Evaluación de las emisiones atmosféricas provenientes de grupos electrógenos en la provincia de Holguín, Cuba

La provincia de Holguín se encuentra ubicada al norte del oriente cubano, posee una extensión superficial de 9 215,7 Km² incluyendo los cayos adyacentes, posee 1 027 249 habitantes y una densidad de población de 111.5 Hab./Km². Limita al norte con el Océano Atlántico, al sur con las provincias de Granma y Santiago de Cuba, al este con Guantánamo (por la zona de Baracoa) y al oeste con Las Tunas (ONEI 2016). Dentro de las principales fuentes de ingresos del territorio se encuentran la industria niquelífera con dos plantas procesadoras de níquel y dos plantas procesadoras de cromo refractario; le sigue el turismo, considerado el tercer polo turístico del país por el número de instalaciones hoteleras, sus recursos naturales y paisajísticos.

Para el estudio se eligieron 19 instalaciones generadoras de electricidad, 17 de ellas pertenecientes a la Empresa de Grupos Electrógenos y Servicios Eléctricos (GEYSEL), el resto corresponden a la Central Termoeléctrica “Lidio Ramón Pérez”. Las Centrales Eléctricas Aislada poseen 1 ó 2 grupos electrógenos incorporados, en tanto las Centrales Eléctricas Baterías tienen entre 8 y 32 grupos electrógenos asociados, ubicados en 10 municipios, abarcando casi la totalidad de la provincia (Figura 1). Algunas de las fuentes de estudio se encuentran emplazadas en las cercanías de localidades pobladas, susceptible de ser afectada por estas emisiones; la elaboración del inventario de emisiones reviste gran importancia para evaluar el impacto de las mismas.

La Norma Cubana (NC: 1049, 2014) “Guía de datos tecnológicos para el inventario de emisiones de los contaminantes atmosféricos desde fuentes industriales estacionarias”, establece los datos tecnológicos que se han de tener en cuenta para la realizar un inventario de emisiones de contaminantes atmosféricos generados por fuentes puntuales industriales. La captación de los datos tecnológicos se realizó teniendo en cuenta los formularios establecidos en el Anexo B de la referida NC, los cuales se emplearon para realizar hojas de cálculos en Excel y determinar las emisiones de contaminantes atmosféricos generados por cada fuente a partir de la utilización de factores de emisión, constituyéndose una gran base de datos.

La captación de datos tecnológicos tiene cierto grado de complejidad, ya que generalmente existen algunos datos que no se pueden adquirir de forma rutinaria en los centros industriales, lo que obliga a obtenerlos mediante cálculos (Rodríguez 2007). Solo en los casos necesarios se describen los procedimientos de cálculos empleados para obtener los datos que no fueron posible adquirir en las fuentes.

Información general del proceso (Formulario para la captación de datos para la estimación de las emisiones DE1).

Es la información de carácter tecnológico y productivo básica necesaria para la realización de los cálculos de las emisiones (Formulario DE2).

El flujo máximo del gas emitido (Q) se obtuvo mediante métodos teóricos para calcular parámetros tecnológicos, utilizando la metodología de cálculo descrita por (Rodríguez et al. 2012).

$P_C\stackrel{}{{\displaystyle }}{\mathrm{,\; P}}_H{}_{{}_2}{{\displaystyle }}^{}{\mathrm{,\; P}}_S{{\displaystyle }}^{}{\mathrm{,\; P}}_{O_2}$ - son las composiciones elementales en tanto por uno de la materia prima, como se muestra en la tabla 1.

El flujo volumétrico de gases húmedos (1) debe corregirse mediante la ecuación de los gases ideales para la temperatura de salida de los gases de la chimenea.

Como n, R y P₁ son constantes, la expresión (2) queda como aparece en la expresión (3).

De la expresión (3) se obtiene la expresión (4).

Despejando V₂ se obtiene la expresión (5).

Con el resultado de la expresión (5), sustituyéndola en (6), se obtiene el flujo máximo del gas emitido (Q) en m³/s

Las Emisiones Máximas Admisibles (EMA) se analizaron en correspondencia con las características de las instalaciones, según lo establecido en la (NC/TS 803, 2017). Los grupos electrógenos evaluados se subdividen en dependencia del combustible que utilizan: (d-1) Diesel y (d-2) Fuel Oil, para este tipo de instalaciones la norma solo evalúa los contaminantes SO₂, NO_X, PM₁₀ y PM_2.5.

Con el fin de comparar las emisiones con respecto a esta norma, se convirtieron los valores de concentración de los contaminantes a unidades de mg/Nm³ (Tabla 5). Como resultado se obtuvo que las Baterías Holguín 220 sobrepasan entre 2 y 3 veces los límites normativos para todos los contaminantes, mientras que los grupos electrógenos Nipe y Moa exceden entre 1 y 2 veces el máximo valor fijado, excepto para el PM_2.5. En el caso de las Baterías Felton solo superan las emisiones de NO_X y SO₂.

La dispersión es un proceso de dilución que mezcla el aire ambiente con el penacho de partículas, gobernado principalmente por la turbulencia atmosférica (López 2006). Como resultado de la dispersión, las emisiones obtenidas en este trabajo pudieran influir básicamente en zonas cercanas. Sin embargo, no deben afectar a las comunidades vecinas a los emplazamientos si se tiene en cuenta la altura y orientación del escape de las chimeneas. El área de influencia y los efectos de la inmisión de los contaminantes evaluados pudiera estimarse a través de la modelación de la dispersión de estas emisiones (Hernández-Garces et al. 2015).

Algunas de las alternativas de solución para reducir la emisión de contaminantes que pudieran valorarse, están relacionadas, por ejemplo, con la propuesta de mejoramiento de la calidad de los combustibles o la aplicación de sistemas duales (líquido-gas), éste último permite diversificar la matriz energética empleando combustibles alternativos y mezclas líquido-gas, práctica que se ha extendido en muchas partes del mundo por sus propiedades de combustión limpia y sus bajas emisiones. Otras de las soluciones, según Cassula et al. 2015, puede ser el tratamiento de las emisiones con un lavador de gases.