión, temperatura y

concentración, se debe registrar nuevamente el nivel de combustible

de los tanques de almacenamiento.

h. Para el cálculo de Gasto Volumétrico con respecto a la presión del

espacio vacío en los tanques de almacenamiento se debe considerar

el registro de la presión y temperatura e hidrocarburos de los 90

minutos de registro durante la evaluación de los 10 vehículos y los

60 minutos de reposo de la Estación de Servicio para expendio al

público de gasolinas.

3. Procedimiento de la verificación de la caída de presión después de la

prueba de Emisiones fugitivas relacionadas con la presión

a. Se debe realizar esta prueba sin las tapas de los tanques de

almacenamiento de la estación de servicio.

b. Se debe inhabilitar completamente la operación de las motobombas

de gasolina, dispensarios y las bombas de succión del SRV y en su

caso, la Unidad procesadora de vapores y desactivar la corriente

eléctrica de estos elementos.

c. Se debe realizar el procedimiento indicado en el inciso 3. Prueba

denominada “Determinación de la presión estática en 2 pca”

correspondiente al método de evaluación CARB TP-201.3, de la

Tabla 1.

d. Se debe tener evidencia de los registros del nivel de combustible al

inicio y final de los tanques de almacenamiento durante la prueba de

emisiones por presión y la caída de presión.

e. Para la prueba denominada “Determinación de la presión estática en

2 pca”, si al final de los 5 minutos de la prueba el resultado es menor

a 2 pca, pero mayor a la presión mínima permisible (de acuerdo al

inciso C de este numeral) se debe aplicar a todos los gastos qi

calculados para cada Pi, como se indica en la ecuación 8.

Ecuación 8.

Donde:

Vreal = Volumen real de Emisiones fugitivas, m3.

Vtotal = Volumen total de Emisiones fugitivas calculado, m3.

H = Grado de hermeticidad del SRV, adimensional.

Para corregir la sobreestimación de Emisiones fugitivas, es

necesario afectar el gasto máximo con un factor que lo pondere en

función de la presión final observada.

Para este efecto se deberá cuantificar el grado de hermeticidad de la

instalación del SRV con la Ecuación 9.

Ecuación 9.

si, Pobs = P ini  H = 1 , no se tienen Emisiones fugitivas durante la

prueba.

si, Pobs = P min  H = 0 , La instalación del SRV cumple con la

hermeticidad mínima, se tiene la emisión máxima.

si, Pobs < Pmin  H < 0 (negativo), La instalación del SRV no cumple

el criterio de hermeticidad.

Donde:

H = grado de hermeticidad (Eta), adimensional.

Pini = presión inicial de la prueba de hermeticidad (2 pca), en

unidades de presión coherentes.

Pobs = presión final observada en la prueba de hermeticidad, en

unidades de presión coherentes.

Pmin = presión mínima permisible según TP-201.3, en unidades de

presión coherentes.

4. Procedimiento de cálculo para las Emisiones fugitivas relacionadas con la

presión.

a. Se debe calcular el gasto volumétrico de Emisiones fugitivas (Q) con

la Tabla 3 considerando la ecuación que corresponda, y la ecuación

proporciona el gasto volumétrico asociado a cada intervalo de

presión registrado (P).

Tabla 3. Cálculo de Gasto Volumétrico con respecto a la presión del espacio vacío en los

tanques de almacenamiento

NÚMERO

PISTOLAS

Rango de

Presión P en pca Ecuación de Q (Rango de Flujo en m3/min)

Menor 7

0.00 – 0.99 Q = (-0.000484272*P2) + ( 0.001682208*P) - (0.000070800)

1.00 – 1.99 Q = (-0.000124608*P2) + ( 0.001081824*P) + (0.0000167088)

2.00 – 3.50 Q = (-0.000039648*P2) + ( 0.000722160*P) + (0.000481440)

7-12

0.00 – 0.99 Q = (-0.000532416*P2) + ( 0.001823808*P) - (0.000079296)

1.00 – 1.99 Q = (-0.0000138768*P2) + (0.001155456*P) + (0.000198240)

2.00 – 3.50 Q = (-0.0000509760*P2) + (0.000824112*P) + (0.000512592)

13-18

0.00 – 0.99 Q = (-0.000580560*P2) + (0.001965408*P) - (0.000087792)

1.00 – 1.99 Q = (-0.000152928*P2) + (0.001229088*P) + (0.000229392)

2.00 – 3.50 Q = (-0.000062304*P2) + (0.000926064*P) + (0.000481440)

19-24

0.00 – 0.99 Q = (-0.000645696*P2) + (0.002107008*P) - (0.000096288)

