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La dispersión de los contaminantes está influenciada por una gran diversidad de variables. Éstas están relacionadas con los niveles de contaminantes atmosféricos, los cuales influyen en la calidad del aire.La importancia de la calidad del aire radica en los efectos que la contaminación atmosférica puede tener sobre la salud y calidad de vida de las personas.Entender mejor estos factores que afectan a los contaminantes es un paso más para una gestión de la Calidad del Aire, sus efectos, ciclo de dispersión, emisión, transporte, interacciones químicas y deposición.Factores que influyen en su dispersión: Emisiones, Meteorología, GeografíaTrabajos Relacionados: Dispersión de contaminantesInmisiones: Monitoreo, Análisis de DatosModelo de Calidad del Aire: Diseño, Validación, Costos y Beneficios
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FACULTAD DE INGENIERÍA Carrera: INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
MODALIDAD DE GRADUACIÓN Proyecto de Grado
Fernando Chávez Gomes da Silva
Santa Cruz de la Sierra – Bolivia
7 de agosto del 2009
ESTUDIO DE LA DISPERSIÓN DE LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS EN LA CIUDAD DE SANTA CRUZ DE LA SIERRA
FACULTAD DE INGENIERÍA Carrera: INGENIERÍA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
MODALIDAD DE GRADUACIÓN Proyecto de Grado
Fernando Chávez Gomes da Silva Registro: 2005111244
Proyecto de Grado para optar al grado de Licenciado en Ingeniería Industrial y de Sistemas
Santa Cruz de la Sierra – Bolivia
7 de agosto del 2009
ESTUDIO DE LA DISPERSIÓN DE LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS EN LA CIUDAD DE SANTA CRUZ DE LA SIERRA
Agradecimientos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ I
AGRADECIMIENTOS Muchas gracias a todos aquellos que de una u otra manera han hecho
posible este trabajo (ellos ya saben quiénes son y prefiero no tener que
nombrarlos para evitar el riesgo de olvidar a alguien).
Abstract
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ II
ABSTRACT
TITULO ESTUDIO DE LA DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS EN LA CIUDAD DE SANTA CRUZ DE LA SIERRA
AUTOR (ES) Fernando Chávez Gomes da Silva
PROBLEMÁTICA
La dispersión de los contaminantes está influenciada por una gran diversidad de variables. Éstas están relacionadas con los niveles de contaminantes atmosféricos, los cuales influyen en la calidad del aire.
La importancia de la calidad del aire radica en los efectos que la contaminación atmosférica puede tener sobre la salud y calidad de vida de las personas.
Entender mejor estos factores que afectan a los contaminantes es un paso más para una gestión de la Calidad del Aire.
OBJETIVO GENERAL
Establecer la influencia de cada uno de los factores identificados como responsables de la dispersión de los contaminantes atmosféricos, en la calidad del aire de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra
CONTENIDO
Contaminantes Atmosféricos, sus efectos, ciclo de dispersión, emisión, transporte, interacciones químicas y deposición.
Factores que influyen en su dispersión: Emisiones, Meteorología, Geografía
Trabajos Relacionados: Dispersión de contaminantes
Inmisiones: Monitoreo, Análisis de Datos
Modelo de Calidad del Aire: Diseño, Validación, Costos y Beneficios
CARRERA Ingeniería Industrial y de Sistemas
GUIA Ing. Cynthia Bojanic
DESCRIPTORES Medio ambiente, Contaminantes Atmosféricos, Emisiones, Inmisiones, Meteorología, Calidad del Aire
E-MAIL Fernando Chávez Gomes da Silva – fernandochavezgomesdasilva@gmail.com
Resumen
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ III
RESUMEN La contaminación atmosférica es un problema que afecta a todas las
ciudades modernas. El desarrollo industrial, el tráfico vehicular y otras
actividades humanas, generan altos niveles de contaminación,
principalmente en las áreas más pobladas. La ciudad de Santa Cruz de la
Sierra presenta un problema de contaminación particular, debido a altos
niveles de Material Particulado en algunas épocas del año, lo cual ha sido
identificado por los resultados de la Red de Monitoreo de la Calidad del Aire
(Red MoniCA) y otros trabajos científicos realizados sobre el tema.
El presente trabajo se plantea como objetivo el estudio de los contaminantes
atmosféricos y los factores que afectan su dispersión y la Calidad del Aire.
Se analizan las condiciones de las fuentes de emisiones, las condiciones
geográficas y de meteorología que afectan al transporte de los
contaminantes, las interacciones químicas y su deposición, factores que
determinan los niveles de inmisiones a los que se expone la población.
Como área de estudio está la ciudad de Santa Cruz y sus alrededores, los
cuales comprenden el área del departamento de Santa Cruz principalmente,
aunque se haya influencia sobre los niveles de contaminación de emisiones
de zonas como el departamento de Beni y del Oeste de Brasil. Los datos de
inmisiones utilizados corresponden a los de la Red MoniCA que cuenta con
11 estaciones de monitoreo pasivo (NO2 y O3), 4 de monitoreo activo (PM10)
y una de monitoreo automático (NO2, O3, PM10 y CO. También se utilizaron
datos meteorológicos de la estación Meteorológica de la Red MoniCA, del
Aeropuerto El Trompillo y Aeropuerto Viru Viru. También se obtuvo la
localización de fuentes puntuales (ubicación de las industrias), fuentes
móviles (distribución del tráfico en la ciudad de Santa Cruz) y fuentes de área
(distribución de la población y de algunas fuentes de área identificables).
Los datos históricos que se manejaron corresponden al periodo entre 2004 y
2008; y la propuesta vale hasta un año después de finalizado este trabajo.
Resumen
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ IV
Se revisan los conceptos respecto a contaminación atmosférica, a manera de
tener un punto base de partida para el trabajo realizado. Se revisan las
Normas Bolivianas de Calidad del Aire, NB62001 - NB62018, en especial las
referentes a los métodos de monitoreo y la que se refiere al Índice de
Contaminación Atmosférica (ICA) y su cálculo, que es la NB62018.
También se revisaron trabajos relacionados, encontrándose que esta
problemática ya ha sido enfrentada por investigadores en otras ciudades, con
bastante éxito. También se revisan algunos conceptos estadísticos utilizados
para el análisis de los datos, los cuales permiten establecer las correlaciones
entre las variables, el objetivo principal del trabajo.
El ciclo de contaminantes atmosféricos consiste en emisión, transporte,
interacciones químicas y deposición. Cada una de estas etapas afecta la
dispersión de contaminantes y los niveles de inmisión registrados.
En el diagnóstico se analizan a detalle las características más relevantes del
área de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, como ser su geografía, su
demografía, sus emisiones, su clima y las inmisiones.
La geografía llana de la ciudad, sin elevaciones importantes, favorece la
circulación de vientos y con esto la dispersión de contaminantes. La
distribución de la población se corresponde con una mayor densidad en las
áreas centrales de la ciudad y una distribución en un área extensa, y algunas
edificaciones verticales.
El clima es bastante húmedo (71% de humedad relativa anual), caluroso
(23°C temperatura promedio, con máximo en 35°C), si endo el verano (entre
diciembre y febrero), la estación más lluviosa y la más seca el invierno (entre
junio y septiembre). El promedio anual es de 1390 mm de lluvia al año y el
mes más lluvioso, tuvo 340 mm de lluvia. Los vientos son más frecuentes
desde el NO y N de la ciudad, con velocidades medias de 3m/s (10,6 km/h).
Resumen
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ V
Utilizando una metodología parecida a la utilizada para los inventarios de
emisiones, se estimaron las cantidades de contaminantes atmosféricos
emitidas por las fuentes y se distribuyeron geográficamente.
El NO2 y O3 están estrechamente relacionados en una relación inversa.
Al aumentar el número de incendios forestales en el departamento de Santa
Cruz, los niveles del PM10 se incrementan.
Altos niveles de humedad y precipitaciones están relacionados a menores
niveles de contaminantes. Se buscó relacionar la radiación solar con niveles
de O3, pero no se encontraron datos concluyentes.
Mientras que el O3 y el CO no llegan a concentraciones límites en general, el
NO2 y el PM10, llegan a niveles altos y de alerta (ICA mayor a 100). Se
determinó que el contaminante que más afecta a la Calidad del Aire es el
PM10 que depende principalmente de los vientos y las fuentes de área.
Durante los meses de agosto, septiembre y octubre se registran los mayores
niveles de contaminación. Los días de semana son los que tienen mayores
concentraciones, en todos los contaminantes, debido a mayor actividad
humana. En el fin de semana, con bajo tráfico vehicular y pocas industrias
que funcionan, los niveles de contaminación bajan, a excepción del ozono. A
lo largo del día, los contaminantes siguen el ciclo del tráfico vehicular, y su
concentración se incrementa aún más al final de la tarde, donde condiciones
más estables por la falta de radiación solar limitan la dispersión de los
contaminantes y el tráfico vehicular de las personas que retornan a sus
hogares produce emisiones. El ozono tiene un caso particular, con niveles
más altos hacia el medio día, y en la mitad de la madrugada.
A largo plazo se ve un ligero incremento de los niveles de O3, NO2 y CO, y
una disminución de los niveles de PM10, explicable por la reducción de los
focos de incendios en el departamento de Santa Cruz, tal vez debido a una
mayor conciencia ambiental o a que fue un año más húmedo que el anterior.
Resumen
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ VI
Se realiza como propuesta un modelo de la dispersión atmosférica, que
permita realizar pronósticos de la Calidad del Aire, proyecciones de los
niveles de contaminantes, dadas ciertas condiciones de emisiones, climáticas
e interpolaciones que permitan visualizar la distribución de los contaminantes
atmosféricos en el área de la ciudad y sus alrededores.
Se determina como el tipo modelo más apropiado, de acuerdo a un análisis
de sus características, un modelo tipo multicaja. Se diseñó del mismo,
distribuyendo el área de estudio en cajas definidas. Se establecieron los
coeficientes de emisión, de transporte, interacciones químicas y de
deposición, de acuerdo a los datos históricos recopilados y se diseña la
metodología de proceso de datos y los resultados a obtenerse.
Se realizó la validación de pronósticos a 3 días y predicciones a 1 mes,
utilizando 10 predicciones de fechas y meses elegidas al azar,
encontrándose que el modelo permite realizar pronósticos a 3 días con un
error menor al 10% 5 de cada 10 veces y menor al 20% 7 de cada 10 veces.
Se trataron algunas directrices para quien implemente el modelo,
aconsejando que se desarrolle un sistema para la generación de resultados,
con el fin de automatizar las alertas y pronósticos hacia la población. Se
definió cómo se debería hacer el mantenimiento al modelo propuesto y en
qué condiciones.
Finalmente se realizó un análisis costo beneficio, en el cual se establecía una
estimación de las inversiones y los costos de una implementación del modelo
propuesto y los beneficios cualitativos que tendría para la Gestión de la
Calidad del Aire.
También se recomienda realizar inventarios de emisiones para mayor
exactitud del modelo, mejorar la calidad de los resultados obtenidos por la
Red MoniCA, la necesidad de contar con más y mejores datos
meteorológicos y realizar el mantenimiento anual al modelo, para ser válido.
Índice de Contenido
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ i
ÍNDICE DE CONTENIDO Introducción 1
Capítulo 1 Generalidades del trabajo de Investigación 3 Contenido del Capítulo 3 1.1 Antecedentes 4 1.2 Planteamiento del Problema 6
1.2.1 Definición 6 1.2.2 Descripción 6 1.2.3 Formulación 7 1.2.4 Supuestos 7 1.2.5 Preguntas de Investigación 8
1.3 Objetivos 9 1.3.1 Objetivo General 9 1.3.2 Objetivos Específicos 9
1.4 Metodología 10 1.5 Justificación 13 1.6 Límites 14
1.6.1 Espacial 14 1.6.2 Temporal 14 1.6.3 Sustantivo 14
1.7 Tipo de Investigación 15 1.8 Conclusiones 15 1.9 Referencias 16
Capítulo 2 Dispersión de Contaminantes Atmosféricos 18 Contenido del Capítulo 18 2.1 Atmósfera 19
2.1.1 Composición Atmosférica 19 2.1.2 Capas atmosféricas 20 2.1.3 Capa Límite atmosférica 20 2.1.4 Perfil de Temperatura de la Atmósfera Terrestre 21
2.2 Contaminación Atmosférica 21 2.2.1 Impacto de la contaminación atmosférica 22 2.2.2 Calidad del Aire 22 2.2.3 Contaminantes 22 2.2.4 Contaminantes Atmosféricos Criterios 23 2.2.5 Concentraciones Límites de Contaminantes Criterios 23 2.2.6 Efectos en la Salud 24 2.2.7 Índice de la Contaminación Atmosférica (ICA) 26 2.2.8 Contaminantes Monitoreados 26
2.3 Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos 29 2.3.1 Emisión 29 2.3.2 Factores de emisión 30 2.3.3 Fuentes de emisiones 30 2.3.4 Dispersión 35 2.3.5 Interacciones Químicas 37 2.3.6 Salida de la Atmósfera 38
2.4 Meteorología 39 2.4.1 Factores Meteorológicos de Interés: 39 2.4.2 Viento 40 2.4.3 Estabilidad Atmosférica 40 2.4.4 Temperatura 41 2.4.5 Humedad 41 2.4.6 Radiación Solar 42
Índice de Contenido
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ ii
2.5 Relieve 42 2.5.1 Islas térmicas 42 2.5.2 Interfases tierra–mar 43 2.5.3 Valles y Laderas 43 2.5.4 Patrones de Circulación Atmosférica 43
2.6 Validación Estadística 44 2.6.1 Coeficiente de correlación de Pearson 45 2.6.2 Estimación por intervalos de confianza 45 2.6.3 Diseños de Experimentos Factoriales 45 2.6.4 Manejo de Datos Desbalanceados o Desequilibrados 46
2.7 Modelos de Dispersión 47 2.7.1 Emisión 48 2.7.2 Transmisión 48 2.7.3 Inmisiones 48 2.7.4 Funcionamiento del modelo de Dispersión 48 2.7.5 Técnicas Estadísticas o Empíricas 49 2.7.6 Concentración de referencia 49
2.8 Trabajos relacionados 50 2.9 Conclusiones 53 2.10 Referencias 53
Capítulo 3 Diagnóstico de la Dispersión 59 Contenido del Capítulo 59 3.1 Geografía 60
3.1.1 Relieve 61 3.2 Demografía 62 3.3 Emisiones 64
3.3.1 Fuentes Móviles (Lineales) 64 3.3.2 Fuentes Fijas (Puntuales) 72 3.3.3 Fuentes de Emisión Combinadas (Área) 76 3.3.4 Cuantificación de las Emisiones Totales 91 3.3.5 Distribución De las Emisiones en el Área de Estudio 93
3.4 Clima 97 3.4.1 Otras Estaciones Meteorológicas 101
3.5 Inmisiones 102 3.5.1 Red de Monitoreo de la Calidad del Aire 102 3.5.2 Métodos de Monitoreo 102 3.5.3 Incertidumbre de los Métodos 103 3.5.4 Estaciones de Monitoreo 104 3.5.5 Resultado de las Mediciones 106
3.6 Análisis de los Datos 114 3.6.1 Entre Contaminantes 114 3.6.2 Emisiones y Nivel de Inmisiones 119 3.6.3 Niveles de Inmisión y Meteorología 120 3.6.4 Tendencias Cíclicas 124 3.6.5 Tendencias a largo plazo 132 3.6.6 Análisis para el desarrollo del modelo de calidad del aire 135
3.7 Interrelaciones entre Variables Encontradas 136 3.8 Conclusiones 137 3.9 Referencias 138
Capítulo 4 Propuesta de Modelación de Dispersión 141 Contenido del Capítulo 141 4.1 Características de la Propuesta 142 4.2 Gestión de la Calidad del Aire 142
4.2.1 Tipo de Modelo de Dispersión 144 4.2.2 División del Área de Estudio para el Modelo 145
Índice de Contenido
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ iii
4.2.3 Variables de Entrada 145 4.2.4 Resultados A Obtenerse a través del Modelo 148
4.3 Diseño del Modelo 150 4.3.1 Trayectoria de los Contaminantes 150 4.3.2 Emisiones y Balance de Materia 151 4.3.3 Factores Climatológicos 151 4.3.4 Distribución del Área geográfica a modelarse 152 4.3.5 Coeficientes de dispersión 155 4.3.6 Manejo de las Variables de Entrada 155 4.3.7 Proceso de los Datos 158 4.3.8 Cálculo del Modelo 163 4.3.9 Salida del Modelo de Dispersión 168
4.4 Validación del Modelo 170 4.4.1 Validación realizada para pronóstico (a tres días) 170 4.4.2 Validación realizada para proyección (al siguiente mes) 172
4.5 Implementación del Modelo 175 4.6 Mantenimiento del Modelo 176 4.7 Análisis Costo Beneficio 177
4.7.1 Costos de la Implementación 178 4.7.2 Beneficios Cualitativos 181
4.8 Conclusiones 182 4.9 Referencias 183
Capítulo 5 Conclusiones y Recomendaciones 185 Contenido del Capítulo 185 5.1 Conclusiones 186 5.2 Recomendaciones 191
Bibliografía 192
Anexos 198
Índice De Gráficos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ iv
ÍNDICE DE GRÁFICOS
Gráfico 3.1 – Parque Automotor de Santa Cruz por Tipo de Vehículo 65 Gráfico 3.2 – Parque Automotor de Santa Cruz, por Uso del Vehículo 66 Gráfico 3.3 – Parque Automotor de Santa Cruz, por Combustible Utilizado 66 Gráfico 3.4 – Parque Automotor de Santa Cruz, por Antigüedad 67 Gráfico 3.5 – Evolución del Parque Automotor en Santa Cruz de la Sierra 68 Gráfico 3.6 – Vehículos por habitantes en Santa Cruz de la Sierra 68 Gráfico 3.7 – Clasificación de las industrias en Santa Cruz según rubro 73 Gráfico 3.8 – Focos de Incendio en Santa Cruz por mes y año 78 Gráfico 3.9 – Focos de Incendio en Santa Cruz por Provincias 79 Gráfico 3.10 – Tipo de Fuente para cada contaminante 92 Gráfico 3.11 – Dirección y Velocidad de los Vientos en Santa Cruz 97 Gráfico 3.12 – Temperaturas Media, Máxima y Mínima 98 Gráfico 3.13 – Humedad Relativa 98 Gráfico 3.14 – Precipitaciones Diarias 99 Gráfico 3.15 – Precipitaciones Mensuales 99 Gráfico 3.16 – Radiación Solar Promedio Diaria 100 Gráfico 3.17 – Datos del Monitoreo Pasivo de NO2 106 Gráfico 3.18 – Datos del Monitoreo Automático de NOx, NO y NO2 107 Gráfico 3.19 – Datos del Monitoreo Pasivo de Ozono 109 Gráfico 3.20 – Datos del Monitoreo Automático de O3 110 Gráfico 3.21 – Datos del Monitoreo Activo de Material Particulado PM10 111 Gráfico 3.22 – Datos del Monitoreo Automático de Material Particulado PM 112 Gráfico 3.23 – Datos del Monitoreo Automático de Monóxido de Carbono (CO) 113 Gráfico 3.24 – Correlación entre NO2 y O3 en los diferentes puntos de monitoreo 114 Gráfico 3.25 – Correlación entre NO2 y O3 en los diferentes periodos de exposición 115 Gráfico 3.26 – Correlación con PM10 en los diferentes puntos de monitoreo 116 Gráfico 3.27 – Correlación con PM10 en los diferentes periodos de exposición 117 Gráfico 3.28 – Correlación con PM10 considerando punto y periodo de monitoreo 117 Gráfico 3.29 – Relación entre Niveles de Contaminantes e Incendios Forestales. 119 Gráfico 3.30– Correlación entre NO2 con la Humedad y Precipitación 120 Gráfico 3.31 – Correlación entre O3 con la Humedad y Precipitación 121 Gráfico 3.32 – Correlación entre PM10 con la Humedad y Precipitación 121 Gráfico 3.33 – Relación entre niveles de contaminantes y Radiación Solar 123 Gráfico 3.34 – Variación mensual de la concentración de NO2 124 Gráfico 3.35 – Variación mensual de la concentración de O3 125 Gráfico 3.36 – Variación mensual de la concentración de PM10 125 Gráfico 3.37 – Variación mensual de la concentración de CO 126 Gráfico 3.38 – Variación Semanal de los Valores de Concentración de NO2 126 Gráfico 3.39 – Variación Semanal de los Valores de Concentración de O3 127 Gráfico 3.40 – Variación Semanal de los Valores de Concentración de PM10 127 Gráfico 3.41 – Variación Semanal de los Valores de Concentración de CO 128 Gráfico 3.42 – Variación diaria de la concentración de NO2 129 Gráfico 3.43 – Variación diaria de la concentración de O3 129 Gráfico 3.44 – Variación diaria de la concentración de PM10 130 Gráfico 3.45 – Variación diaria de la concentración de CO 130 Gráfico 3.46 – Histórico de Focos de Incendios Forestales 132 Gráfico 3.47 – Histórico de Valores de NO2 133 Gráfico 3.48 – Histórico de Valores de O3 133 Gráfico 3.49 – Histórico de Valores de PM10 134 Gráfico 3.50 – Histórico de Valores de CO 134 Gráfico 3.51 – Porcentaje de Correlación entre Valores de días consecutivos 135 Gráfico 4.1 – Tendencia del promedio móvil cada 24 horas 160 Gráfico 4.2 – Porcentaje de error acumulado en los periodos pronosticados. 171 Gráfico 4.3 – Resultados de la Validación del Modelo para pronóstico a 3 días 172
Índice De Ilustraciones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ v
Gráfico 4.4 – Porcentaje de error en la predicción de periodos mensuales 173 Gráfico 4.5 – Resultados de la Validación del Modelo para predicción a 1 mes 174
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Ilustración 2.1 – Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos 29 Ilustración 3.1 – Ciudad de Santa Cruz de la Sierra 60 Ilustración 3.2 – Vista aérea de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra 61 Ilustración 3.3 – Relieve de los alrededores de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra 62 Ilustración 3.4 – Principales Vías, según el número de vehículos 69 Ilustración 3.5 – Ubicación de las principales industrias en la ciudad de Santa Cruz 72 Ilustración 3.6 – Emisiones Industriales por Año (del 2004 al 2008) 74 Ilustración 3.7 – Focos de Incendios Forestales Año 2006, Mes de Agosto 77 Ilustración 3.8 – Imágenes Satelitales usadas para el monitoreo 82 Ilustración 3.9 – Modelación de transporte de CO del 7/03/2009 84 Ilustración 3.10 – Vientos zonales preponderantes en América del Sur 85 Ilustración 3.11 – Pluma de dispersión regional de CO 86 Ilustración 3.12 – Pluma de dispersión regional de PM2.5 87 Ilustración 3.13 – Área de Influencia de Incendios Forestales 88 Ilustración 3.14 – Distribución de COV 93 Ilustración 3.15 – Distribución de las emisiones de CO 94 Ilustración 3.16 – Distribución de las emisiones de NOx 95 Ilustración 3.17 – Distribución de las emisiones de PM10 95 Ilustración 3.18 – Distribución de las emisiones de CO2 96 Ilustración 3.19 – Ubicación de los puntos de Monitoreo en Santa Cruz 105 Ilustración 4.1 – Gestión de la Calidad del Aire 143 Ilustración 4.2 – Ejemplo de Índice de Contaminación Atmosférica (ICA) 149 Ilustración 4.3 – División en Zonas de la ciudad para el modelo 153 Ilustración 4.4 – Mapa del departamento con las zonas definidas 154 Ilustración 4.5 – Elementos del Modelo de caja 164 Ilustración 4.6 – Zonificación por Colores, para el mes de Septiembre 2007 169
Índice De Tablas
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ vi
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1.1 – Metodología para la realización del trabajo 12 Tabla 2.1 – Composición Porcentual de la Atmósfera 19 Tabla 2.2 – Capas de la Atmósfera según la variación de temperatura 20 Tabla 2.3 – Límites máximos de contaminantes criterio (Utilizados para la determinación
del índice de contaminación atmosférica) 24 Tabla 2.4 – Trabajos Relacionados sobre los Efectos en la Salud de los Contaminantes
Atmosféricos en Bolivia 25 Tabla 2.5 – Contaminantes Monitoreados 26 Tabla 2.6 – Contaminantes vehiculares según el combustible 31 Tabla 2.7 – Categorías de Fuentes de Área 34 Tabla 2.8 – Interpretación de valores del Coeficiente de Correlación de Pearson 45 Tabla 2.9 – Clases de Modelos de Dispersión 47 Tabla 2.10 – Cuadro Resumen de Trabajos Relacionados 50 Tabla 3.1 – Cantidad de Habitantes en la ciudad de Santa Cruz 62 Tabla 3.2 – Población de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra según distritos 63 Tabla 3.3 – Factores de Emisión de Fuentes Móviles 71 Tabla 3.4 – Emisiones del Parque Vehicular de Santa Cruz 71 Tabla 3.5 - Cantidad de Industrias según rubro 73 Tabla 3.6 – Factores de Emisión de Industrias por Rubro 74 Tabla 3.7 – Emisiones Anuales Totales en Industrias por Rubro (Año 2008) 74 Tabla 3.8 – Factores de Emisión Para Incendios Forestales 80 Tabla 3.9 – Emisiones Anuales, Incendios Forestales del Departamento de Santa Cruz 81 Tabla 3.10 – Emisiones por fuentes de área en la ciudad de Santa Cruz 91 Tabla 3.11 – Emisiones Totales de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, Año 2008 91 Tabla 3.12 – Emisiones Totales de la ciudad de Santa Cruz por Año 92 Tabla 3.13 – Metodologías de Monitoreo 102 Tabla 3.14 – Puntos de monitoreo de Material Particulado 104 Tabla 3.15 – Resumen de los Coeficientes de Correlación con Humedad y Precipitación 122 Tabla 3.16 – Cuadro Resumen de las Correlaciones entre variables 136 Tabla 4.1 – Evaluación de Modelos de Dispersión 144 Tabla 4.2 – Zonas de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra para el modelo 152 Tabla 4.3 – Áreas de los Alrededores de la Ciudad de Santa Cruz 154 Tabla 4.4 – Tabla de Contaminante por Área y Periodo 159 Tabla 4.5 – Tabla de Condiciones Meteorológicas para Modelo 161 Tabla 4.6 – Variación en el Transporte de contaminantes entre áreas 166 Tabla 4.7 – Variación en la Deposición de acuerdo a las Condiciones Atmosféricas 168 Tabla 4.8 – Porcentaje de error obtenido en 10 pronósticos a 3 días 170 Tabla 4.9 – Calidad del pronóstico realizado a diferentes días. 171 Tabla 4.10 – Resultados de la predicción de periodos mensuales 173 Tabla 4.11 – Calidad de la predicción realizada a 1 mes 174 Tabla 4.12 – Especificaciones del Equipo de Computación 178 Tabla 4.13 – Especificaciones del Software 179 Tabla 4.14 – Costos Anuales de la Obtención de los Datos 179 Tabla 4.15 – Costos de Funcionamiento del Modelo 180 Tabla 4.16 – Costos de Mantenimiento del Modelo 180 Tabla 5.1 - Características de Contaminantes Estudiados 186
Introducción - Contenido del Capítulo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 1
INTRODUCCIÓN
La contaminación atmosférica en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra es un
problema que afecta al más del millón y medio de habitantes que tiene. Esta
alta concentración de habitantes ha creado problemas de alto tráfico
vehicular, un parque automotor que genera importantes cantidades de
contaminación atmosférica. Además la ciudad sufre anualmente durante la
época seca por la quema en áreas rurales que tradicionalmente se realiza
para limpieza del suelo. Igualmente en el interior de la ciudad existen
quemas de desechos y otros, que agravan la situación. Además los vientos
elevan gran cantidad de polvo del importante número de calles sin
pavimentar y de zonas sin cobertura vegetal. Todos estos aspectos
contribuyen al problema ambiental y el deterioro de la calidad de vida de sus
habitantes.
Uno de los mayores problemas que enfrenta la ciudad de Santa Cruz debido
al arrastre del viento son las partículas de materia sólida o líquida finamente
fragmentado y cuyo tamaño es menor que 10 micrómetros de diámetro que
se le conoce como partículas respirables (PM10).
Para identificar los niveles de contaminación en las cuatro principales
ciudades del país y sentar una línea base en cuanto a la calidad del aire que
Introducción - Contenido del Capítulo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 2
respira la población urbana en Bolivia, se ha creado el Proyecto AIRE
LIMPIO, el cual ha fomentado el establecimiento de redes de monitoreo de la
calidad del aire en cada ciudad, agrupadas actualmente en la Red Nacional
de Monitoreo de la Calidad del Aire (Red MoniCA Bolivia).
La Red MoniCA Bolivia determina la calidad del aire a escala urbana. El
Proyecto AIRE LIMPIO apoya la implementación de estas redes en las cuatro
ciudades con mayor densidad poblacional y de mayor parque automotor en
el país: La Paz, El Alto, Cochabamba y Santa Cruz de la Sierra.
El proyecto, en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, ha formado una alianza
con la Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra y el Gobierno
Municipal Autónomo de Santa Cruz de la Sierra.
A lo largo del tiempo de la duración del proyecto en la ciudad, se han
obtenido datos de contaminación durante el periodo que comprende desde el
mes de abril del año 2004 para gases como Monóxido de Carbono (CO),
Oxidos de Nitrógeno (NOx) y Ozono (O3) y desde el año 2004 para material
particulado (PM10) hasta la fecha.
Como parte de la gestión de la Calidad del Aire, se han creado programas de
concientización, mediciones a fuentes emisoras como los vehículos y
actualmente se informa a la población acerca de la calidad del aire mediante
el Índice de Calidad del Aire (ICA). También se tiene previsto realizar un
inventario de Emisiones de la ciudad de Santa Cruz y continuar con el
siguiente paso en la Gestión de la Calidad del Aire, la modelación de la
dispersión de contaminantes.
Fuente: Informe Año 2008 del Proyecto Aire Limpio.
Generalidades del trabajo de Investigación - Contenido del Capítulo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 3
Capítulo 1 G ENERALIDADES DEL TRABAJO DE INVESTIGACIÓN
CONTENIDO DEL CAPÍTULO
En este Capítulo se definen las características de este trabajo de
investigación
Se inicia con los Antecedentes del problema de la contaminación
atmosférica, la Calidad del Aire y las actividades realizadas para lograr
la Gestión de la Calidad del Aire.
Planteamiento del Problema , en función al desconocimiento de los factores
que afectan la dispersión de los contaminantes.
Formulando los Objetivos de este Trabajo
Definiendo la Metodología que se seguirá para resolver el problema
Mediante la Justificación de la investigación
Se establecen los Límites del estudio.
Generalidades del trabajo de Investigación - Antecedentes
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 4
1.1 ANTECEDENTES
Entre los principales problemas ambientales, la contaminación atmosférica
en los centros urbanos es una preocupación creciente, debido al incremento
de las emisiones de contaminantes atmosféricos, que provienen
principalmente de las necesidades de transporte, las actividades industriales,
las actividades agrícolas y otras.
La calidad del aire es importante para la salud de los habitantes de la ciudad
y es por eso que en muchas ciudades que presentan problemas de
contaminación atmosférica, situación estudiada desde muchos años atrás.
En Bolivia, el Proyecto Ecología Urbana de la Fundación Suiza de
Cooperación para el Desarrollo Técnico (Swisscontact), desde 19991, la línea
de acción contra la contaminación atmosférica llamada Proyecto Aire Limpio.
Para identificar los niveles de contaminación atmosférica, el Proyecto AIRE
LIMPIO ha fomentado el establecimiento de redes de monitoreo de la calidad
del aire en cada ciudad, agrupadas actualmente en la Red Nacional de
Monitoreo de la Calidad del Aire (Red MoniCA Bolivia)2.
Para el plan de monitoreo, se decidió medir los contaminantes de mayor
abundancia y efecto para la salud de la población y del medio ambiente:
a. Material particulado (PM10)
b. Gases: Óxidos de Nitrógeno (NOx) y Ozono (O3)
En la ciudad de Santa Cruz de la Sierra actualmente se cuentan con 11
puntos de monitoreo de gases utilizando la metodología de tubos pasivos
desde el año 2004, 4 puntos de monitoreo de Material Particulado PM10
desde el año 2004 y un punto de medición automática de NOx, O3, CO
(desde el 2006) y PM10 (desde el 2008).
Generalidades del trabajo de Investigación - Antecedentes
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 5
Los parámetros meteorológicos y topográficos también son tomados en
cuenta como parámetros ambientales, ya que la meteorología y topografía de
la región de estudio están estrechamente relacionadas con la dispersión de
los contaminantes atmosféricos. La red MoniCA Santa Cruz cuenta con una
estación meteorológica que pertenece a la red desde octubre del 20073, que
registra la dirección y velocidad del viento, temperatura, humedad,
precipitación y radiación solar de manera automática, además de estar
disponibles datos meteorológicos históricos de estaciones cercanas.
Dentro de la red MoniCA, es importante mencionar que desde su diseño,4 se
ha reconocido la necesidad de aplicar modelos de dispersión para mejorar la
gestión de la Calidad del Aire. También se han realizado algunos estudios
realizados utilizando los datos que genera durante su operación. Se han
realizado estudios acerca de los efectos de la contaminación del aire en la
salud de las personas.5 En la ciudad de Cochabamba se estudió el efecto de
NOx y O3 (año 2006)6 y CO (año 2007)7, replicándose durante este año
(2008) en la ciudad de Santa Cruz.8 También el trabajo del proyecto ha
permitido la realización de Tesis9 y Proyectos de grado.10
También se han realizado a escala nacional inventarios de emisiones, y a
escala regional (ciudad de La Paz, año 2007)11, para determinar las fuentes
de contaminantes. Entre las actividades del Proyecto Aire Limpio se
encuentran las Semanas de Aire Limpio desde al año 1998, durante las
cuales se realizan mediciones de las emisiones del parque automotor en
varias ciudades del país y permiten establecer un diagnóstico en relación a la
contaminación atmosférica generada por los vehículos.12
Existe además el interés de varias instituciones que realizan la medición de
las concentraciones de contaminantes atmosféricos y la necesidad de
representar los datos a la población a través de un Índice de Calidad del Aire
ha llevado a realizar las normativas nacionales NB 62011 a la NB 62018, las
cuales han pasado ya la etapa de aprobación en junio del 2008.13
Generalidades del trabajo de Investigación - Planteamiento del Problema
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 6
1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
A continuación se define, describe y formula el problema del actual trabajo.
1.2.1 DEFINICIÓN
Desconocimiento de los fenómenos que determinan la dispersión de los
contaminantes atmosféricos en la ciudad de Santa Cruz.
1.2.2 DESCRIPCIÓN
La dispersión de los contaminantes está influenciada por una gran diversidad
de variables, las cuales interactúan en la atmósfera14. La emisión de
contaminantes atmosféricos por las actividades humanas produce los gases
y partículas que llegan a la atmósfera y a continuación pueden: permanecer
en ella, se transformarse, se dispersarse, ser absorbidos o depositarse en
tierra, dependiendo de las propiedades físicas y químicas del contaminante,
la meteorología, la morfología del terreno y otros. De acuerdo a la cantidad
de contaminante presente en la atmósfera, en un volumen dado, se obtiene
un valor de concentración del contaminante, punto de partida para
determinar la calidad del aire.
La importancia de la calidad del aire se evidencia cuando se asocian a una
baja calidad del aire y altos niveles de contaminación problemas como:
enfermedades humanas, afecciones en plantas y animales, deterioro de
edificios, pérdida de visibilidad, paisaje y otros.
La Norma Boliviana NB6201815 contempla la utilización de un índice de
calidad del aire que utiliza la concentración de los contaminantes medidos
por la Red MoniCA.
Actualmente, la red MoniCA genera datos de la concentración de
contaminantes en la ciudad de Santa Cruz. Existen 11 puntos de monitoreo
de tubos pasivos de NO2 y O3. Existen 4 puntos de monitoreo activo
mediante impactadores que monitorean PM10. Y Existe un punto de
monitoreo automático que monitorea en tiempo real las concentraciones de
Generalidades del trabajo de Investigación - Planteamiento del Problema
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 7
NOx, CO, O3 y PM10. También se cuenta con una estación meteorológica
propia de la red en el mismo punto.
Los datos históricos16 se remontan desde el 2004 en cuestión de monitoreo
de O3 y NO2 (tubos pasivos), desde el 2004 en PM10 (impactadores), desde
el 2006 en CO, O3 y NOx (equipos automáticos), desde el 2007 en
meteorología (dirección y velocidad del viento, temperatura, humedad,
precipitación y radiación solar); y desde el 2008 PM totales, PM10, PM2.5 y
PM1 (automático).
1.2.3 FORMULACIÓN
Desconocimiento del grado de aporte de cada uno los factores (emisiones,
densidad poblacional, climatológicos, geográficos) que influyen en la
dispersión de los contaminantes del aire que determinan la calidad del aire
en la ciudad de Santa Cruz
1.2.4 SUPUESTOS
(1) Los contaminantes muestreados por la red MoniCA (NOx, O3, CO,
Material Particulado PM10), son los principales indicadores del nivel de
calidad del aire para Santa Cruz, y no serán considerados otros
posibles contaminantes.
(2) Los valores obtenidos están dentro del rango de incertidumbre de la
medida para cada método de medición.
(3) Para considerar las proyecciones a futuro, se analizarán escenarios que
contemplen las condiciones más probables para la evolución de la
situación.
(4) Ante la falta de un estudio específico de inventario de emisiones para
Santa Cruz, se harán estimaciones de las cantidades de contaminante
emitidas, utilizando como base el inventario de emisiones nacional y
como modelo el inventario de emisiones para la ciudad de La Paz.
Generalidades del trabajo de Investigación - Planteamiento del Problema
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 8
1.2.5 PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN
(1) ¿Qué son y cómo se comportan los contaminantes atmosféricos?
(2) ¿Qué características presenta actualmente la contaminación
atmosférica en la ciudad de Santa Cruz?
(3) ¿Qué influencia tiene la geografía de la ciudad de Santa Cruz para la
dispersión de los contaminantes?
(4) ¿Qué cantidades de contaminantes se emiten?
(5) ¿Cuál es la distribución geográfica de los contaminantes?
(6) ¿Dónde se ubican las principales fuentes de emisión de cada
contaminante?
(7) ¿Qué importancia tienen las emisiones de contaminantes de ciudades y
pueblos vecinos, zonas cercanas y no tan cercanas a la ciudad?
(8) ¿Hacia dónde se dispersan los contaminantes emitidos en la ciudad?
(9) ¿Cuál es el grado de influencia de la dirección y velocidad del viento, la
humedad relativa, las precipitaciones, la temperatura y la radiación solar
en los valores de concentración de los contaminantes?
(10) ¿Cómo se podrían realizar pronósticos de la calidad del aire para la
ciudad de Santa Cruz?
(11) ¿Son suficientes las características de la red de monitoreo actual para
realizar estas predicciones, y si no, que características necesitaría?
Generalidades del trabajo de Investigación - Objetivos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 9
1.3 OBJETIVOS
1.3.1 OBJETIVO GENERAL
(0) Establecer la influencia de cada uno de los factores identificados como
responsables de la dispersión de los contaminantes atmosféricos, en la
calidad del aire de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra
1.3.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
(1) Explicar las principales características de la dispersión (emisión,
transporte, interacciones químicas y deposición) de los contaminantes
atmosféricos identificados como indicadores de la calidad del aire.
(2) Describir las características actuales de la contaminación atmosférica
en la ciudad de Santa Cruz, así como la evolución histórica observada.
(3) Localizar las principales fuentes de emisiones de contaminantes.
(4) Estimar las cantidades de contaminantes atmosférico generado.
(5) Definir los procesos atmosféricos que modifican la dispersión de los
contaminantes.
(6) Desarrollar un sistema para recopilar todas las informaciones
necesarias para realizar un análisis de los datos.