1.00 – 1.99 Q = (-0.000155760*P2) + (0.001285728*P) + (0.000246384)

2.00 – 3.50 Q = (-0.000056640*P2) + (0.000900576*P) + (0.000614544)

25-30

0.00 – 0.99 Q = (-0.000597552*P2) + (0.002248608*P) - (0.000104784)

1.00 – 1.99 Q = (-0.000141600*P2) + (0.001302720*P) + (0.000260544)

2.00 – 3.50 Q = (-0.000050976*P2) + (0.001002528*P) + (0.000583392)

31-36

0.00 – 0.99 Q = (-0.000580560*P2) + (0.002390208*P) - (0.000113280)

1.00 – 1.99 Q = (-0.000152928*P2) + (0.001359360*P) + (0.000277536)

2.00 – 3.50 Q = (-0.000045312*P2) + (0.000977040*P) + (0.000716496)

37-42

0.00 – 0.99 Q = (-0.000532416*P2) + (0.002531808*P) - (0.000121776)

1.00 – 1.99 Q = (-0.000138768*P2) + (0.001432992*P) + (0.000308688)

2.00 – 3.50 Q = (-0.000039648*P2) + (0.001104480*P) + (0.0006822400)

43-48

0.00 – 0.99 Q = (-0.000515424*P2) + (0.002673408*P) - (0.000130272)

1.00 – 1.99 Q = (-0.000138768*P2) + (0.001489632*P) + (0.000325680)

2.00 – 3.50 Q = (-0.000033984*P2) + (0.001078992*P) + ( 0.0008153440)

b. Calcular el gasto volumétrico de Emisiones fugitivas utilizando las

ecuaciones de la Tabla 3 que correspondan de acuerdo con el

número de pistolas y las presiones obtenidas durante el monitoreo.

1. Los datos de presión se deben agrupar en intervalos de 0.25

pca.

2. Se debe utilizar el punto medio de cada intervalo de presión

para calcular el gasto volumétrico de Emisiones fugitivas “Q” de

la Tabla 3; la ecuación proporciona el gasto volumétrico

asociado a cada intervalo de presión registrado (P).

3. Se deben incluir en el cálculo las presiones positivas y cero.

Las presiones negativas se consideran 0 para este proceso.

4. Se debe determinar el volumen total de Emisiones fugitivas

(Vtotal) y el gasto volumétrico promedio (Qprueba) del periodo de

monitoreo de presión, como sigue:

Calcular el volumen total de Emisiones fugitivas del periodo de

monitoreo de presión, con la Ecuación 10.

Ecuación 10.

Donde:

Vtotal= volumen total de Emisiones fugitivas del periodo de

monitoreo, en m3.

qi = gasto volumétrico de Emisiones fugitivas en cada intervalo

de presión, en m3/min.

ti = minutos de permanencia de cada intervalo de presión, en

min.

n = número de intervalos de presión.

Determinar el gasto volumétrico promedio de Emisiones

fugitivas del periodo de monitoreo de presión, con la Ecuación

11.

Ecuación 11.

Donde:

Qprueba = gasto volumétrico promedio de Emisiones fugitivas del

periodo de monitoreo, en m3/h.

Vtotal = volumen total de Emisiones fugitivas para el periodo de

monitoreo, en m3.

T = número total de horas del periodo de monitoreo de presión,

en h.

Calcular el gasto másico de Emisiones fugitivas relacionadas

con la presión, con la Ecuación 12.

Ecuación 12.

Donde:

M = Gasto másico de Emisiones fugitivas, en kilogramo por

hora [kg/h].

C = Concentración de HCT base propano (C 3H8) o base butano

(C4H10) en porcentaje volumen [%vol].

MW = Masa molecular (4 4.096 kg/kmol para C 3H8 o 58.123

kg/kmol para C4H10).

MV = Volumen molar del gas ideal a condiciones de T y P in

situ, en metros cúbicos por kilomol [m3/kmol].

Qprueba = Gasto volumétrico de Emisiones fugitivas relacionadas

con la presión, en metros cúbicos por hora [m3/h].

c. Calcular el Factor de Emisiones fugitivas relacionadas con la presión

con la Ecuación 13.

Ecuación 13.

Donde:

ERP = Factor de Emisiones fugitivas relacionadas con la presión

[kg/m3].

M = Gasto másico de Emisiones fugitivas, en kilogramo por hora

[kg/h].

T = Tiempo de duración de la prueba, en horas [h].