(7) Describir y cuantificar la influencia de cada uno de los factores en la
calidad del aire.
(8) Diseñar una metodología para predecir el comportamiento a futuro de
los contaminantes atmosféricos.
Generalidades del trabajo de Investigación - Metodología
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 10
1.4 METODOLOGÍA
Para el desarrollo del presente trabajo, se seguirá la siguiente metodología:
(1.1) Para la Investigación Bibliográfica se consultará la Bibliografía
especializada y mediante el Análisis de Documentos y el Resumen, se
buscará la información disponible sobre el tema.
(2.1) Recolectar Datos Históricos, Información sobre la Red y su
metodología, teniendo como fuente los Informes de la Red MoniCA,
mediante Análisis de Documentos desde el año 2004.
(2.2) Luego se realizará el análisis de Datos Históricos consultando a
expertos en el tema a través de entrevistas.
(3.1) Determinar la ubicación de las principales fábricas y otras fuentes fijas
de contaminantes atmosféricos de acuerdo al Plan de Ordenamiento
Territorial de la ciudad a través de la observación del mapa y se
ubicarán a las principales industrias y fuentes emisoras fijas.
(3.2) Ubicar las principales vías y zonas en relación al tráfico vehicular en la
ciudad mediante estadísticas de transporte y observación de mapas.
(3.3) Buscar registros de áreas de incendio a través del SATIF (Sistema de
Alerta Temprana de Incendios Forestales) y la observación de mapas
para ubicar los focos de incendio desde el año 2004.
(3.4) Determinar las emisiones generadas dentro de un área, de acuerdo a
su uso de suelo utilizando el plan de ordenamiento territorial de la
ciudad mediante la observación de mapas se determinará las emisiones
probables de todas las UV de la ciudad
(3.5) Distribuir geográficamente las emisiones utilizando los datos
anteriormente recolectados y procesados para Santa Cruz de la Sierra y
sus alrededores
Generalidades del trabajo de Investigación - Metodología
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 11
(4.1) Determinar la cantidad de combustibles consumido por cada tipo de
fuente de emisión utilizando datos del Instituto Nacional de Estadística
(INE)
(4.2) Estimar las emisiones totales, de acuerdo a inventarios de emisiones, a
partir de esta observación y análisis de datos.
(4.3) Calcular las emisiones por área de acuerdo a las Fuentes distribuidas
geográficamente mediante estimaciones a partir de la observación y el
análisis de datos del inventario de emisiones nacional de los datos para
Santa Cruz de la Sierra y sus alrededores.
(5.1) Enunciar los principales fenómenos atmosféricos buscando referencias
y realizando un análisis de Bibliografía Especializada.
(5.2) Describir el efecto en la atmósfera y en la dispersión de los
contaminantes de los diferentes Fenómenos Atmosféricos, a partir del
análisis de datos obtenidos de estaciones meteorológicas que
funcionan cerca o en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.
(6.1) Desarrollar un método de recopilación de la información para el modelo,
para organizar los datos obtenidos en la investigación a través del
diseño de un sistema de base de datos que permita almacenar las
variables estudiadas.
(7.1) Buscar correlaciones de variables a partir de los datos de
Concentración de Contaminantes, Reportes del Clima, y la Estimación
de las Emisiones para el área de Santa Cruz de la Sierra.
(7.2) A partir del análisis establecer hipótesis y probarlas estadísticamente y
en lo posible experimentalmente, mediante análisis de datos.
Generalidades del trabajo de Investigación - Metodología
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 12
(7.3) Modelar la dispersión de los contaminantes del aire, utilizando las
relaciones entre las variables comprobadas, con datos desde el 2004,
para el área de Santa Cruz de la Sierra.
(8.1) Establecer la metodología del modelo de dispersión de contaminantes,
para procesar los datos y obtener resultados.
(8.2) Diseñar un sistema para actualizar y validar el modelo de dispersión de
contaminantes, para el área de Santa Cruz de la Sierra.
Tabla 1.1 – Metodología para la realización del tra bajo Objetivos
Específicos Actividades Fuentes Técnica Población/
Muestra
(1) (1.1) Investigación Bibliográfica sobre contaminantes
Bibliografía especializada
Análisis de Documentos Resumen
Toda la bibliografía disponible
(2) (2.1)
Recolección de Datos Históricos, Normas, Información sobre la Red y su metodología
Informes de la Red MoniCA
Análisis de Datos
Desde el 2004
(2.2) Análisis de Datos Históricos Expertos en el tema Entrevista Desde el 2004
(3)
(3.1)
Determinar la ubicación de las principales fábricas y otras fuentes fijas de contaminantes atmosféricos
Plan de ordenamiento territorial de la ciudad
Observación de mapa
Las principales industrias y fuentes emisoras fijas.
(3.2) Ubicar las principales vías y zonas de tráfico vehicular en la ciudad
Plan de ordenamiento territorial de la ciudad y estadísticas de transporte
Observación de mapa y Análisis de datos
Principales avenidas y calles de la ciudad en relación al tráfico un 10% del total
(3.3) Buscar registros de áreas de incendio
SATIF (Sistema de Alerta Temprana de Incendios Forestales)
Observación de mapas
Focos de incendio desde 2004
(3.4) Determinar las emisiones generadas dentro de un área, de acuerdo a su uso de suelo
Plan de ordenamiento territorial de la ciudad
Observación de mapas
Todas las UV de la ciudad
(3.5) Distribuir geográficamente las emisiones.
Datos anteriormente recolectados y procesados
Análisis de Datos Santa Cruz de la Sierra y sus alrededores
(4)
(4.1) Determinar la cantidad de combustibles consumido por cada tipo de fuente de emisión
Instituto Nacional de Estadística (INE)
Análisis de Datos Santa Cruz de la Sierra y sus alrededores
(4.2) Estimar las emisiones totales, de acuerdo a inventarios de emisiones
Inventario de Emisiones
Observación y Análisis de Datos
Santa Cruz de la Sierra y sus alrededores
(4.3) Calcular las emisiones por área
Fuentes distribuidas geográficamente y estimaciones de inventario de emisiones
Análisis de Datos Santa Cruz de la Sierra y sus alrededores
Generalidades del trabajo de Investigación - Justificación
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 13
Objetivos Específicos Actividades Fuentes Técnica
Población/
Muestra
(5)
(5.1) Estudiar los fenómenos atmosféricos
Bibliografía Especializada
Análisis de Documentos, Resumen
Toda la bibliografía disponible
(5.2) Describir las características climatológicas de Santa Cruz de la Sierra
Datos Meteorológicos
Análisis de Documentos, Análisis de Mapas
Estaciones Meteorológicas cercanas
(6) (6.1) Desarrollar un método de recopilación de la información para el modelo
Datos Recopilados para el Estudio
Diseño de Base de Datos
Para todas las variables
(7)
(7.1) Buscar correlaciones de variables
Datos de Concentración de Contaminantes, Clima, Emisiones
Análisis
Desde el 2004, para el área de Santa Cruz de la Sierra
(7.2) Establecer hipótesis y probarlas estadísticamente
Datos de Concentración de Contaminantes, Clima, Emisiones
Análisis
Desde el 2004, para el área de Santa Cruz de la Sierra
(7.3)
Modelar la dispersión de los contaminantes del aire, en base a las hipótesis y correlaciones encontradas.
Relaciones entre las variables comprobadas
Análisis y Modelación
Desde el 2004, para el área de Santa Cruz de la Sierra
(8)
(8.1) Establecer la metodología para procesar los datos y obtener resultados
Modelo de dispersión de contaminantes
Análisis del modelo
Desde el 2004, para el área de Santa Cruz de la Sierra
(8.2) Diseñar un sistema para actualizar y validar el modelo.
Modelo de dispersión de contaminantes
Análisis del modelo
Desde el 2004, para el área de Santa Cruz de la Sierra
Fuente: Elaboración Propia Tabla 1.1
1.5 JUSTIFICACIÓN
En la actualidad, el trabajo desarrollado por la Red de Monitoreo de la
Calidad del Aire (Red MoniCA) está limitado a generar datos de
contaminación de días y semanas pasadas.
Este proyecto permitirá conocer mejor los procesos atmosféricos que
determinan la calidad del aire en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra y así
poder ayudar a definir medidas para disminuir el impacto de las actividades
humanas en la contaminación atmosférica.
Pronosticar valores de contaminación atmosférica a partir de otros datos, con
el conocimiento de las interrelaciones entre las variables permitiría dar
informes preliminares a la población sobre la calidad del aire y permitiría a las
autoridades advertir en caso de que las condiciones no sean buenas para la
Generalidades del trabajo de Investigación - Límites
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 14
salud de la población, disminuyendo la incidencia de enfermedades
relacionadas a la contaminación atmosférica.
1.6 LÍMITES
Se definen como límites de este trabajo un límite espacial, un límite temporal
y un límite sustantivo.
1.6.1 ESPACIAL
La ciudad de Santa Cruz de la Sierra y sus alrededores, los cuales están
definidos de acuerdo la influencia que éstos tienen con los contaminantes en
la ciudad.
1.6.2 TEMPORAL
El trabajo se realizará entre agosto del 2008 y mayo del 2009 con datos
históricos desde el año 2004. Se espera generar un modelo actualizable,
inicialmente válido por un año.
1.6.3 SUSTANTIVO
Los contaminantes que serán parte de este estudio son aquellos
considerados como los indicadores de la calidad del aire y son medidos por
la Red MoniCA, los cuales son el PM10 (y los otros materiales particulados),
el CO, el NO2 (también NOx) y el O3.
Se consideran 3 clases de emisiones: las emisiones fijas (industrias), las
móviles (transporte) y las de área (incendios forestales y otros).
Otros factores serán los meteorológicos como dirección y velocidad del
viento, precipitaciones, humedad, temperatura y radiación solar; y los
geográficos, como el relieve y la densidad poblacional y ubicación de fuentes
de emisión.
En cuanto a metodologías de análisis de datos, se utilizan métodos
estadísticos de análisis de datos para encontrar tendencias, probabilidades y
correlaciones.
Generalidades del trabajo de Investigación - Tipo de Investigación
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 15
Como modelos de dispersión de contaminantes, se revisarán los más
relevantes de acuerdo a los datos con los que se disponen, para elegir el
más apropiado.
1.7 TIPO DE INVESTIGACIÓN
Este trabajo se clasifica según Vélez17 como una investigación documental,
donde se analizan los datos de concentración de contaminantes de la red
MoniCA, junto a datos meteorológicos e información sobre las emisiones de
los contaminantes medidos. Además, se interpretan los datos para
establecer un modelo que permita describir mejor la interrelación entre los
factores que influyen en la dispersión de los contaminantes.
1.8 CONCLUSIONES
Este trabajo busca desarrollar la problemática de la dispersión de
contaminantes atmosféricos; este tema es bastante interesante, por los
posibles beneficios e implicaciones públicas que tiene para el desarrollo de la
Gestión Ambiental de la Calidad del Aire. Es además complejo por el gran
número de variables y factores que influyen en su comportamiento, pero a
través de este documento se buscará identificar cada uno de ellos,
reduciendo las incógnitas acerca de sus interrelaciones.
El análisis de los datos es la principal actividad de este trabajo final de grado
y la parte de recopilación y procesamiento debe ser muy metódica, se debe
crear un sistema de información muy completo para permitir realizar análisis
de múltiples variables, a fin de desarrollar múltiples teorías y relacionarlas
con los datos observados y obtenidos.
Parte importante de este trabajo de investigación será el análisis estadístico
de la información, que se necesitará para establecer, comprobar hipótesis; y
determinar las interrelaciones posibles para luego modelarlas y lograr la
simulación para el pronóstico de los niveles de concentración de
contaminantes.
Generalidades del trabajo de Investigación - Referencias
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 16
1.9 REFERENCIAS
1 Proyecto AIRE LIMPIO. Boletín AIRE LIMPIO Bolivia nº1. Boletín. La Paz, Bolivia: Swisscontact, (2007), [Acceso: 14-11-2008].
2 Swisscontact. “Proyecto Aire Limpio” (2006), [http://www.swisscontact.bo/swisscontact.php] [Acceso: 19-10-2008].
3 Según entrevista con Edgar Arteaga, Jefe de la Unidad Técnica Científica de la Dirección de Medio Ambiente del Gobierno Municipal [Entrevista] 18-08-2008
4 Arnold Mauricio Vaca Álvarez. “Diseño de una Red de Monitoreo y Control de la Calidad del Aire para la Ciudad de Santa Cruz de la Sierra.” UPSA, (2005), 41.
5 Cynthia Bojanic. “Caracterización de los contaminantes atmosféricos por fuentes emisoras y métodos para reducir impactos sobre la salud en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.” Tesis para optar al título de Magister Cientiarium, Universidad Autónoma Gabriel René Moreno, (2004), [Acceso: 13-11-2008].
6 Proyecto AIRE LIMPIO. Evaluación del efecto de Dióxido de Nitrógeno y Ozono en la salud de la población del Municipio Cercado - Cochabamba. Cochabamba, Bolivia: Swisscontact, (2006).
7 Proyecto AIRE LIMPIO. Efectos de la Exposición Prolongada al Monóxido de Carbono Ambiental en Población Urbana de Riesgo. Cochabamba, Bolivia: Swisscontact, (2007), [http://www.swisscontact.bo/sw_files/mflkapozbyl.pdf] [Acceso: 15-11-2008].
8 Centro de Investigaciones del Oriente, Universidad Nacional del Oriente. “Factores Influyentes en los Niveles de COHB, MetaHB y desencadenamiento de los Síntomas de Parámetros de Riesgo en Sujetos Expuestos a Medios con Alto Flujo Vehicular en Santa Cruz.” Santa Cruz, Bolivia, (2008).
9 Cynthia Bojanic. “Caracterización de los contaminantes atmosféricos por fuentes emisoras y métodos para reducir impactos sobre la salud en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.”
10 Nidia Katiuska Manzoni Rivarola. “Análisis del Impacto Ambiental del Material Particulado (PM10) en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.” UPSA, (2007).
11 GMLP. “Inventario de Emisiones de la Ciudad de La Paz Año 2007” (2008).
12 Proyecto AIRE LIMPIO. “Semanas de Aire Limpio en Bolivia.” Swisscontact, (06-2008), 5.
13 IBNORCA. “NB62011 Calidad del aire - Contaminantes criterio exterior - Límites máximos permisibles,” [Acceso: 4-10-2008].
14 Autor Bernard J. Nebel and Richard T. Wright. Ciencias ambientales. trans. Francisco Javier Dávila, Primera Edición. Pearson Educación, (1999), 377, [Acceso: 15-11-2008].
15 IBNORCA. “NB62018 Calidad del aire - Índice de la contaminación atmosférica,” [Acceso: 6-10-2008].
Generalidades del trabajo de Investigación - Referencias
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 17
16 Red MoniCA. “Informe técnico Red MoniCA.” Swisscontact, (2008), 12, [http://redmonica.com/publicaciones/informe_tecnico_red_monica.pdf] [Acceso: 17-08-2008].
17 C. M. Vélez. Apuntes de Metodología de la Investigación. Medellín, Colombia, (2005); C. M. Tinoco. Manual de Clase Trabajo Final de Grado I IN519. Santa Cruz, Bolivia, (2008), 4.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Contenido del Capítulo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 18
Capítulo 2 D ISPERSIÓN DE CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS
CONTENIDO DEL CAPÍTULO
En este capítulo se realiza una revisión Bibliográfica de los siguientes temas:
Atmósfera , en cuanto a su composición y principales características
Contaminación Atmosférica , los contaminantes, límites permisibles,
Calidad del Aire, los efectos sobre la salud
Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos , en cuanto a emisión,
dispersión, interacciones químicas en la atmósfera y deposición final
Meteorología , los principales factores que influyen en la dispersión, los
vientos, la inversión térmica y otros
Relieve , los principales factores determinantes de la dispersión
Validación Estadística , análisis factorial, resultados en un margen de
confiabilidad, pruebas de validación
Modelos de Dispersión de Contaminantes Atmosféricos , definiendo la
importancia de cada uno de ellos
Trabajos relacionados al que se propone, analizando sus aportes
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Atmósfera
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 19
2.1 ATMÓSFERA
La atmósfera terrestre es la capa gaseosa que rodea a la Tierra. El 75% de
la masa total de la atmósfera se encuentra en los primeros 11 km de altura
desde la superficie planetaria.
En la atmósfera ocurren los intercambios gaseosos entre los seres vivos
terrestres, permitiendo así que se realice la función vital de respirar. Protege
la vida de la Tierra absorbiendo en la capa de ozono parte de la radiación
solar ultravioleta, reduciendo las diferencias de temperatura entre el día y la
noche, y actuando como escudo protector contra las amenazas del espacio
como los meteoritos, partículas y rayos cósmicos18
2.1.1 COMPOSICIÓN ATMOSFÉRICA
Los gases que componen la atmósfera se encuentran en proporciones
definidas, las cuales llegan a variar un pequeño porcentaje de acuerdo a
factores como la altura, la humedad del ambiente, época del año,
contaminación atmosférica natural o antropogénica y otros.
En la tabla a continuación se presenta la composición promedio de la
atmósfera cercana a la superficie.
Tabla 2.1 – Composición Porcentual de la Atmósfera Gas Porcentaje
Nitrógeno (N2) (78,084%)
Oxígeno (O2) (20,946%)
Argón (Ar) (0,934%)
dióxido de carbono (CO2) (0,033%)
vapor de agua (H2O) (aprox. 1%)
Neón (Ne) (0,00182%)
Helio (He) (0,000524%)
Criptón (Kr) (0,000114%)
Hidrógeno (H2) (0,00005%)
Ozono (O3) (0,00116%).
Fuente: Química atmosférica 19
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Atmósfera
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 20
2.1.2 CAPAS ATMOSFÉRICAS
Al incrementarse la altura sobre la superficie terrestre, la temperatura varía
con la altitud. Relacionando matemáticamente ambas variables, existen
intervalos de altura en los que la relación matemática permanece constante.
Estos intervalos de altura son conocidos como capas de la atmósfera. Se
identifican 5 capas, las cuales se indican en la siguiente tabla:
Tabla 2.2 – Capas de la Atmósfera según la variació n de temperatura Nombre Altura Características
Exósfera, desde los 500 – 1000 km
hasta los 10000 km.
Está conformada por partículas que se mueven libremente, desde y hacia la magnetósfera o el viento solar.
Termósfera desde los 80 – 85 km
hasta los 600 km
La Ionósfera, como también es conocida esta capa, está formada por partículas atmosféricas ionizadas por la radiación solar.
Mesósfera desde los 50 km
hasta los 80 – 85 km
La temperatura decrece no solamente por el efecto adiabático, sino también por el enfriamiento debido al escape de radiación infrarroja emitida.
Estratósfera desde los 8 – 17 km
hasta los 50 km
La temperatura aumenta con la altura. Contiene la capa de ozono entre los 15 a 35 km, la cual contiene concentraciones relativamente altas de ozono, cuyo espesor varía estacional y geográficamente
Tropósfera desde la superficie 0 km
hasta los 7 km en los polos y 17 km en el ecuador
Debido al calentamiento de la superficie terrestre, en esta capa ocurren fenómenos de mezcla vertical, cuando masas de aire caliente y menos denso se elevan y produciendo una disminución de presión, al expandirse. Con la expansión la temperatura del aire disminuye y con esta disminución de temperatura, el vapor de agua del aire se condensa formando nubes o se precipita hacia la superficie, formando la lluvia. La temperatura promedio de la atmósfera en la superficie de la tierra es de 15 °C
Fuente: Contaminación atmosférica 20
2.1.3 CAPA LÍMITE ATMOSFÉRICA
Es la zona hasta 2 km de altura en la que la velocidad del viento es afectada
por la resistencia cortante de la superficie terrestre. Arriba de esta capa, la
velocidad del viento es constante.
En océanos, o grandes extensiones de agua, alcanza una altura de 500 m.
En las áreas rurales, llega a 1 km y en centros urbanos, con varios edificios
altos, puede llegar a 2 km de alto.
En los fenómenos de la contaminación atmosférica local, la Capa Límite
Atmosférica es la región de mayor interés. Es la más próxima a la superficie
terrestre y está afectada por la agitación local y el fuerte mezclado.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Contaminación Atmosférica
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 21
2.1.4 PERFIL DE TEMPERATURA DE LA ATMÓSFERA TERRESTRE
La estructura del perfil de temperatura de la atmósfera es bastante complejo
debido a la composición química y los gases que la constituyen. 21
Los gases que constituyen el mayor porcentaje (nitrógeno, oxígeno y argón)
son moléculas diatómicas simétricas o monoatómicas sin momento dipolar,
razón por la cual son transparentes. Como consecuencia, los rayos solares
calientan la superficie terrestre, la cual calienta la baja atmósfera. El vapor de
agua absorbe la radiación infrarroja al tener un momento dipolar, pero su
presencia es significativa únicamente en zonas cálidas a bajas alturas.
El aire en contacto con la superficie se calienta y por su menor densidad, el
tiende a subir. Al hacerlo, aumenta de volumen, al descender la presión con
la altura y se enfría. Por esto, la temperatura de la tropósfera disminuye
uniformemente con la altura, generalmente unos siete grados por kilómetro
(–7° C / km). Esta tendencia permanece hasta la alt ura de la tropopausa,
donde comienza la estratósfera. Allí se encuentra la capa de ozono, que
absorbe la energía de los rayos ultravioleta. Esto modifica el cambio de
temperatura con la altura, aumentando la temperatura con la altura.
2.2 CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
La contaminación atmosférica consiste22 en:
Alteración de la composición natural de la atmósfera terrestre.
Generalmente la alteración es causada por gases, partículas líquidas o
sólidas añadidas a la atmósfera.
Como consecuencias, la alteración puede afectar la salud del ser humano y
otros seres vivientes, atacar a distintos materiales, reducir la visibilidad o
producir olores desagradables.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Contaminación Atmosférica
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 22
2.2.1 IMPACTO DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
De acuerdo al área23 que se ve afectada por la contaminación, se tiene
Impacto Local, cuando afecta las cercanías de la fuente de contaminación.
Ej. Hidrocarburos volátiles alrededor de instalaciones petroleras, Material
Particulado generado por una fábrica de cemento.
Impacto Regional, cuando el área de impacto abarca lugares alejados a la
fuente de contaminación. Ej. Material Particulado de Incendios Forestales,
Lluvia Ácida.
Impacto Mundial, al afectar la atmósfera a nivel mundial. Ej. Calentamiento
global, Agujero en la capa de ozono.
2.2.2 CALIDAD DEL AIRE
La Calidad del Aire se refiere a “concentraciones de contaminantes que
permiten caracterizar el aire de una región con respecto a concentraciones
de referencia, fijadas con el propósito de preservar la salud y bienestar de las
personas.”24
2.2.3 CONTAMINANTES
Son las sustancias cuya presencia constituye una alteración de la
composición natural de la atmósfera terrestre.25
Cada contaminante atmosférico posee distintas características respecto a su
fuente de emisión, su dispersión, su duración en el ambiente y sus
potenciales efectos.26
Una clasificación de los contaminantes atmosféricos antropogénicos sería:
• Contaminantes primarios son aquellos emitidos por fuentes y actividades
identificables, realizadas por los seres humanos. Algunos de los
principales son el Monóxido de Carbono (CO), los Óxidos de Nitrógeno
(NOx), el Material Particulado (PM), los Óxidos de Azufre (SOx), los
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Contaminación Atmosférica
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 23
Hidrocarburos (HC), componentes orgánicos volátiles (COV), partículas
metálicas (como el Plomo), sustancias agotadoras del ozono (como los
CFC)27
• Contaminantes secundarios son aquellos formados en la atmósfera,
mediante reacciones químicas y fotoquímicas de los contaminantes
primarios. Entre los que se pueden mencionar son el Ozono troposférico
(O3), los ácidos nítricos y sulfúricos (de la lluvia ácida), aldehidos, nitratos
de peroxiacilo (PAN) 28
Hay una gran cantidad de sustancias que son consideradas contaminantes.
Caracterizarlas es bastante difícil, por lo que se establecen contaminantes
criterio, de acuerdo a qué problema de contaminación se desee estudiar.29
2.2.4 CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS CRITERIOS
Según la NB62011, “un contaminante atmosférico criterio es aquella
sustancia o material presente en el aire que tiene un efecto tóxico sobre la
salud de las personas y para el cual existe información toxicológica de
respaldo que permite establecer un límite de concentración en un tiempo de
exposición.”30
Generalmente, la presencia de un contaminante atmosférico criterio indica la
presencia otros contaminantes emitidos en conjunto al contaminante criterio.
La concentración de los contaminantes criterios permite establecer la calidad
del aire analizado.
2.2.5 CONCENTRACIONES LÍMITES DE CONTAMINANTES CRITERIOS
El valor de concentración límite permisible según la NB62011 es “un nivel de
exposición establecido en base a conocimientos científicos generales e
información toxicológica específica, con el fin de evitar, prevenir o reducir los
efectos nocivos para la salud humana y el medio ambiente.”31
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Contaminación Atmosférica
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 24
Tabla 2.3 – Límites máximos de contaminantes criter io (Utilizados para la determinación del índice de con taminación atmosférica)
Contaminante Criterio
Concentración
límite
(µg/m3)
Periodo de
exposición
Frecuencia de
excedencia
permitida
Método de
Medición
CO 30 000
10 000
1 h
8 h
Ninguna
Ninguna NB 62015
O3 100
60
8 h
1 año
Ninguna
Ninguna
NB 62013
NB 62017
NO2
200
150
40
1 h
24 h
1 año
Ninguna
Ninguna
Ninguna
NB 62012
NB 62016
PM10 50
20
24 h
1 año
Ninguna
Ninguna NB 62014
NOTA 1 La concentración medida debe ser expresada en condiciones de presión y temperaturas locales para ser comparada con los valores de la tabla 1. Los valores de presión y temperatura ambiente locales se tomarán como medias anuales. NOTA 2 Los efectos de exposición a 1 h, 8 h y 24 h son de efecto agudo. Las exposiciones de 1 año causan efecto crónico. Fuente: Norma Boliviana NB 62011
Estos contaminantes reportados de manera periódica, son indicadores que
permiten establecer el nivel de Calidad del Aire de las ciudades.32
2.2.6 EFECTOS EN LA SALUD
La propia definición de contaminantes atmosféricos indican que éstos
producen un efecto negativo sobre los seres vivos.33 La exposición a
determinadas concentraciones de los contaminantes criterios produce
efectos sobre la salud de personas, animales y plantas.34
Los valores límites establecidos según Normas son definidos como resultado
de un gran número de trabajos de investigación sobre los efectos producidos
sobre la salud humana. La OMS a través de sus Guías para la Calidad del
Aire, determina los valores que deberían tomarse, basado en estudios
epidemiológicos, principalmente aquellos que describen exposición a niveles
de concentración de contaminantes en espacios exteriores.35
Como factores importantes sobre el impacto en la salud humana se tienen: la
duración de la exposición y la concentración de los contaminantes.36 Y hay
un efecto sinérgico al asociarse varios contaminantes según Mugica y
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Contaminación Atmosférica
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 25
Figueroa,37 lo cual significa que los efectos de varios contaminantes entre sí
se potencian, produciendo mayores problemas en la salud a quienes se
exponen a estas sustancias contaminantes de manera conjunta.
A. TRABAJOS SOBRE LOS EFECTOS EN LA SALUD DE LOS CONTAMINANTES
ATMOSFÉRICOS
En la siguiente tabla, se resume las principales aportaciones de trabajos
realizados en el país acerca de los efectos sobre la salud humana de los
contaminantes.
Tabla 2.4 – Trabajos Relacionados sobre los Efectos en la Salud de los Contaminantes Atmosféricos en Bolivia
Autor y Título del Trabajo Conclusiones
Proyecto AIRE LIMPIO. Determinación de los efectos de contaminantes atmosféricos NO2 y O3 sobre la población urbana de mayor riesgo. Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. Swisscontact, 2008
Existe relación de causa efecto entre la exposición prolongada a contaminantes, con mayores efectos en la población que trabaja como ambulantes en las vías más congestionadas de la ciudad. Todavía no se ha publicado.
Manzoni R., N. K. Análisis del Impacto Ambiental del Material Particulado (PM10) en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Santa Cruz de la Sierra, Bolivia UPSA 2007
La concentración de Material Particulado PM10 tiene efectos sobre la incidencia en la población de enfermedades respiratorias como la bronquitis, conjuntivitis y otros38
Proyecto AIRE LIMPIO. Evaluación del efecto de Dióxido de Nitrógeno y Ozono en la salud de la población del Municipio Cercado – Cochabamba. Cochabamba, Bolivia: Swisscontact, 2006.
La exposición diaria prolongada al CO, se relaciona al nivel de Carboxihemoglobina. A mayor tiempo de exposición por día, mayores niveles. Las personas expuestas sufrían cefalea, dificultades de concentración y sensación de fatiga.39
Proyecto AIRE LIMPIO. Efectos de la Exposición Prolongada al Monóxido de Carbono Ambiental en Población Urbana de Riesgo. Cochabamba, Bolivia: Swisscontact, 2007.
Las concentraciones de ozono demuestran tener una influencia directa en el asma crónico, en la enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC) y en la rinitis
El dióxido de nitrógeno influye en el asma crónico, asma agudo (ataque de asma), bronquitis aguda, infecciones respiratorias agudas, rinitis y conjuntivitis40
Cynthia Bojanic. Caracterización de los contaminantes atmosféricos por fuentes emisoras y métodos para reducir impactos sobre la salud en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Tesis para optar al título de Magister Cientiarium, Santa Cruz de la Sierra, Bolivia. Universidad Autónoma Gabriel René Moreno, 2004.
Descripción de los principales problemas de salud causados por los contaminantes.
Estrategias para reducir los contaminantes atmosféricos en la ciudad, para disminuir los niveles de contaminantes al que están expuestas las personas que habitan en la ciudad.41
Factores Influyentes en los Niveles de COHB, MetaHB y desencadenamiento de los Síntomas de Parámetros de Riesgo en Sujetos Expuestos a Medios con Alto Flujo Vehicular en Santa Cruz. Orlando Vásquez (Swisscontact), Centro de Investigaciones del Oriente Boliviano (Universidad Nacional del Oriente), 2008.
El nivel de COHb y Meta Hb depende del tipo de Exposición, Tipo de Población, Tipo de Ocupación, en medios de alto tráfico vehicular. A
Niveles altos de COHb y Meta Hb producen alteraciones en los parámetros sanguíneos, desencadenan síntomas y exacerban factores de riesgo cardiaco, renal y eritrocitosis.
Fuente: Elaboración Propia
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Contaminación Atmosférica
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 26
2.2.7 ÍNDICE DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA (ICA)
Según la Norma NB 62018, “el Índice de la contaminación atmosférica es un
valor adimensional calculado a partir de la información de la concentración
de los contaminantes y de los límites permisibles especificados en la norma
NB 62011. Su objetivo es facilitar la comprensión de la información sobre el
riesgo por la exposición a los contaminantes del aire y las acciones de
protección que se puedan realizar.”42
Para el cálculo del Índice de contaminación atmosférica se utilizan los valores
de concentración de los contaminantes criterios CO, NO2, O3 y PM10, cuyo
valor límite está definido en la NB 62011 (véase la Tabla 2.3 de éste
documento).
2.2.8 CONTAMINANTES MONITOREADOS
Entre los principales contaminantes, los de interés para este estudio son los
monitoreados por la Red de Monitoreo de la Calidad del Aire (Red MoniCA)
Santa Cruz (para mayor información sobre la Red de Monitoreo, véase el
Capítulo 3, Descripción de la Red MoniCA,); los cuales corresponden a los
contaminantes asociados a las fuentes de emisión urbanas.
Tabla 2.5 – Contaminantes Monitoreados Contaminante Fuentes Principales Dispersión Efectos
NOx – NO2
Óxidos de Nitrógeno, principalmente Dióxido de Nitrógeno
Combustiones a alta temperatura: motores de gasolina de los automóviles, centrales térmicas, etc.
Cercano a los emisores, los NO se oxidan hasta NO2, la forma más estable.
Irritante, es un precursor de la lluvia ácida y otros contaminantes como el Ozono.
O3
Ozono troposférico
Reacciones Secundarias entre NOx, COV y luz ultravioleta
Dado que es un contaminante secundario, se dispersa alrededor de las fuentes de COV y NOx
Ataca a las plantas, reduciendo los cultivos.
Afecta las vías aéreas y es irritante.
PM – PM10
Material Particulado, en especial el PM10, (menor a 10 micras).
Combustión incompleta, Procesos industriales, Erosión
Partículas livianas y pequeñas, se dispersan con el viento, mientras más ligeras y pequeñas, una mayor distancia.
Afectan al sistema respiratorio, penetran en los pulmones.
CO
(Monóxido de Carbono)
Combustión incompleta Gradualmente se transforma a CO2
Intoxicación, impide la oxigenación de la sangre
Fuente: Elaboración Propia
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Contaminación Atmosférica
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 27
A. ÓXIDOS DE NITRÓGENO (NOX)
Los NOx se producen durante el quemado de combustibles fósiles. Los NOx
de carburantes se producen por la oxidación del nitrógeno que poseen los
combustibles y los NOx térmicos se producen por la oxidación del N2
atmosférico molecular a elevadas temperaturas de combustión en presencia
de oxígeno. La mayoría de las emisiones de NOx, se encuentran en forma de
NO, se oxidan a NO2 en presencia de O2 y O3.
El NO2 puede reaccionar con compuestos orgánicos para producir nitratos de
peroxiacetilo (PAN o NPA). O con hidrocarburos para producir niebla
fotoquímica.
El NO2 puede causar problemas respiratorios. La niebla produce
enfermedades en pulmones y bronquios. El NPA en presencia de niebla
puede ocasionar irritación ocular.43
B. MATERIAL PARTICULADO (PM, PM10)
Subproductos de los contaminantes gaseosos, o industrias y combustión del
carbono inadecuada. El rango de estos contaminantes es desde los 10–6 mm
hasta 1 mm.
La materia particulada de aire presenta una mezcla compleja de sustancias
orgánicas e inorgánicas Las gruesas son Polvo, tierra y depósitos, y la fina
son aerosoles, partículas de combustión, vapores de compuestos orgánicos,
condensados y metales.
Su tamaño muy pequeño les permite permanecer en la atmósfera y viajar a
distancias grandes. Sedimentan en la superficie terrestre, de forma natural o
en gotas de agua, depositándose en el suelo o en alguna superficie.
Impide la eficiencia pulmonar del hombre y de los animales. Sobre las hojas,
perjudican la fotosíntesis. Algunas partículas contienen metales pesados y
son tóxicas.44
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Contaminación Atmosférica
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 28
C. MONÓXIDO DE CARBONO (CO)
El Monóxido de carbono es gaseoso, incoloro e insípido, se forma de
combustiones incompletas del carbono, por déficit de O2 para la combustión
completa. También se produce por disociación del CO2 a altas temperaturas
(a más de 1700 °C) y en reacciones a altas temperat uras entre CO2 y
compuestos del Carbono.
El Monóxido de Carbono (CO) es el más abundante de los contaminantes de
referencia y los automóviles son la principal fuente.
Sustituye al oxígeno en la sangre, formando Carboxihemoglobina, un
compuesto que impide la correcta función de oxigenación sanguínea,
produciendo varios problemas de salud.45
D. OZONO (O3)
El ozono se asocia con la niebla urbana. Los óxidos de nitrógeno y varios
hidrocarburos en presencia de la radiación solar llevan a cabo un conjunto de
reacciones complejas que producen contaminantes secundarios u oxidantes
fotoquímicos. 46
El O3 perjudica las cosechas reduciendo el rendimiento de las mismas.47
E. OTROS
Los hidrocarburos, son parte de las emisiones de COV. Contienen
únicamente Carbono (C) e Hidrógeno (H). El metano (CH4) no es muy
reactivo, pero es un gas de efecto invernadero.
Los alquenos son altamente reactivos, por ej. Etileno y NOx, producen NPA y
O3.
Los compuestos aromáticos, como el benceno, son cancerígenos.
Entre compuestos orgánicos volátiles, muchos de ellos son reactivos.
Producen nieblas fotoquímicas, y varios son cancerígenos.48
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 29
2.3 CICLO DE LOS CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS
A continuación se resume de manera general las fases del ciclo de
contaminantes atmosféricos.
Ilustración 2.1 – Ciclo de los Contaminantes Atmosf éricos
Fuente: Elaboración propia
2.3.1 EMISIÓN
Es la liberación del contaminante hacia la atmósfera. 49
En muchos casos, ocurre al formarse la sustancia en reacción con los gases
atmosféricos durante la actividad que produce el contaminante, mientras que
en otros, es simplemente la liberación de gases, o partículas, que estaban
almacenados.
La clase y cantidad de contaminantes emitidos depende de la actividad
contaminante que se está realizando.
A continuación se presentan los principales mecanismos a través de los
cuales se generan emisiones:50
Combustión: Procesos donde se combina algún material combustible con el
oxígeno del aire y generan dióxido y monóxido de carbono, óxidos de
nitrógeno y azufre, entre otros contaminantes, de acuerdo a las impurezas
que tenga el combustible utilizado.
Emisión Interacciones
Químicas
Salida de la
atmósfera
Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 30
Evaporación: Algunos gases llegan a la atmósfera por la evaporación de
líquidos y sólidos, como los solventes, hidrocarburos y otros.
Liberación: Utilizando gases como propelentes o eliminándolos hacia el
ambiente luego de ser utilizados en procesos industriales.
Pulverización: Al generar partículas de peso y tamaño adecuados para
quedar suspendidas en la atmósfera.
2.3.2 FACTORES DE EMISIÓN
Un factor de emisión es un valor que relaciona la cantidad de contaminante
emitido a la atmósfera con la realización de una actividad fuente de
contaminantes. El valor obtenido experimentalmente, con promedios de
datos muestrales asumidos representativos de la categoría de la actividad
fuente.51
Usualmente estos factores son expresados como el peso del contaminante
emitido dividido por una unidad de la actividad que emite el contaminante,
(por ejemplo kg de CO2 por L. de gasolina consumido por un automóvil).
������ � �� �ó� = �� � ����������� ������ ������ � ��������� ��������
Estos factores facilitan la estimación de las emisiones de varias fuentes de
contaminación atmosférica.
2.3.3 FUENTES DE EMISIONES
La clasificación de las fuentes de emisiones de manera general se divide en
2 tipos: fuentes naturales y fuentes antropogénicas.
Las fuentes naturales, emiten mayores volúmenes globales que las
emisiones antropogénicas, pero se encuentran más distribuidas. Las
emisiones de las fuentes antropogénicas están más concentradas,
especialmente en centros urbanos e industriales, donde producen altas
valores que afectan a un gran número de habitantes.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 31
Existen episodios en los cuales los fenómenos naturales causan un impacto
importante, por lo cual es necesario tomarlos también en cuenta.52
Las fuentes de emisión antropogénicas se clasifican en 3 tipos: fuentes fijas,
fuentes móviles y fuentes compuestas. Para realizar la distribución
geográfica de las emisiones, también se pueden clasificar como fuentes
puntuales, fuentes lineales y fuentes de área.53
Es posible establecer factores de emisión, al considerar que el volumen de
actividades contaminantes presenta una tendencia lineal con la cantidad de
contaminante generado.54.
Se desarrollan a continuación las principales categorías de emisiones
antropogénicas:
A. EMISIONES VEHICULARES
Los vehículos impulsados por la combustión de Gasolina, Diesel, Gas Natural
y otros, generan gases de escape como subproductos de este proceso.
En centros urbanos de países en desarrollo, se reconoce que el 70% de las
emisiones contaminantes se producen por fuentes móviles del transporte.55
Se presenta a continuación una tabla, que compara las emisiones
contaminantes de vehículos, según su combustible.