G = Volumen de gasolina suministrado durante el tiempo de

duración la prueba, en metros cúbicos [m3].

d. Se debe calcular el gasto másico de Emisiones fugitivas

relacionadas con la presión, con la Ecuación 14.

Ecuación 14.

Donde:

M = Gasto másico de Emisiones fugitivas, en kilogramo por hora

[kg/h].

C = Concentración de HCT base propano (C 3H8) o base butano

(C4H10) en porcentaje volumen [%vol].

MW = Masa molecular (44.096 kg/kmol para C3H8 o 58.123 kg/kmol

para C4H10).

MV = Volumen molar del gas ideal a condiciones de T y P in situ,

en metros cúbicos por kilomol [m3/kmol].

Q = Gasto volumétrico de Emisiones fugitivas relacionadas con

la presión, en metros cúbicos por hora [m3/h].

Para calcular el gasto volumétrico de emisiones Q, se debe utilizar la

Ecuación 15.

Ecuación 15.

Donde:

Q = Gasto volumétrico de Emisiones fugitivas relacionadas con la

presión, en metros cúbicos por hora [m3/h].

Qi = Gasto volumétrico de Emisiones fugitivas relacionadas con la

presión de cada intervalo de presión, en metros cúbicos por

hora [m3/h].

ti = Periodo de permanencia de cada intervalo de presión, en

horas [h].

n = Número de intervalos de presión.

e. Se debe calcular el Factor de Emisiones fugitivas relacionadas con

la presión con la Ecuación 16.

Ecuación 16.

Donde:

EPRF = Factor de Emisiones fugitivas relacionadas con la presión

[kg/m3].

M = Gasto másico de Emisiones fugitivas, en kilogramo por hora

[kg/h].

tact = Tiempo de duración de la prueba, en horas [h].

Gact = Volumen de gasolina suministrado durante el tiempo de

duración la prueba, en metros cúbicos [m3].

f. Se debe calcular el tiempo mínimo de respuesta para presurizar el

Ullage desde cero hasta la presión inicial de 498.18 Pa de acuerdo

con la Ecuación 17.

Ecuación 17.

Donde:

tpi = Tiempo aproximado para presurizar el Ullage de cero a la

presión inicial de 498.18, en minutos [min].

V = Ullage total afectado por la prueba, en metros cúbicos [m3].

QN = Caudal volumétrico de nitrógeno introducido al sistema, en

metros cúbicos por minuto [m3/min].

Patm = presión atmosférica in situ, en pascales [Pa].

g. Se debe calcular la Eficiencia de Destrucción y/o Remoción (EDR)

de HCT, de acuerdo con la Ecuación 18:

Ecuación 18.

Donde:

EDR = Eficiencia de destrucción y remoción de HC, en

porcentaje [%].

ME = Masa de HCT que entra a la Unidad procesadora de

vapores, en kilogramos [kg].

MS = Masa de HCT que la Unidad procesadora de vapores

emite a la atmósfera, en kilogramos [kg].

h. Se debe calcular el Factor de emisión del SRV, de acuerdo con la

Ecuación 19.

Ecuación 19.

Donde:

Mtotal = Factor de emisión del SRV, en Kg HCT/m3.

M1 = Factor de emisión másico en el punto 1, en Kg HCT/m3.

M3 = Factor de emisión másico en el punto 3, en Kg HCT/m3.

M4 = Factor de emisión másico en el punto 4, en Kg HCT/m3.

M5 = Factor de emisión másico en el punto 5, en Kg HCT/m3.

Se debe registrar en el Informe de resultados el Factor de emisión

del SRV.

i. Se debe calcular la eficiencia del SRV con la Ecuación 20.

Ecuación 20.

Donde:

EFI = Eficiencia del SRV, en porcentaje [%].

M1 = Factor de emisión másico en el punto 1, en Kg HCT/m3.

M2 = Factor de recuperación másico en el punto 2, en Kg

HCT/m3.

M3 = Factor de emisión másico en el punto 3, en Kg HCT/m3.

M4 = Factor de emisión másico en el punto 4, en Kg HCT/m3.

M5 = Factor de emisión másico en el punto 5, en Kg HCT/m3.

Se debe registrar en el Informe de resultados la eficiencia del SRV.

En la figura 1 se acotan los puntos de muestreo y medición de

emisión y recuperación.

Punto 1: Interface pistola vehículo.

Punto 2: Regreso a través de la línea de retorno al tanque de

almacenamiento.

Punto 3: Válvula de presión/vacío del tubo de venteo.

Punto 4: Procesador de vapores de gasolina (si es que se cuenta

con éste), y

Punto 5: Emisiones relacionadas con la presión.

Figura 1.