Tabla 2.6 – Contaminantes vehiculares según el comb ustible Combustible del Vehículo Emisiones
Gasolina Monóxido de carbono (CO)
Óxidos de Nitrógeno (NOx)
Hidrocarburos no Quemados (HC)
Diesel Óxidos de Azufre (SOx),
Material Particulado (PM) (humo negro)
Gas Natural Metano (CH4)
Óxidos de Nitrógeno (NOx)
Fuente: Elaboración Propia con Datos de Emisiones E PA56
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 32
Alguna parte de los Hidrocarburos no quemados (HC) y Metano, se produce
como resultado del combustible sin quemar.57
Entre los procesos que generan este tipo de emisión están: Emisiones
Evaporativas del Motor Caliente, Emisiones Evaporativas de Operación,
Emisiones Evaporativas durante la Carga de Combustible, Emisiones
Diurnas (del tanque de combustible del vehículo debido a una mayor
temperatura), Emisiones Evaporativas en Reposo (fugas de combustible).58
a) CÁLCULO DE LAS EMISIONES VEHICULARES
Para el cálculo de las emisiones vehiculares, se utiliza el método de factores
de emisión. Los conteos del tráfico forman la base para los cálculos de las
emisiones provenientes del tráfico motorizado.59
Cada tramo de carretera tiene características en cuanto al volumen del tráfico
y a la composición de la flota; el volumen del tráfico además varía mucho
durante las 24 horas del día. Se necesitan datos sobre el flujo vehicular por
hora durante todo el día.
En un conteo de doce horas de las 6am a las 6pm no se registra la mitad del
volumen diario del tráfico, sino que 65% y entre las 6am y las 8pm,
aproximadamente el 78% del volumen diario del tráfico pasa en este período.
Para extrapolar el resultado de cualquier conteo a la cantidad de vehículos
que pasa por el mismo sitio durante 24 horas, se necesitaba entonces hacer
una estandarización en cuanto al tráfico por hora.
Para un cálculo sencillo del actual y del futuro volumen del tráfico
motorizado, se tendría que considerar el crecimiento anual de la flota
vehicular en porcentaje.
Para distribuir las emisiones sobre el área geográfica de estudio, se define
en el mapa, para cada tramo de carretera; una cantidad de emisión, la cual
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 33
depende de los siguientes factores: Cantidad de vehículos, Composición de
la flota vehicular, Factores de emisión.
Los factores de emisión por su lado dependen de los parámetros: Categoría
del vehículo, Mantenimiento del motor, Velocidad, Tecnología del vehículo y
Manera de conducir.
Por sus características, un tramo de carretera es considerado una fuente de
emisión lineal. La unidad de emisión de una fuente lineal es gramos por hora
por 100 m (g/h/100 m) 60
B. EMISIONES INDUSTRIALES
Una fuente fija, con un nivel importante de emisión de un contaminante es
considerada fuente puntual. Pero si son numerosas y el nivel de emisión de
contaminante está por debajo de un nivel determinado, se la clasifica como
fuente de área, por ser más práctico y permite reducir la cantidad de datos a
relevar.61
El tipo de contaminante producido está condicionado principalmente a 2
categorías. La combustión industrial y las operaciones unitarias de
producción.
La quema de combustibles para la obtención de energía (térmica, mecánica
y otras) utilizada en un proceso o la generación de electricidad genera
contaminantes de acuerdo a la eficiencia de la combustión y tipo de
combustible empleado.62
En relación al proceso de combustión, las emisiones dependen de sus
procesos,63 aunque la gran variedad de los mismos hace difícil la
determinación de la cantidad de contaminantes emitidos.64
Además, existen equipos de control de emisiones que disminuyen
significativamente las emisiones del contaminante y forman parte de algunas
industrias.65
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 34
a) ESTIMACIÓN DE LAS FUENTES INDUSTRIALES
Es posible hacerlo mediante 3 herramientas: Factores de emisión, Pruebas
en la fuente y Balance de materias.
Para la emisión por combustión, los datos que se deben recabar son el tipo y
capacidad del tipo de combustión, el consumo anual y tipo de combustible, el
horario de operación y si cuenta con un tipo de tratamiento de los gases de
combustión, que contaminante es controlado y la eficiencia de este
tratamiento.66
Para las emisiones por Proceso, se utilizan factores de emisión que
dependen de los procesos de las industrias como datos se necesitan los
volúmenes de producción de la industria en cuestión, las materias primas e
insumos utilizados y también se necesitan considerar las medidas de control
para las emisiones.
C. OTROS TIPOS DE FUENTES
Son las consideradas como fuentes de área. Son de pequeño aporte al
volumen total de contaminante y son numerosas.
Las emisiones se estiman por categoría de fuente en conjunto.
Tabla 2.7 – Categorías de Fuentes de Área Categoría Características
Combustión en fuentes estacionarias Industrias pequeñas, combustión habitacional.
Fuentes móviles estacionarias Terminal de Autobuses
Aeropuerto
Uso de solventes Pintura, Lavado en seco, Limpieza
Fuentes industriales ligeras y comerciales Panaderías, Ladrilleras, Restaurantes
Fuentes de áreas misceláneas Caminos pavimentados y no pavimentados
Manejo y tratamiento de residuos Rellenos sanitarios, tratamiento de agua
Almacenamiento y transporte de derivados del petróleo
Almacenamiento, Distribución, Fugas
Cambio de uso de suelo Quemas, Incendios Forestales
Fuente: Manual para la Elab. de un Inventario de Em isiones en Bolivia 67
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 35
a) ESTIMACIÓN DE LAS EMISIONES DE ÁREA
La metodología que se aplica está de acuerdo a la disponibilidad de datos.
En caso de no contar con datos específicos, es posible utilizar factores de
emisión per cápita.
Para evitar la duplicación de emisiones, es necesario ajustar los factores de
emisión por fuentes de área. Es recomendado hacer los ajustes con datos de
actividad, no de contaminante.68
b) QUEMAS E INCENDIOS FORESTALES
Estas fuentes de emisión, que provienen de la quema de biomasa, producen
cantidades importantes de Material Particulado y gases de Efecto
Invernadero.69 La dispersión de estos contaminantes puede llegar a afectar
lugares alejados, debido al fenómeno de transporte que arrastra los
contaminantes hacia otras áreas.
Varios estudios70,71,72,73 hablan de la influencia de fuentes externas de
emisión sobre la concentración de contaminantes de una región. Las plumas
de emisión pueden llegar a afectar regiones lejanas, como las
experimentadas por algunos países del Mar Mediterráneo, en los cuales se
produce un incremento del espesor de la capa de aerosol, por la influencia
de tormentas de arena del desierto del Sahara (norte de África).74
2.3.4 DISPERSIÓN
Los contaminantes producidos por las fuentes de emisión al ingresar a la
atmósfera se dispersan, es decir se mezclan en ella, diluyéndose y
alejándose de la fuente.
Como causas para la dispersión se tiene la diferencia de concentración del
contaminante en diferentes puntos de la masa de aire, el arrastre del viento y
los movimientos verticales.75
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 36
Entre los factores que afectan el transporte y dispersión de contaminantes
atmosféricos están las variaciones del clima a nivel local, regional y global y
el relieve local.76
El grado de turbulencia cercana a la fuente de emisión influye en la
dispersión del contaminante. La turbulencia es el movimiento de la
atmósfera. Éste puede ser horizontal, como el caso del viento y vertical,
como en el caso de las corrientes de aire ascendente y descendente, la
altura de la capa de mezcla, lo que se conoce como estabilidad atmosférica.
Se produce una mayor dispersión de los contaminantes cuando hay viento
con mayor velocidad, y cuando hay inestabilidad atmosférica, es decir,
fuertes corrientes de aire tanto verticales como horizontales.
Cuando ocurren fenómenos como la inversión térmica, la atmósfera queda
estratificada en capas de aire de relativa estabilidad. Esto disminuye el grado
de dispersión de los contaminantes, los cuales se concentran en la capa
inferior de la atmósfera.
La topografía del área también influye en la dispersión de los contaminantes.
Las altas cadenas montañosas, o las laderas de los valles, constituyen
obstáculos para la dispersión de los vientos.77
Otros factores a considerar son los efectos de turbulencia sobre la Capa
Límite Atmosférica, el transporte por convección de la humedad, la
deposición húmeda y seca (que modifica la concentración y la tasa de
dispersión de las partículas) y la elevación de la pluma contaminante
asociada a los incendios forestales, en adición al transporte de mayor escala
o regional.78
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 37
2.3.5 INTERACCIONES QUÍMICAS
Una vez que los contaminantes se encuentren en la atmósfera, es posible
que interactúen con otras sustancias allí presentes.79
Éste es el caso de las interacciones de los NOx con los COV en presencia de
radiación ultravioleta, que producen O3 y contaminantes secundarios.80
El NO, se emite en cantidades mayores al NO2, se produce a temperaturas
mayores a 1200 °C por reacción entre el oxígeno y e l nitrógeno del aire.
�� + �� (� !�""°$)&'''''''( 2��
Mediante la fotólisis, parte del NO se convierte en NO2. La formación de
oxidantes fotoquímicos es uno de sus graves efectos.
El NO reacciona con ozono, y forma NO2
�� + �* → ��� + ��
El NO2 reacciona con luz y forma NO y radical O
���,-&( �� + �∗
Radical O y O2 forman O3
�� + �∗ → �*
Los HC interactúan de forma que el ciclo está desequilibrado. NO se
convierte más rápido en NO2 que la disociación del NO2 en NO y O
Al formarse más rápidamente el NO2, el NO se vuelve más escaso. La falta
de NO, produce niveles de O3 mayores.81
La humedad y la precipitación también pueden favorecer la aparición de
contaminantes secundarios peligrosos, tales como las sustancias
responsables de la lluvia ácida.82
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Ciclo de los Contaminantes Atmosféricos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 38
2.3.6 SALIDA DE LA ATMÓSFERA
El tiempo de permanencia en la atmósfera de un contaminante es variable.
Depende del estado físico (partículas o gases), la naturaleza del
contaminante, el área de dispersión (relieve), y las interacciones químicas
que transforman al contaminante en otros compuestos y la absorción de éste
en el agua, el suelo y los seres vivientes.83
Para algunos contaminantes, su dilución en la atmósfera lleva sus niveles de
concentración a valores muy reducidos, casi indetectables, sin efectos.
La emisión continua de algunos gases satura la capacidad de dilución de la
atmósfera y el contaminante comienza a acumularse, produciendo el
incremento de las concentraciones de la sustancia. Hay gases que
permanecen durante décadas, como el caso de los CFC, en la estratósfera.84
Los océanos, lagos, ríos, bosques, campos, constituyen sumideros para
buena parte de los gases contaminantes, en especial el CO2. La deposición
seca, en especial de las partículas y compuestos formados por interacción
química de gases contaminantes, es uno de los mecanismos de retorno de
estos contaminantes hacia el suelo85
Las lluvias pueden tener un efecto beneficioso porque lava las partículas
contaminantes del aire y ayuda a minimizar las partículas provenientes de
actividades como la construcción y algunos procesos extractivos
industriales.86
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Meteorología
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 39
2.4 METEOROLOGÍA
Generalmente los contaminantes se elevan o flotan lejos de sus fuentes sin
acumularse hasta niveles peligrosos. Los patrones de vientos, las nubes, la
lluvia y la temperatura pueden afectar la rapidez con que los contaminantes
se alejan de una zona. Los patrones climáticos que atrapan la contaminación
atmosférica en valles o la desplacen por la tierra pueden, dañar ambientes
limpios distantes de las fuentes originales.87
Los fenómenos meteorológicos que influyen en la dispersión de
contaminantes se producen en 3 escalas:88
Microescala (1 km) con acción en minutos y en horas
Mesoescala (100 km) actuando durante horas y días
Macroescala (miles de km) interactuando durante días y semanas.
2.4.1 FACTORES METEOROLÓGICOS DE INTERÉS:89
Velocidad y Dirección del Viento
Temperatura y Humedad
Turbulencia
Estabilidad Atmosférica
Efectos Topográficos en la Meteorología. (Véase el punto 2.5 Relieve)
A. CAPAS ATMOSFÉRICAS
El fenómeno de transporte con focos de industrias, los datos de interés se
obtienen dentro de la capa límite atmosférica, la capa más baja de la
atmósfera terrestre.
La dispersión de los contaminantes dentro de la CLA se debe a las
turbulencias, las cuales varían de acuerdo a la estratificación de la misma.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Meteorología
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 40
La capa inestable o capa límite por convección, las turbulencias se deben a
remolinos considerables, poseen de 1 a 2 km de diámetro. Las turbulencias
son más débiles en la capa límite estable, con menor tamaño. Estas
diferencias originan diferentes velocidades de dispersión de los
contaminantes. 90
2.4.2 VIENTO
En la capa cercana a la superficie, existen variaciones de la velocidad y
dirección del viento debido a la influencia del relieve. Es por eso que se
considera una componente media y una componente variable.
La velocidad del viento, al ser dependiente del terreno, es variable con la
altura. Para determinar la velocidad del viento que sea independiente de la
influencia de edificios y topografía, se utiliza la ley de semejanza de la
potencia.
La componente media está determinada por la dirección y velocidad
dominantes, y las fluctuaciones de poco tiempo.
Estructuras tipo remolino de velocidad media corresponden a la componente
variable de la velocidad, y es denominada turbulencia.
La turbulencia puede ser producida por las irregularidades del terreno, en
cuyo caso se habla de turbulencia mecánica.
O por el gradiente vertical de temperatura, el cual produce corrientes de aire
caliente que se eleva desde la superficie, y corrientes de aire descendente,
más frío y más denso.91
2.4.3 ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA
La estabilidad atmosférica depende de las condiciones meteorológicas. Las
condiciones neutrales generalmente se dan cuando hay cielos nublados.
También la radiación solar cumple un papel importante, al igual que la
velocidad del viento.92
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Meteorología
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 41
Una atmósfera neutralmente estable ocurre cuando la variación de
temperatura con la altura es igual a la gradiente de temperatura seca
adiabática, que corresponde a la disminución de 1ºC cada 100 m de altura.
Al ser la variación de la temperatura mayor a 1º, se habla de una atmósfera
inestable. Esto produce mayores turbulencias, porque el aire que asciende o
desciende, se enfría o calienta a una tasa menor, y al llegar a la nueva altura,
se encuentra a diferente temperatura que el aire que lo rodea, produciendo la
sustentación o hundimiento que produce inestabilidad de las capas de aire.
La estabilidad atmosférica ocurre cuando la variación de la temperatura con
la altura es menor a 1ºC por cada 100 m. En estos casos, se habla de
atmósfera estable. La atmósfera isoterma es un caso particular, que ocurre al
no haber variación de temperatura con la altura.
La inversión térmica es la condición de mayor estabilidad. Al aumentar la
temperatura con la altura, el aire caliente que se enfría 1ºC por la expansión
adiabática se encuentra rodeado de aire más caliente, lo que lo fuerza a
descender y permanecer en la capa inferior, de donde provenía. Y el aire que
desciende, se calienta 1ºC por la contracción adiabática, se encuentra con
aire más frío, lo cual lo obliga a ascender y retornar a la capa de la que
provenía.93
2.4.4 TEMPERATURA
Las emisiones producen penachos que varían con la clase de estabilidad
atmosférica. La temperatura del ambiente, puede ser un factor que determina
si las condiciones atmosféricas son de estabilidad o producir grandes
remolinos de turbulencia.
2.4.5 HUMEDAD
El contenido de humedad del aire puede modificar las propiedades caloríficas
del aire. Además, una atmósfera cargada de humedad produce mayores
interacciones entre los NOx y SOx que producen partículas.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Relieve
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 42
La deposición de estas partículas pueden ser en forma seca, formando
material particulado, que finalmente desciende a tierra.
O puede ser de forma húmeda, en precipitaciones en forma de rocío,
llovizna, lluvia, aguanieve, nieve, granizo. Permite que los ácidos formados
por las reacciones químicas desciendan, con serios problemas para los
bosques, la vida acuática y los edificios.94
2.4.6 RADIACIÓN SOLAR
La formación del smog (smoke + fog, humo + niebla) fotoquímico, compuesto
de contaminantes oxidantes secundarios es favorecido por la presencia de
los contaminantes precursores primarios y la radiación solar. Su efecto
permite las complejas interacciones químicas que producen los compuestos
que conforman la niebla fotoquímica.
La concentración de altas cantidades de contaminantes como los óxidos de
nitrógeno, los compuestos orgánicos volátiles en días soleados producen
altas concentraciones de oxidantes, que permanecen en la atmósfera, con
efectos visibles de smog.95
2.5 RELIEVE
El relieve afecta a la dispersión de los contaminantes, al ejercer una
importante influencia sobre el movimiento de las masas de atmosféricas.
Algunos efectos producidos por el relieve en los contaminantes son: 96
2.5.1 ISLAS TÉRMICAS
Las cuales pueden ser naturales o consecuencia de las actividades
humanas. Los centros de las ciudades, tienen tasas mayores de absorción
de calor que sus alrededores. Esto produce corrientes verticales de aire
caliente, las cuales reducen la estabilidad atmosférica, aumentando el
intercambio gaseoso, pero con penachos de industrias que afectan más a los
terrenos cercanos.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Relieve
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 43
2.5.2 INTERFASES TIERRA–MAR
Los cuerpos de agua mantienen el calor durante mayor tiempo, por lo que en
la noche, la tierra se enfría más rápidamente. De esta manera, se producen
corrientes de aire alternadas de día y de noche, modificando la dirección de
los vientos, produciendo condiciones de corrientes nocturnas que pueden
concentrar los contaminantes cerca a la fuente de emisión.
2.5.3 VALLES Y LADERAS
Los accidentes geográficos modifican la circulación del aire, reduciendo la
velocidad de los vientos y produciendo sus propias turbulencias. Los
microclimas generados por el desigual calentamiento de las laderas debido al
movimiento del sol y el impacto de la radiación solar durante diferentes
horarios en las laderas de la montaña, producen corrientes de convección
que impiden la dispersión de los contaminantes, concentrándolos en áreas
cercanas a las de las fuentes de emisión.
2.5.4 PATRONES DE CIRCULACIÓN ATMOSFÉRICA
Si la superficie de la tierra fuera completamente lisa, el aire se elevaría en las
regiones ecuatoriales y lo desviaría por la rotación de la tierra hacia el este.
Vientos desde el este se encontrarían en las regiones tropicales, y en las
regiones templadas se formarían vientos hacia el oeste, los cuales se unirían
con vientos polares de dirección variable creando una región de turbulencias
en esa zona.
Las cadenas montañosas tienen un efecto importante en los patrones de
circulación y producen cambios importantes en las regiones cercanas a ellas.
Las tierras cercanas a la costa tienen un ciclo de vientos alternativos debido
a su ciclo desigual de calentamiento en relación al mar con cambios en los
vientos superficiales.
Pero a mayores alturas, superiores a los 2000 m sobre el nivel del suelo, los
patrones de circulación son bastante uniformes.97
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Validación Estadística
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 44
2.6 VALIDACIÓN ESTADÍSTICA
El sistema en estudio se visualiza como una combinación de recursos que
transforman entradas, en salidas con respuestas observables.
Algunas de las variables son conocidas, pero otras son incontrolables, y
desconocidas.
Entre los objetivos del análisis de variables se tienen98
Determinar las variables de mayor influencia en la respuestas.
Determinar el mejor valor de las entradas que influyen en las respuestas,
obteniendo valores cercanos al deseado.
Determinar el mejor valor de las entradas que influyen en las respuestas, de
manera que la variabilidad de los valores de salida sea mínima.
Determinar el mejor valor de las entradas, de manera que minimicen los
efectos de las variables incontrolables sobre las respuestas.
El objetivo es diseñar un método que permita obtener datos apropiados, que
permitan ser analizados estadísticamente, para llegar a formular
conclusiones válidas y significativas. Además debe estar sujeto a los
problemas de los errores experimentales.
El análisis de los datos debe realizarse estadísticamente, permitiendo que los
resultados y conclusiones sean objetivos. Los métodos estadísticos y los
gráficos permiten establecer e interpretar las conclusiones. El análisis de
residuos y la verificación de la idoneidad del modelo permiten establecer el
grado de confianza de los resultados obtenidos.
“Los métodos estadísticos no prueban que un factor (o varios factores) tienen
un efecto particular”99 Únicamente permiten obtener el grado de error y la
confiabilidad de los resultados.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Validación Estadística
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 45
Para analizar un problema, también se debe recurrir al conocimiento no
estadístico, es decir, las relaciones entre factores y las respuestas pueden
venir de conocimientos previos, la experiencia, ayudar a comprender mejor el
problema, colaborando con la explicación estadística del mismo.
Mantener el análisis lo más sencillo posible es una cualidad que tiene una
preparación objetiva de los datos y que permitirá establecer conclusiones
iniciales y futuras etapas para el estudio.100
2.6.1 COEFICIENTE DE CORRELACIÓN DE PEARSON101
Mide la relación lineal entre dos variables cuantitativas. Es independiente de
la escala de medida de las variables.
Su valor varía entre -1 y +1, ocurriendo cualquiera de estos casos:
Tabla 2.8 – Interpretación de valores del Coeficien te de Correlación de Pearson Valor de r Interpretación
r = 0 Sin relación lineal. No implica independencia total, sino que puede haber relaciones no lineales.
r = 1 Hay correlación positiva perfecta, una dependencia total entre variables, una relación directa en
idéntica proporción
0 < r < 1 Hay correlación positiva
r = -1 Hay correlación negativa perfecta, una dependencia total entre variables, una relación inversa en idéntica proporción
1 < r < 0 Hay correlación negativa
Fuente: Elaboración Propia
2.6.2 ESTIMACIÓN POR INTERVALOS DE CONFIANZA
Cuando el investigador desea reportar los resultados finales en términos de
intervalos de confianza utiliza este tipo de estimación del resultado final.102
2.6.3 DISEÑOS DE EXPERIMENTOS FACTORIALES
Utilizados cuando se desea estudiar los efectos de varios factores sobre un
resultado. Permite investigar todas las posibles combinaciones de los niveles
de los factores, y determinar el cambio que se produce en la respuesta al
modificar el nivel del factor.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Validación Estadística
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 46
El análisis de varianza permite cuantificar estos efectos. Y para comprobar
sus conclusiones, se aplica el análisis de residuos, que cuantifica el error.103
2.6.4 MANEJO DE DATOS DESBALANCEADOS O DESEQUILIBRADOS
Utilizado en casos donde el número de observaciones para cada
combinación de factores es diferente. El análisis de factoriales
desbalanceados no permite aplicar las técnicas del análisis de varianza.104
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Modelos de Dispersión
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 47
2.7 MODELOS DE DISPERSIÓN
Se usan para predecir la calidad del aire y ayudan a la toma de decisiones,
que permiten una gestión de las políticas sobre contaminación atmosférica.
De acuerdo a la disponibilidad de datos de entrada adecuados, es posible
realizar modelos complejos que reflejen la realidad con mayor precisión.
Las clases de modelos de calidad del aire según Kiely105 son:
Tabla 2.9 – Clases de Modelos de Dispersión Tipo de Modelo Características principales Ejemplos y Aplicaciones
Determinista Simple
Formulados en términos de relaciones algebraicas
Índice de Calidad del Aire (ICA) Modelo Simple de fuente atmosférica
Estadístico Mediante análisis estadístico de datos determina relaciones probabilísticas entre variables de dispersión de contaminantes.
Estudios Epidemiológicos de Enfermedades Relacionadas a la Contaminación Atmosférica.
Local de penacho y ráfaga
(Gaussiano)
Son los más comunes
Describe el campo de concentración tridimensional
Integrables, para modelizar fuentes de línea, de área y de volumen.
Fuentes fijas como chimeneas. Es la técnica mayormente utilizada para contaminantes no reactivos
Caja y multicaja Método simple. Estimación de la masa de contaminante en una caja, mediante la conservación de su masa.
El multicaja considera que varias cajas están unidas a las demás e interactúan por el contorno.
Modelos de ciudades.
Áreas de emisión de contaminantes.
Diferencia finita y rejilla
Incluyen las reacciones químicas, considerando la caída y deposición químicas. Hay reacciones, fuentes y sumideros de contaminantes.
Nieblas fotoquímicas en áreas urbanas.
Partícula Mediante relaciones dinámico–cinéticas, evalúan el comportamiento de aerosoles y partículas durante su dispersión en la atmósfera.
NASA Global Aerosol Climatology Project (GACP)
Físico–túneles de viento
Utiliza pruebas físicas en ”túneles de viento” para determinar empíricamente los factores de dispersión de los contaminantes.
Determinación de factores de emisión en actividades como la combustión de carbón, conducir un vehículo y otros
Regional Considera específicamente velocidad y dispersión de vientos, la geografía de la región para determinar la dispersión de contaminantes.
Dispersión de cenizas volcánicas.
Fuente: Elaboración Propia con datos de Ingeniería Ambiental, de Kiely
Los contaminantes atmosféricos están generalmente sometidos a tres
procesos: emisión, transmisión e inmisión.106
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Modelos de Dispersión
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 48
2.7.1 EMISIÓN
Es la liberación de los contaminantes hacia la atmósfera, sus valores
corresponden generalmente a variables de entrada del modelo de dispersión
de contaminantes.
2.7.2 TRANSMISIÓN
La transmisión describe la distribución y las posibles transformaciones
químicas (formación de los llamados contaminantes secundarios) del
contaminante en la atmósfera. En los modelos de dispersión, esta fase es
representada por distintos factores, coeficientes, que afectan cómo se
transportan los contaminantes.
2.7.3 INMISIONES
Bajo el término inmisión se entiende la cantidad o concentración del
contaminante que es recibido por un receptor y por ende es registrado
también por cualquier equipo de medición de contaminación atmosférica.
Receptores son los seres humanos, las plantas, los animales. En los
modelos de dispersión, las inmisiones son el resultado obtenido de
concentración de los contaminantes sobre un receptor en un área
determinada.
2.7.4 FUNCIONAMIENTO DEL MODELO DE DISPERSIÓN
Los modelos de dispersión requieren como datos de entrada (“input”),
información sobre la situación de las emisiones de los contaminantes. Varios
tipos de modelos – también los llamados modelos de Gauss – toman en
cuenta adicionalmente datos meteorológicos, ya que la meteorología es un
factor importante de la transmisión y por ende influye de manera decisiva en
la distribución de los contaminantes en las tres direcciones del espacio. El
resultado de un cálculo con un modelo de dispersión es la inmisión calculada
del contaminante para cualquiera o para miles de puntos en el espacio. El
modelo es entonces el eslabón entre el inicio (=emisión) y el final calculado
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Modelos de Dispersión
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 49
(=inmisión) del contaminante, es decir que los modelos de dispersión simulan
el proceso de la transmisión.107
2.7.5 TÉCNICAS ESTADÍSTICAS O EMPÍRICAS
Utilizadas cuando la información sobre los procesos físico químicos es
inadecuada para un modelo matemático o gaussiano. Producen un resultado
que permite establecer los fundamentos del problema de la calidad del aire.
2.7.6 CONCENTRACIÓN DE REFERENCIA
La concentración total de un contaminante es en la modelación la suma de
dos valores: la concentración de referencia y la contaminación adicional.
Dicha contaminación adicional se origina de las fuentes con emisiones
conocidas y situadas dentro del área de investigación, mientras la
concentración de referencia representa las inmisiones causadas por todas
las fuentes no consideradas en la investigación. Tanto la concentración de
referencia como la contaminación adicional varían dependiendo del lugar.
Tomar en consideración condiciones locales como un área verde o el centro
urbano con su densidad más alta de calles. Para poder aprovechar esta
función, se necesitarían sin embargo muy buenos datos sobre las emisiones
en general y su distribución geográfica.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Trabajos relacionados
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 50
2.8 TRABAJOS RELACIONADOS
A continuación se citan algunos trabajos relacionados al Estudio de
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos, cuyos métodos, experiencias y
conclusiones aportarán al desarrollo de esta investigación.
Tabla 2.10 – Cuadro Resumen de Trabajos Relacionado s Estudio Objetivos Métodos Utilizados Resultados encontrados
Alvarado, S. et al. Modelación de las emisiones del parque automotor en la ciudad de Cochabamba – Bolivia, diciembre 2004 http://www.ucbcba.edu.bo/Publicaciones/revistas/actanova/documentos/v2n4/v2.n4.alvarado.PDF
Estimar las emisiones totales del parque automotor del centro de Cochabamba,
Programa para el modelado de emisiones EMOD/CMAP, a partir de características del parque automotor, intensidad de tráfico y la red vial.
Vehículos de transporte público emiten PM, transporte privado emite más NOx.
Proyecciones de emisiones en varios escenarios futuros.
Al 2010, las tendencias indican niveles arriba de los permisibles.
Freitas S. R., Longo K. M., Silva Dias M. A. F., Chatfield R., Silva Dias P., Artaxo P., Andreae M. O., et al. “Modelo CATT-BRAMS / Qualidade do Ar.” [http://meioambiente.cptec.inpe.br/modelo_cattbrams.html] [9-03-2009].
Entender y predecir la dispersión y transporte de las emisiones que provienen de la quema de Biomasa en Sudamérica.
Modelo CATT-BRAMS.
Redes de sensores remotos.
El modelo se ajusta bastante bien, y es práctico de utilizar.
Se han desarrollado herramientas de software para aplicaciones de monitoreo y pronóstico asociado a la contaminación de quemas forestales.
A. M. Ramos, “SIMULAÇÃO NUMÉRICA DA DISPERSÃO DE POLUENTES EMITIDOS POR INCÊNDIOS NO VERÃO DE 2003 NA PENINSULA IBÉRICA,” in (presented at the XXIX Jornadas Científicas de la AME, PAMPLONA, 2006), http://www.ame–web.org/JORNADAS/Co2–trabajo%20Ramos%20et%20al.pdf.
Transporte Atmosférico de (CO) y material particulado (PM2.5) en la Península Ibérica
MODIS Aqua para localizar los incendios
modelo CATT–BRAMS (Coupled Aerosol and Tracers Transport model to
the Brazilian Regional Atmospheric Modeling System)
Observación y modelación numérica
Transporte vertical
Plumas de dispersión de acuerdo a sistemas meteorológicos regionales
Campos de vientos anticiclónicos
Gases y partículas de aerosol influyen en la dinámica de formación de nubes
La contaminación llegó a lugares distantes de donde fueron generados los incendios
Bilkis A. Begum, Swapan K. Biswas, and Philip K. Hopke, “Temporal variations and spatial distribution of ambient PM2.2 and PM10 concentrations in Dhaka, Bangladesh,” Science of The Total Environment 358, no. 1–3 (April 2006): 36–45, doi:10.1016/j.scitotenv.2005.05.031.
Descripción de los datos obtenidos a través de 2 muestreadores de material particulado.
2 estaciones de monitoreo de material particulado en la capital de Bangladesh
Datos del 2000 al 2003
Tendencia a disminuir por la prohibición de motores a 2 tiempos y autobuses viejos, además de usar gas natural comprimido.
Los principales factores en los valores de PM2.5 y PM10 son la estación, la velocidad y dirección del viento.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Trabajos relacionados
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 51
Aguirre Batsuko E., Anta Sanz A., Luis Barrón J R., Etxeberria, M. A. et al., “Relevancia De Las Variables Meteorológicas En El Diseño De Un Modelo De Predicción De Los Niveles De Ozono, En Tiempo Real,” in (XIX Jornadas Científicas de la AME, PAMPLONA, 2006), http://www.ame–web.org/JORNADAS/Co4-trabajo%20Aguirre%20et%20al.pdf.
2 trabajos donde se utiliza modelos de red neuronal para establecer predicciones de niveles de ozono
Modelos de predicción de ozono por estación en base a Perceptrones multicapa (red neuronal)
Validación del Modelo mediante estadística (paquete)
Cálculo de la relevancia de los factores de entrada
H.J.S. Fernando et al., “Urban Fluid Mechanics: Air Circulation and Contaminant Dispersion in Cities,” Environmental Fluid Mechanics 1, no. 1 (March 1, 2001): 107–164, doi:10.1023/A:1011504001479.
Estudio de casos para describir el flujo del aire y su calidad en áreas urbanas
Descripción de la mecánica de flujo del aire.
Escala de los flujos, Capa atmosférica límite
Transporte y modelaje de cada contaminante y su repercusión en la calidad del aire
Marcos Hermida, José Antonio González, and José Luis Bermúdez, “SAGA: Sistema de Apoyo a la Decisión para la Gestión de la Calidad del Aire,” in A13–trabajo Hermida y Souto.pdf (presented at the XXIX Jornadas Científicas de la AME, PAMPLONA, 2006), http://www.ame–web.org/JORNADAS/A13–trabajo%20Hermida%20y%20Souto.pdf
Sistema de apoyo a la predicción de contaminación generada por fuentes puntuales
Simulaciones meteorológicas precisas para la predicción de la calidad del aire
La central eléctrica usa esta información para adecuar su producción de manera de no perjudicar a los vecinos.
Transporte de la pluma de acuerdo a cálculos de predicción de condiciones locales
Oriol Jorba, Pedro Jiménez, and José María Baldasano, “Simulación Meteorológica Anual con Elevada Resolución Espacial para Aplicaciones de Calidad del Aire,” A14–trabajo Jorba et al.pdf, abril de 2006, http://www.ame–web.org/JORNADAS/A14–trabajo%20Jorba%20et%20al.pdf.
Simular con elevada resolución espacial la meteorología regional para predicción de la calidad del aire.
Diferentes dominios de estudio, cada uno con un grado de influencia hacia la simulación.
Las variaciones regionales durante el año no son muy grandes, pero es necesario poder simular con gran resolución para aplicaciones tipo calidad de aire, porque las influencias regionales son menores a las influencias puntuales.
Topografía compleja necesita mayor atención y validación.
Martín Blaser, Dispersión de la contaminación atmosférica causada por el tráfico vehicular, Swisscontact., 2000, http://bvsde.per.paho.org/bvsci/e/fulltext/dispers/dispers.pdf.
Modelo de NO2
Procedimiento para calcular factores de emisión en formato Excel
Emisiones Vehiculares
Resultados Monitoreo
Meteorología
Nubosidad
modelo ImmProg.
Datos Meteorológicos de 6 horas representativas al día, durante 4 años
La red de monitoreo tiene que llenar ciertos requisitos para que luego se pueda aplicar un modelo de dispersión.
La búsqueda de los datos necesarios de entrada fue el principal problema
Transformación de datos de horas meteorológicas y datos medidos en la red de Monitoreo
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos -
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 52
A. Retalis et al., Air quality study over Cyprus: The AERAS project, 2005, http://www.cosis.net/abstracts/EGU2007/01582/EGU2007–J–01582.pdf.
Desarrollo de un sistema utilizado para mapeo y predicción de la evolución temporal de contaminación de material particulado del transporte de polvo del Sahara en el Mediterráneo y de fuentes antropogénicas
Sistema de red neuronal de clasificación para el desarrollo de algoritmos de clasificación espacial.
Análisis de contaminación de PM con datos de sensores remotos y medidas de contaminación en el sitio
Monitoreo y mapeo de eventos de contaminación significativos utilizando imágenes remotas
Modelos estadísticos para predecir los niveles de contaminación del aire.
Algoritmos de localización de contaminación urbana utilizando imágenes remotas.
Fuente: Elaboración propia Tabla 2.9
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Conclusiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 53
2.9 CONCLUSIONES
La alteración de la composición natural de la atmósfera por sustancias
contaminantes produce efectos negativos sobre la salud de las personas, las
plantas, los animales e inclusive las edificaciones.
Los límites permisibles responden a las concentraciones con menores
riesgos para la salud, establecidas en estudios de epidemiología. A partir de
ellos se determina la calidad del aire.
Las fuentes de los contaminantes se clasifican en fijas, móviles y de área. El
contaminante, y la cantidad emitida dependen de la actividad que se realice,
el tiempo y esto es relacionado mediante factores de emisión.
La dispersión y las interacciones químicas de los contaminantes es afectada
por un gran número de factores, como los factores meteorológicos del viento,
la humedad, la radiación solar, el perfil vertical de temperatura; también
influyen los factores del relieve del terreno.
Para establecer el modelo que explique la dispersión de los contaminantes,
se necesitan hacer análisis multivariables que definan estadísticamente
dentro de un intervalo de confianza la relación entre concentración de
contaminantes y factores de emisión, dispersión, interacciones y deposición.
La gran variedad de modelos de dispersión permite adaptar uno de ellos a la
situación que se quiere resolver. Además, existen varios trabajos
relacionados al que se propone, cuyos hallazgos son significativos para este
trabajo.
2.10 REFERENCIAS
18 “Meteorology - Wikipedia, the free encyclopedia,” [http://en.wikipedia.org/wiki/Meteorology] [Acceso: 22-09-2008].
19 “Química Atmosférica, CCA, UNAM,” [http://www.atmosfera.unam.mx/quimicatmos/index.html] [Acceso: 22-09-2008].
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Referencias
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 54
20 “Contaminación atmosférica - Wikipedia, la enciclopedia libre,” [http://es.wikipedia.org/wiki/Contaminaci%C3%B3n_atmosf%C3%A9rica] [Acceso: 22-09-2008].
21 Jürgen Scheer and Esteban R. Reisin. “Perfil de Temperatura.” Grupo de Aeronomía, Instituto de Astronomía y Física del Espacio (6-10-2008), [http://www.iafe.uba.ar/aeronomia/perfil.html] [Acceso: 13-10-2008].
22 “Contaminación atmosférica - Wikipedia, la enciclopedia libre.”
23 “Química Atmosférica, CCA, UNAM.”
24 Ley 1333 Reglamento en materia de contaminación atmosférica. Decreto Supremo (1995), 2, [Acceso: 15-11-2008].
25 Gerard Kiely. Ingeniería Ambiental, vol. 1, 138.
26 CEPIS and OPS. “Transporte y dispersión de contaminantes en el aire ambiental.” Curso de Autoinstrucción Orientación para el Control de la Calidad del Aire (2002), [http://www.cepis.org.pe/bvsci/E/fulltext/orienta/cap6c.pdf] [Acceso: 20-10-2008].
27 Gerard Kiely. Ingeniería Ambiental. 458.
28 Ibid.
29 Cynthia Bojanic. “Caracterización de los contaminantes atmosféricos por fuentes emisoras y métodos para reducir impactos sobre la salud en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.” 16.
30 IBNORCA. “NB62011 Calidad del aire - Contaminantes criterio exterior - Límites máximos permisibles.” 2.
31 Ibid. 4.
32 IBNORCA. “NB62018 Calidad del aire - Índice de la contaminación atmosférica.” 1.
33 “Contaminación atmosférica - Wikipedia, la enciclopedia libre.”
34 Ibid.
35 Organización Mundial de la Salud (WHO). “WHO Air Quality Guidelines 2005.” WHO, (10-2005), 1-6, [Acceso: 15-11-2008].
36 Manzoni Rivarola. “Análisis del Impacto Ambiental del Material Particulado (PM10) en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.” 21.
37 Cynthia Bojanic. “Caracterización de los contaminantes atmosféricos por fuentes emisoras y métodos para reducir impactos sobre la salud en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.” 16.
38 Manzoni Rivarola. “Análisis del Impacto Ambiental del Material Particulado (PM10) en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.”
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Referencias
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 55
39 Proyecto AIRE LIMPIO. Efectos de la Exposición Prolongada al Monóxido de Carbono Ambiental en Población Urbana de Riesgo.
40 Proyecto AIRE LIMPIO. Evaluación del efecto de Dióxido de Nitrógeno y Ozono en la salud de la población del Municipio Cercado - Cochabamba.
41 Cynthia Bojanic. “Caracterización de los contaminantes atmosféricos por fuentes emisoras y métodos para reducir impactos sobre la salud en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.” 16.
42 IBNORCA. “NB62018 Calidad del aire - Índice de la contaminación atmosférica.”
43 Gerard Kiely. Ingeniería Ambiental. 439.
44 Ibid. 443.
45 Ibid. 438.
46 Ibid.
47 Nebel and Wright. Ciencias ambientales. 495.
48 Gerard Kiely. Ingeniería Ambiental. 448.
49 “Emisiones - Wikipedia, la enciclopedia libre,” [http://es.wikipedia.org/wiki/Emisiones] [Acceso: 20-10-2008].
50 “Air pollution - Wikipedia, the free encyclopedia,” [http://en.wikipedia.org/wiki/Air_pollution] [Acceso: 19-10-2008].
51 US EPA. “Emissions Factors & AP 42 | Clearinghouse for Emission Inventories and Emissions Factors,” [http://www.epa.gov/ttn/chief/ap42/index.html] [Acceso: 20-10-2008].
52 Cynthia Bojanic. “Caracterización de los contaminantes atmosféricos por fuentes emisoras y métodos para reducir impactos sobre la salud en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.” 7-8.
53 “La Contaminación Atmosférica IV,” [http://www.jmarcano.com/recursos/contamin/catmosf4.html] [Acceso: 20-10-2008].
54 “Emission factor - Wikipedia, the free encyclopedia,” [http://en.wikipedia.org/wiki/Emission_factor] [Acceso: 20-10-2008].
55 Proyecto AIRE LIMPIO. Boletín AIRE LIMPIO Bolivia nº1. 2.
56 US EPA. “Emissions Factors & AP 42 | Clearinghouse for Emission Inventories and Emissions Factors.”
57 Gerard Kiely. Ingeniería Ambiental. 473.
58 “Manual para la Elaboración de un Inventario de Emisiones en Bolivia” (2007), 51.
59 Ibid. 51-55.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Referencias
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 56
60 Martín Blaser. Dispersión de la contaminación atmosférica causada por el tráfico vehicular, Swisscontact. (2000), 17, [http://bvsde.per.paho.org/bvsci/e/fulltext/dispers/dispers.pdf] [Acceso: 6-10-2008].
61 “Manual para la Elaboración de un Inventario de Emisiones en Bolivia.” 13.
62 Cynthia Bojanic. “Caracterización de los contaminantes atmosféricos por fuentes emisoras y métodos para reducir impactos sobre la salud en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.” 13-14.
63 “Manual para la Elaboración de un Inventario de Emisiones en Bolivia.” 13.
64 Cynthia Bojanic. “Caracterización de los contaminantes atmosféricos por fuentes emisoras y métodos para reducir impactos sobre la salud en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.” 13-14.
65 C. David Cooper and F. C. Alley. Air Pollution Control, Tercera Edición. Estados Unidos: Waveland Press, (2002), 123.
66 “Manual para la Elaboración de un Inventario de Emisiones en Bolivia.” 21.
67 Ibid. 94.
68 Ibid. 95-96.
69 {Citation}
70 Cynthia Bojanic. “Caracterización de los contaminantes atmosféricos por fuentes emisoras y métodos para reducir impactos sobre la salud en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.”
71 Manzoni Rivarola. “Análisis del Impacto Ambiental del Material Particulado (PM10) en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.”
72 Dimarena. “PROGRAMA DE INCENDIOS 2006 - 2010” (2006).
73 A. M. Ramos. “SIMULAÇÃO NUMÉRICA DA DISPERSÃO DE POLUENTES EMITIDOS POR INCÊNDIOS NO VERÃO DE 2003 NA PENINSULA IBÉRICA.” in . PAMPLONA, (2006), [http://www.ame-web.org/JORNADAS/Co2-trabajo%20Ramos%20et%20al.pdf] [Acceso: 30-09-2008].
74 A. Retalis et al. Air quality study over Cyprus: The AERAS project (2005), [http://www.cosis.net/abstracts/EGU2007/01582/EGU2007-J-01582.pdf] [Acceso: 6-10-2008].
75 Departamento de Geofísica - Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas - Universidad de Chile. “Dispersión de Contaminantes.” Atmósfera.cl, [http://www.atmosfera.cl/HTML/temas/contaminacion/conta3.html] [Acceso: 20-10-2008]
76 CEPIS and OPS. “Transporte y dispersión de contaminantes en el aire ambiental.”
77 Departamento de Geofísica - Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas - Universidad de Chile. “Dispersión de Contaminantes.”
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Referencias
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 57
78 Freitas S. R. et al. “Modelo CATT-BRAMS / Qualidade do Ar,” 3, [http://meioambiente.cptec.inpe.br/modelo_cattbrams.html] [Acceso: 9-03-2009].
79 Gerard Kiely. Ingeniería Ambiental. 1268.
80 “Air pollution - Wikipedia, the free encyclopedia.”
81 Gerard Kiely. Ingeniería Ambiental. 464.
82 Ibid. 466.
83 David Cooper and Alley. Air Pollution Control. 607.
84 Nebel and Wright. Ciencias ambientales. 420.
85 Ibid. 410.
86 “Air pollution - Wikipedia, the free encyclopedia.”
87 Departamento de Geofísica - Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas - Universidad de Chile. “Dispersión de Contaminantes.”
88 Gerard Kiely. Ingeniería Ambiental. 494.
89 Ibid.
90 Ibid. 499.
91 Ibid.
92 Ibid.
93 Ibid.
94 Ibid. 484.
95 David Cooper and Alley. Air Pollution Control. 588-590.
96 Gerard Kiely. Ingeniería Ambiental. 504-505.
97 David Cooper and Alley. Air Pollution Control. 570-572.
98 Douglas Montgomery. Diseño y Análisis de Experimentos. Mexico: Grupo Editorial Iberoamérica, 1.
99 Ibid. 9.
100 Ibid. 6-9.
101 “Coeficiente de correlación de Pearson - Wikipedia, la enciclopedia libre,” [http://es.wikipedia.org/wiki/Coeficiente_de_correlaci%C3%B3n_de_Pearson] [Acceso: 27-02-2009].
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos - Referencias
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 58
102 Douglas Montgomery. Diseño y Análisis de Experimentos. 49.
103 Ibid. 175.
104 Ibid. 217.
105 Gerard Kiely. Ingeniería Ambiental, vol. 3, 3 vols. Madrid: McGraw-Hill, (1999).
106 Manzoni Rivarola. “Análisis del Impacto Ambiental del Material Particulado (PM10) en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.” 2.
107 Departamento de Geofísica - Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas - Universidad de Chile. “Dispersión de Contaminantes.”
Diagnóstico de la Dispersión - Contenido del Capítulo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 59
Capítulo 3 D IAGNÓSTICO DE LA DISPERSIÓN
CONTENIDO DEL CAPÍTULO
En este capítulo se realiza un diagnóstico del área de estudio donde se
realiza la investigación de la dispersión de los contaminantes.
Geografía de la ciudad de Santa Cruz
Fuentes de Emisión , características y ubicación
Clima y Meteorología , en cuanto a vientos, temperatura, humedad,
precipitación
Red MoniCA , las características de esta Red, la Metodología empleada y las
Estaciones de Monitoreo
Datos de Contaminantes , Análisis de los Datos obtenidos, búsqueda de
correlaciones entre los valores de emisión, inmisión, meteorología, y
análisis de ciclos estacionales y tendencias a largo plazo.
Diagnóstico de la Dispersión - Geografía
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 60
3.1 GEOGRAFÍA
La ciudad de Santa Cruz de la Sierra se encuentra ubicada a 17º 46’ de
latitud sur y a 63º 10’ de longitud Oeste, situándola en los trópicos del
planeta. Se encuentra en la provincia Andrés Ibáñez del departamento de
Santa Cruz de la república de Bolivia.
La altura sobre el nivel del mar es de 417 m.s.n.m.
El área ocupada por la ciudad es de 388 km², tiene un perímetro de 84,2 km.
Hacia el oeste de la ciudad se encuentra el Río Pirai y el municipio de
Porongo. Hacia el este se encuentra el Municipio de Cotoca y el Río Grande.
Hacia el Norte se encuentra la provincia de Warnes y el aeropuerto Viru Viru.
Hacia el Sur se encuentra el municipio de la Guardia.
Ilustración 3.1 – Ciudad de Santa Cruz de la Sierra
Fuente: Gobierno Municipal y Wikipedia
Se encuentra dividida en 16 Distritos, los cuales a su vez están distribuidos
en Unidades Vecinales (UV).
Característico de la ciudad son sus Avenidas en forma de Anillos, los cuales
son concéntricos, que rodean la ciudad y están unidos a través de Radiales.
Proyecto de Grado
El centro de la ciudad, la parte histórica y más antigua, se encuentra en el
interior del Primer Anillo. A partir del centro histórico, la ciudad se extiende
principalmente hacia el este, ya que al oeste se encuentra
cinturón ecológico de protección de la ciudad contra las inundaciones, que
frenan su expansión, aunque en los últimos años, luego de la construcción
del puente del Urubó, se han construido barrios residenciales al otro lado del
río.
3.1.1
Santa Cruz de la Sierra se encuentra en una llanura, en medio de 2 ríos, el
río Piraí y el Río Grande, distanciados entre sí de aproximadamente 35 km.
Hacia el oeste y suroeste de la ciudad se encuentran algunas estribaciones
montañosas, pero por su lejanía, su efecto sobre la ciudad es despreciable.
Como la orografía de la región no supone obstáculos par
la dispersión de los contaminantes se ve favorecida.
Proyecto de Grado
El centro de la ciudad, la parte histórica y más antigua, se encuentra en el
interior del Primer Anillo. A partir del centro histórico, la ciudad se extiende
principalmente hacia el este, ya que al oeste se encuentra
cinturón ecológico de protección de la ciudad contra las inundaciones, que
frenan su expansión, aunque en los últimos años, luego de la construcción
del puente del Urubó, se han construido barrios residenciales al otro lado del
río.
3.1.1 RELIEVE
Santa Cruz de la Sierra se encuentra en una llanura, en medio de 2 ríos, el
río Piraí y el Río Grande, distanciados entre sí de aproximadamente 35 km.
Ilustración
Fuente: Google
Hacia el oeste y suroeste de la ciudad se encuentran algunas estribaciones
montañosas, pero por su lejanía, su efecto sobre la ciudad es despreciable.
Como la orografía de la región no supone obstáculos par
la dispersión de los contaminantes se ve favorecida.
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
El centro de la ciudad, la parte histórica y más antigua, se encuentra en el
interior del Primer Anillo. A partir del centro histórico, la ciudad se extiende
principalmente hacia el este, ya que al oeste se encuentra
cinturón ecológico de protección de la ciudad contra las inundaciones, que
frenan su expansión, aunque en los últimos años, luego de la construcción
del puente del Urubó, se han construido barrios residenciales al otro lado del
ELIEVE
Santa Cruz de la Sierra se encuentra en una llanura, en medio de 2 ríos, el
río Piraí y el Río Grande, distanciados entre sí de aproximadamente 35 km.
Ilustración 3.2
Fuente: Google Earth
Hacia el oeste y suroeste de la ciudad se encuentran algunas estribaciones
montañosas, pero por su lejanía, su efecto sobre la ciudad es despreciable.
Como la orografía de la región no supone obstáculos par
la dispersión de los contaminantes se ve favorecida.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
El centro de la ciudad, la parte histórica y más antigua, se encuentra en el
interior del Primer Anillo. A partir del centro histórico, la ciudad se extiende
principalmente hacia el este, ya que al oeste se encuentra
cinturón ecológico de protección de la ciudad contra las inundaciones, que
frenan su expansión, aunque en los últimos años, luego de la construcción
del puente del Urubó, se han construido barrios residenciales al otro lado del
Santa Cruz de la Sierra se encuentra en una llanura, en medio de 2 ríos, el
río Piraí y el Río Grande, distanciados entre sí de aproximadamente 35 km.
– Vista aérea
Hacia el oeste y suroeste de la ciudad se encuentran algunas estribaciones
montañosas, pero por su lejanía, su efecto sobre la ciudad es despreciable.
Como la orografía de la región no supone obstáculos par
la dispersión de los contaminantes se ve favorecida.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
El centro de la ciudad, la parte histórica y más antigua, se encuentra en el
interior del Primer Anillo. A partir del centro histórico, la ciudad se extiende
principalmente hacia el este, ya que al oeste se encuentra
cinturón ecológico de protección de la ciudad contra las inundaciones, que
frenan su expansión, aunque en los últimos años, luego de la construcción
del puente del Urubó, se han construido barrios residenciales al otro lado del
Santa Cruz de la Sierra se encuentra en una llanura, en medio de 2 ríos, el
río Piraí y el Río Grande, distanciados entre sí de aproximadamente 35 km.
aérea de la ciudad d
Hacia el oeste y suroeste de la ciudad se encuentran algunas estribaciones
montañosas, pero por su lejanía, su efecto sobre la ciudad es despreciable.
Como la orografía de la región no supone obstáculos par
la dispersión de los contaminantes se ve favorecida.
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
El centro de la ciudad, la parte histórica y más antigua, se encuentra en el
interior del Primer Anillo. A partir del centro histórico, la ciudad se extiende
principalmente hacia el este, ya que al oeste se encuentra
cinturón ecológico de protección de la ciudad contra las inundaciones, que
frenan su expansión, aunque en los últimos años, luego de la construcción
del puente del Urubó, se han construido barrios residenciales al otro lado del
Santa Cruz de la Sierra se encuentra en una llanura, en medio de 2 ríos, el
río Piraí y el Río Grande, distanciados entre sí de aproximadamente 35 km.
de la ciudad d e Santa Cruz de la Sierra
Hacia el oeste y suroeste de la ciudad se encuentran algunas estribaciones
montañosas, pero por su lejanía, su efecto sobre la ciudad es despreciable.
Como la orografía de la región no supone obstáculos par
la dispersión de los contaminantes se ve favorecida.
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
El centro de la ciudad, la parte histórica y más antigua, se encuentra en el
interior del Primer Anillo. A partir del centro histórico, la ciudad se extiende
principalmente hacia el este, ya que al oeste se encuentra con el río Pirai y el
cinturón ecológico de protección de la ciudad contra las inundaciones, que
frenan su expansión, aunque en los últimos años, luego de la construcción
del puente del Urubó, se han construido barrios residenciales al otro lado del
Santa Cruz de la Sierra se encuentra en una llanura, en medio de 2 ríos, el
río Piraí y el Río Grande, distanciados entre sí de aproximadamente 35 km.
e Santa Cruz de la Sierra
Hacia el oeste y suroeste de la ciudad se encuentran algunas estribaciones
montañosas, pero por su lejanía, su efecto sobre la ciudad es despreciable.
Como la orografía de la región no supone obstáculos para el flujo del viento,
Diagnóstico de la Dispersión - Geografía
El centro de la ciudad, la parte histórica y más antigua, se encuentra en el
interior del Primer Anillo. A partir del centro histórico, la ciudad se extiende
con el río Pirai y el
cinturón ecológico de protección de la ciudad contra las inundaciones, que
frenan su expansión, aunque en los últimos años, luego de la construcción
del puente del Urubó, se han construido barrios residenciales al otro lado del
Santa Cruz de la Sierra se encuentra en una llanura, en medio de 2 ríos, el
río Piraí y el Río Grande, distanciados entre sí de aproximadamente 35 km.
e Santa Cruz de la Sierra
Hacia el oeste y suroeste de la ciudad se encuentran algunas estribaciones
montañosas, pero por su lejanía, su efecto sobre la ciudad es despreciable.
a el flujo del viento,
Geografía
61
El centro de la ciudad, la parte histórica y más antigua, se encuentra en el
interior del Primer Anillo. A partir del centro histórico, la ciudad se extiende
con el río Pirai y el
cinturón ecológico de protección de la ciudad contra las inundaciones, que
frenan su expansión, aunque en los últimos años, luego de la construcción
del puente del Urubó, se han construido barrios residenciales al otro lado del
Santa Cruz de la Sierra se encuentra en una llanura, en medio de 2 ríos, el
río Piraí y el Río Grande, distanciados entre sí de aproximadamente 35 km.
Hacia el oeste y suroeste de la ciudad se encuentran algunas estribaciones
montañosas, pero por su lejanía, su efecto sobre la ciudad es despreciable.
a el flujo del viento,
Proyecto de Grado
Fuente: Google Maps
3.2
Como en
Sierra es un factor que debe tomarse en cuenta. Debido a que las
actividades humanas están relacionadas con la emisión de contaminantes, el
número de habitantes guarda una estrecha relación c
contaminantes generados.
A lo largo de los años, la ciudad ha experimentado un crecimiento
poblacional importante; las tasas de inmigración desde el campo a la ciudad
y desde el interior del país son las más altas de Bolivia, influyendo
crecimiento poblacional.
A continuación se presentan la población estimada para la ciudad de Santa
Cruz entre los años 2004 al 2008.
Proyecto de Grado
Ilustración
Fuente: Google Maps
3.2 DEMOGRAFÍA
Como en cualquier ciudad, la población de la ciudad de Santa Cruz de la
Sierra es un factor que debe tomarse en cuenta. Debido a que las
actividades humanas están relacionadas con la emisión de contaminantes, el
número de habitantes guarda una estrecha relación c
contaminantes generados.
A lo largo de los años, la ciudad ha experimentado un crecimiento
poblacional importante; las tasas de inmigración desde el campo a la ciudad
y desde el interior del país son las más altas de Bolivia, influyendo
crecimiento poblacional.
A continuación se presentan la población estimada para la ciudad de Santa
Cruz entre los años 2004 al 2008.
Fuente: INE 108
Año
Habitantes
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Ilustración 3.3 – Relieve de los alrededores de la ciudad de Santa Cr uz de
Fuente: Google Maps
EMOGRAFÍA
cualquier ciudad, la población de la ciudad de Santa Cruz de la
Sierra es un factor que debe tomarse en cuenta. Debido a que las
actividades humanas están relacionadas con la emisión de contaminantes, el
número de habitantes guarda una estrecha relación c
contaminantes generados.
A lo largo de los años, la ciudad ha experimentado un crecimiento
poblacional importante; las tasas de inmigración desde el campo a la ciudad
y desde el interior del país son las más altas de Bolivia, influyendo
crecimiento poblacional.
A continuación se presentan la población estimada para la ciudad de Santa
Cruz entre los años 2004 al 2008.
Tabla 3.1 – Cantidad de Habitantes en la ciudad de Santa Cruz
108
2004
Habitantes 1318489
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Relieve de los alrededores de la ciudad de Santa Cr uz de
cualquier ciudad, la población de la ciudad de Santa Cruz de la
Sierra es un factor que debe tomarse en cuenta. Debido a que las
actividades humanas están relacionadas con la emisión de contaminantes, el
número de habitantes guarda una estrecha relación c
contaminantes generados.
A lo largo de los años, la ciudad ha experimentado un crecimiento
poblacional importante; las tasas de inmigración desde el campo a la ciudad
y desde el interior del país son las más altas de Bolivia, influyendo
crecimiento poblacional.
A continuación se presentan la población estimada para la ciudad de Santa
Cruz entre los años 2004 al 2008.
Cantidad de Habitantes en la ciudad de Santa Cruz
2004
1318489 1372356
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Relieve de los alrededores de la ciudad de Santa Cr uz de
cualquier ciudad, la población de la ciudad de Santa Cruz de la
Sierra es un factor que debe tomarse en cuenta. Debido a que las
actividades humanas están relacionadas con la emisión de contaminantes, el
número de habitantes guarda una estrecha relación c
A lo largo de los años, la ciudad ha experimentado un crecimiento
poblacional importante; las tasas de inmigración desde el campo a la ciudad
y desde el interior del país son las más altas de Bolivia, influyendo
A continuación se presentan la población estimada para la ciudad de Santa
Cruz entre los años 2004 al 2008.
Cantidad de Habitantes en la ciudad de Santa Cruz
2005
1372356
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Relieve de los alrededores de la ciudad de Santa Cr uz de
cualquier ciudad, la población de la ciudad de Santa Cruz de la
Sierra es un factor que debe tomarse en cuenta. Debido a que las
actividades humanas están relacionadas con la emisión de contaminantes, el
número de habitantes guarda una estrecha relación c
A lo largo de los años, la ciudad ha experimentado un crecimiento
poblacional importante; las tasas de inmigración desde el campo a la ciudad
y desde el interior del país son las más altas de Bolivia, influyendo
A continuación se presentan la población estimada para la ciudad de Santa
Cantidad de Habitantes en la ciudad de Santa Cruz
2006
1426862
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Relieve de los alrededores de la ciudad de Santa Cr uz de
cualquier ciudad, la población de la ciudad de Santa Cruz de la
Sierra es un factor que debe tomarse en cuenta. Debido a que las
actividades humanas están relacionadas con la emisión de contaminantes, el
número de habitantes guarda una estrecha relación con la cantidad de
A lo largo de los años, la ciudad ha experimentado un crecimiento
poblacional importante; las tasas de inmigración desde el campo a la ciudad
y desde el interior del país son las más altas de Bolivia, influyendo
A continuación se presentan la población estimada para la ciudad de Santa
Cantidad de Habitantes en la ciudad de Santa Cruz
2007
1482255
Diagnóstico de la Dispersión - Demografía
Relieve de los alrededores de la ciudad de Santa Cr uz de la Sierra
cualquier ciudad, la población de la ciudad de Santa Cruz de la
Sierra es un factor que debe tomarse en cuenta. Debido a que las
actividades humanas están relacionadas con la emisión de contaminantes, el
on la cantidad de
A lo largo de los años, la ciudad ha experimentado un crecimiento
poblacional importante; las tasas de inmigración desde el campo a la ciudad
y desde el interior del país son las más altas de Bolivia, influyendo en el
A continuación se presentan la población estimada para la ciudad de Santa
Cantidad de Habitantes en la ciudad de Santa Cruz
2007 2008
1482255 1538343
Demografía
62
Sierra
cualquier ciudad, la población de la ciudad de Santa Cruz de la
Sierra es un factor que debe tomarse en cuenta. Debido a que las
actividades humanas están relacionadas con la emisión de contaminantes, el
on la cantidad de
A lo largo de los años, la ciudad ha experimentado un crecimiento
poblacional importante; las tasas de inmigración desde el campo a la ciudad
en el
A continuación se presentan la población estimada para la ciudad de Santa
2008
1538343
Diagnóstico de la Dispersión - Demografía
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 63
La distribución geográfica de la población en Santa Cruz de la Sierra es la
siguiente, de acuerdo a los distritos en los que está dividida la ciudad.
Tabla 3.2 – Población de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra según distritos Año 2008
Fuente: Gobierno Municipal de Santa Cruz de la Sier ra109
De acuerdo a estos datos, el distrito más populoso es el distrito 1.
Distrito Habitantes Porcentaje
1 160.340 10,4%
2 132.900 8,6%
3 123.240 8,0%
4 134.530 8,7%
5 104.350 6,8%
6 75.560 4,9%
7 95.310 6,2%
8 59.170 3,8%
9 107.650 7,0%
10 103.830 6,7%
11 119.250 7,8%
12 88.290 5,7%
13 75.380 4,9%
14 72.290 4,7%
15 49.990 3,2%
16 36.263 2,4%
Total 1.538.343 habitantes
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 64
3.3 EMISIONES
Las identificación y cuantificación de las emisiones de contaminantes
atmosféricos permite estudiar el ciclo de la dispersión de contaminantes
partiendo de su propio origen.
De acuerdo al desarrollo sobre la clasificación de las fuentes de emisiones
(párrafo 2.3.3, página 30), se han dividido en 3 categorías principales las
fuentes de emisiones antropogénicas en la ciudad de Santa Cruz de la
Sierra, obedeciendo a criterios que permitan utilizarlos como base para un
modelo de dispersión de contaminantes.
3.3.1 FUENTES MÓVILES (LINEALES)
Entre estas fuentes, el principal es el vehículo. La forma de estudiar estas
emisiones es su emisión a través del área que forman las calles, avenidas y
carreteras del tráfico.110
El parque automotor es una fuente importante de la contaminación en las
ciudades bolivianas.111
El problema de contaminación vehicular no está solamente en el número de
vehículos. Otras características del parque automotor son importantes al
determinar el impacto que tendrán sus emisiones.
En el parque automotor de Santa Cruz, los vehículos tienen una edad media
de 10 años, agravando el problema, ya que son modelos obsoletos, con
emisiones mayores que los modelos más actuales, no contando con
sistemas de control de emisiones, como el catalizador. Además muestran
desgaste debido al uso y varios reciben mantenimiento deficiente,
produciendo una combustión incompleta. Esto produce emisiones con
exceso de HC no quemados, NOx y CO, lo cual se debe tomar en cuenta
para adaptar los factores de emisión a la realidad de Santa Cruz.
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 65
En relación al combustible utilizado, un buen porcentaje de estos vehículos
utiliza gasolina. Ésta comparativamente es de bajo octanaje, pero no
contiene plomo.
El diesel es utilizado principalmente por el sector de transporte. Su calidad es
muy buena, con un contenido de azufre está muy por debajo de las normas
nacionales e internacionales.112
A continuación se presentan gráficos del parque automotor de la ciudad de
Santa Cruz de la Sierra.
Gráfico 3.1 – Parque Automotor de Santa Cruz por Ti po de Vehículo
Fuente: INE Gráfico: Elaboración Propia
En Santa Cruz, la mayoría de los vehículos son vagonetas y automóviles, es
decir, los vehículos livianos, mientras que el menor porcentaje son las motos
y los buses. Esto se debe a que el transporte privado ha experimentado un
importante crecimiento los últimos años, debido a las deficiencias en el
transporte público, el cual no logra convencer a las personas de utilizarlo y a
las largas distancias y falta de seguridad e infraestructura que hacen
impráctico el transporte Urbano no motorizado.
36%
23%
14% 10%
9%
4%3%
1%
0%
4%
Parque Vehicular En Santa CruzPor Tipo de Vehículo, Datos: Año 2007
Vagoneta
Automóvil
Camioneta
Camión
Jeep
Moto
Microbús
Minibús
Ómnibus
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 66
Gráfico 3.2 – Parque Automotor de Santa Cruz, por U so del Vehículo
Fuente: INE Gráfico: Elaboración Propia
Los vehículos registrados como de uso particular son casi el 90% del total,
quedando un porcentaje pequeño para los vehículos públicos y de uso oficial.
Gráfico 3.3 – Parque Automotor de Santa Cruz, por C ombustible Utilizado
Fuente: INE y Super. de Hidrocarburos Gráfico: Ela boración Propia
Hay predominancia de vehículos cuyo combustible primario es la gasolina,
seguido por el diesel y luego por algunos vehículos a Gas Natural, la cual la
mayoría son convertidos y funcionan con el sistema de doble combustible
1%
89%
10%
Parque Vehicular En Santa CruzPor Uso, Datos: Año 2007
Oficial
Particular
Público
59%26%
14%1%
0%
Parque Vehicular En Santa CruzPor Combustible, Datos: Año 2007
Gasolina
Diesel
Convertidos a GNC
Gas Natural
Otros
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 67
(Gasolina y GNC). También hay vehículos que funcionan a Gas Natural
desde fábrica, que han ingresado en los últimos años. Es posible que el
número de vehículos convertidos a Gas Natural sea un poco mayor, por la
existencia de talleres ilegales que realizan esta actividad e incluso convierten
vehículos para que funcionen con GLP, lo cual está prohibido.
Gráfico 3.4 – Parque Automotor de Santa Cruz, por A ntigüedad
Fuente: INE Gráfico: Elaboración Propia
La antigüedad de los vehículos es un factor importante en Santa Cruz, ya
que la mayoría (90%) son vehículos con más de 8 años de antigüedad, lo
que significa que las emisiones de este parque automotor son más
contaminantes, debido a que los modelos antiguos no cuentan con sistemas
de inyección eficientes, sus motores y partes mecánicas están desgastados y
no cuentan con apropiados sistemas de control de emisiones (convertidores
catalíticos).
Como se puede observar en el siguiente gráfico, el número de vehículos en
Santa Cruz se ha incrementado rápidamente en los últimos 10 años.
10%51%
32%
6%
1%0%
8%
Parque Vehicular En Santa CruzPor Antigüedad, Datos: Año 2007
2001 o más nuevos
1991-2000
1981-1990
1971-1980
1961-1970
1961 o más antiguos
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 68
Gráfico 3.5 – Evolución del Parque Automotor en San ta Cruz de la Sierra
Fuente: INE Gráfico: Elaboración Propia
Desde el año 2004, se estima que se ha duplicado el número de vehículos
que circula en las calles de Santa Cruz de la Sierra. Además, de acuerdo a
datos oficiales, hay 7,5 habitantes por automóvil.113
Gráfico 3.6 – Vehículos por habitantes en Santa Cru z de la Sierra
Fuente: INE Gráfico: Elaboración Propia
Podría considerarse que el número de vehículos aumenta debido al
incremento de población, pero analizando el número de vehículos por cada
12
.34
2 47
.61
3 86
.41
9
91
.83
0
95
.21
0
10
2.2
65
11
5.5
73
12
5.1
81
13
3.7
21
16
2.0
47
19
7.3
25
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Un
ida
de
s
Año
Parque Vehicular en Santa Cruz de la Sierra Número de Unidades, Años 1998 - 2008
78 79
79 81
88 9
1 94
10
9
12
8
70
80
90
100
110
120
130
140
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Un
ida
de
s
Año
Vehículos por cada 1000 habitantes en
Santa Cruz de la SierraNúmero de Unidades, Años 2000 - 2008
Proyecto de Grado
1000 habitantes, se observa que la proporci
significa que cada vez más personas poseen vehículo.
A este incremento significativo del parque automotor (cuadruplicación del
número de vehículos desde el año 1999 hasta el año 2007) corresponde el
aumento importante de las
calidad del Aire.
A.
La gran cantidad de motorizados existentes en la ciudad, produce un colapso
de la actual
Municipal, el des
congestionamientos en las principales vías de circulación de la ciudad.
Entre las principales vías de circulación en relación al número de vehículos
se han identificado para determinar las emisiones de e
modelo de estudio de la dispersión de contaminantes.
Proyecto de Grado
1000 habitantes, se observa que la proporci
significa que cada vez más personas poseen vehículo.
A este incremento significativo del parque automotor (cuadruplicación del
número de vehículos desde el año 1999 hasta el año 2007) corresponde el
aumento importante de las
calidad del Aire.
A. TRÁFICO EN LA
La gran cantidad de motorizados existentes en la ciudad, produce un colapso
de la actual
Municipal, el des
congestionamientos en las principales vías de circulación de la ciudad.
Entre las principales vías de circulación en relación al número de vehículos
se han identificado para determinar las emisiones de e
modelo de estudio de la dispersión de contaminantes.
Ilustración
Fuente: Proyecto Aire Limpio
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
1000 habitantes, se observa que la proporci
significa que cada vez más personas poseen vehículo.
A este incremento significativo del parque automotor (cuadruplicación del
número de vehículos desde el año 1999 hasta el año 2007) corresponde el
aumento importante de las
calidad del Aire.
RÁFICO EN LA
La gran cantidad de motorizados existentes en la ciudad, produce un colapso
de la actual infraestructura urbana. Según
Municipal, el descontrol en el número de vehículos genera diariamente
congestionamientos en las principales vías de circulación de la ciudad.
Entre las principales vías de circulación en relación al número de vehículos
se han identificado para determinar las emisiones de e
modelo de estudio de la dispersión de contaminantes.
Ilustración 3.
Fuente: Proyecto Aire Limpio
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
1000 habitantes, se observa que la proporci
significa que cada vez más personas poseen vehículo.
A este incremento significativo del parque automotor (cuadruplicación del
número de vehículos desde el año 1999 hasta el año 2007) corresponde el
aumento importante de las emisiones, con el consiguiente deterioro de la
RÁFICO EN LA CIUDAD.
La gran cantidad de motorizados existentes en la ciudad, produce un colapso
infraestructura urbana. Según
control en el número de vehículos genera diariamente
congestionamientos en las principales vías de circulación de la ciudad.
Entre las principales vías de circulación en relación al número de vehículos
se han identificado para determinar las emisiones de e
modelo de estudio de la dispersión de contaminantes.
.4 – Principales Vías, según el número de vehículos
Fuente: Proyecto Aire Limpio 114
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
1000 habitantes, se observa que la proporci
significa que cada vez más personas poseen vehículo.
A este incremento significativo del parque automotor (cuadruplicación del
número de vehículos desde el año 1999 hasta el año 2007) corresponde el
emisiones, con el consiguiente deterioro de la
La gran cantidad de motorizados existentes en la ciudad, produce un colapso
infraestructura urbana. Según
control en el número de vehículos genera diariamente
congestionamientos en las principales vías de circulación de la ciudad.
Entre las principales vías de circulación en relación al número de vehículos
se han identificado para determinar las emisiones de e
modelo de estudio de la dispersión de contaminantes.
Principales Vías, según el número de vehículos
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
1000 habitantes, se observa que la proporción se ha incrementado, lo que
significa que cada vez más personas poseen vehículo.
A este incremento significativo del parque automotor (cuadruplicación del
número de vehículos desde el año 1999 hasta el año 2007) corresponde el
emisiones, con el consiguiente deterioro de la
La gran cantidad de motorizados existentes en la ciudad, produce un colapso
infraestructura urbana. Según autoridades del propio Gobierno
control en el número de vehículos genera diariamente
congestionamientos en las principales vías de circulación de la ciudad.
Entre las principales vías de circulación en relación al número de vehículos
se han identificado para determinar las emisiones de e
modelo de estudio de la dispersión de contaminantes.
Principales Vías, según el número de vehículos
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
ón se ha incrementado, lo que
significa que cada vez más personas poseen vehículo.
A este incremento significativo del parque automotor (cuadruplicación del
número de vehículos desde el año 1999 hasta el año 2007) corresponde el
emisiones, con el consiguiente deterioro de la
La gran cantidad de motorizados existentes en la ciudad, produce un colapso
autoridades del propio Gobierno
control en el número de vehículos genera diariamente
congestionamientos en las principales vías de circulación de la ciudad.
Entre las principales vías de circulación en relación al número de vehículos
se han identificado para determinar las emisiones de estas fuentes en el
Principales Vías, según el número de vehículos
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
ón se ha incrementado, lo que
A este incremento significativo del parque automotor (cuadruplicación del
número de vehículos desde el año 1999 hasta el año 2007) corresponde el
emisiones, con el consiguiente deterioro de la
La gran cantidad de motorizados existentes en la ciudad, produce un colapso
autoridades del propio Gobierno
control en el número de vehículos genera diariamente
congestionamientos en las principales vías de circulación de la ciudad.
Entre las principales vías de circulación en relación al número de vehículos
stas fuentes en el
Principales Vías, según el número de vehículos
Emisiones
69
ón se ha incrementado, lo que
A este incremento significativo del parque automotor (cuadruplicación del
número de vehículos desde el año 1999 hasta el año 2007) corresponde el
emisiones, con el consiguiente deterioro de la
La gran cantidad de motorizados existentes en la ciudad, produce un colapso
autoridades del propio Gobierno
control en el número de vehículos genera diariamente
Entre las principales vías de circulación en relación al número de vehículos
stas fuentes en el
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 70
B. SEMANAS DE AIRE LIMPIO
Una fuente importante para determinar el grado de contaminación de los
vehículos son los estudios efectuados por el proyecto Aire Limpio, en sus
semanas de Aire Limpio, con un trabajo continuo de 10 años.
Algunas de las conclusiones que se pueden rescatar son:
Los vehículos de Santa Cruz de la Sierra tienen una tasa de reprobación de
60% para motores a Diesel y 21% para motores a Gas Natural Vehicular y
26% para vehículos a Gasolina.115 Lo que significa que aproximadamente
este porcentaje de vehículos emite cantidades de contaminante mayores a
los normados y por lo tanto habrá que tener en cuenta al momento de
realizar la estimación de sus emisiones.
C. ESTIMACIÓN DE LAS EMISIONES DEL PARQUE AUTOMOTOR
Para determinar las emisiones del parque automotor, se utilizó el método de
los factores de emisión.
Se utilizaron los factores de emisión del “International Vehicle Emissions
Model”, por ser el modelo recomendado por el Ing. Marcelo Gorritty.116
En este modelo los factores de emisión vehicular se dividen en 2, las
emisiones en ruta, las cuales están en gramos de contaminante por km
recorrido y las emisiones por encendido del vehículo, que están en gramos
de contaminante por partida. Estos factores de emisión también contemplan
otras variables que no fueron consideradas, como: tecnología de combustión,
antigüedad del vehículo, sistema del tubo de escape, y otras.
Dadas las informaciones disponibles, se utilizó únicamente la diferenciación
entre factores de emisión de vehículos según su tipo de combustible, tanto
para emisiones en ruta como emisiones en partida. A continuación se
presentan las tablas de los factores de emisión utilizados en la estimación de
las emisiones para el presente estudio.
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 71
Tabla 3.3 – Factores de Emisión de Fuentes Móviles
Fuente: International Vehicle Emisions Model 117
Utilizando como el número de vehículos por año de cada tipo de combustible
(gasolina, diesel y gas natural) y un promedio de 20000 km recorridos al año
por vehículo, se calcularon los kilómetros recorridos por la flota vehicular de
cada combustible en Santa Cruz de la Sierra. Del mismo modo, considerando
2000 partidas por vehículo al año, se calculó el número de partidas.
Multiplicando el factor de emisión de ruta por la cantidad de km recorridos y
el factor de emisión en encendido por las partidas realizadas, se determinó la
cantidad de contaminantes emitidas por la flota vehicular. A continuación, se
presenta la tabla resumen de las cantidades de contaminante emitidos, del
año 2004 al año 2008.
Tabla 3.4 – Emisiones del Parque Vehicular de Santa Cruz
Fuente: Elaboración Propia
Posteriormente, para la realización del modelo de dispersión de
contaminantes, se distribuyó geográficamente a estas emisiones, de acuerdo
a la densidad de tráfico en cada área delimitada.
Factores de Emisión promedio de ruta g/km
Combustible COV CO NO X PM 10 CO 2
Gasolina 1,181760425 11,04199749 1,118376124 0,010838518 241,9740954Diesel 0,269301284 0,675586713 0,729215016 0,082689951 244,7719619Gas Natural 0,144240375 7,759650663 0,986701707 0,003983562 234,6470829
Factores de Emisión promedio de encendido g/encendido
Combustible COV CO NO X PM 10 CO 2
Gasolina 2,661805399 28,94215445 1,179824967 0,054192589 35,82696507Diesel 0,853014797 3,991314047 0,102903215 0,264607845 57,61261071Gas Natural 1,132226992 23,29137456 1,050852066 0,019917808 32,22880131
2004 2005 2006 2007 2008
COV 2.467 2.694 2.923 3.678 3.931
CO 21.879 23.958 26.127 33.415 39.634
NO X 2.459 2.673 2.876 3.553 4.288
PM 10 112 120 124 137 154
CO 2 571.581 618.997 661.010 800.209 969.960
Totales en Tn/Año
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 72
3.3.2 FUENTES FIJAS (PUNTUALES)
Para establecer las fuentes fijas de la ciudad, se consultó a los registros de
las industrias, de manera de recabar información como ser:
Su localidad, la actividad industrial que desarrolla, el volumen de producción,
materia prima e insumos utilizados y capacidad instalada.
Existen registradas 235 industrias de la ciudad de Santa Cruz según la
Cámara Nacional de Industrias118 y existen 581 actividades manufactureras
con Registro Ambiental en la Dirección de Medio Ambiente del Gobierno
Municipal.
Ilustración 3.5 – Ubicación de las principales indu strias en la ciudad de Santa Cruz
Fuente: Cámara Nacional de Industrias Gráfico: Ela boración Propia
De acuerdo al mapa, las principales industrias contaminantes se encuentran
al este y sur de la ciudad.
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 73
A. ESTIMACIÓN DE EMISIONES DE FUENTES FIJAS
Para la estimación de las fuentes fijas se utilizó la metodología de factores de
emisión. Éstos fueron obtenidos del trabajo de Inventario de Emisiones para
la ciudad de La Paz.119.
Primero se clasificó a las industrias que poseen Registro Ambiental Industrial
(RAI) de la ciudad en 7 categorías según su actividad y código CAEB.
Tabla 3.5 - Cantidad de Industrias según rubro
Fuente: RAI de la Dirección de Medio Ambiente GMSC 120
A continuación, el gráfico muestra el porcentaje de industrias de cada rubro.
Gráfico 3.7 – Clasificación de las industrias en Sa nta Cruz según rubro
Fuente: RAI de la Dirección de Medio Ambiente GMSC 121 Gráfico: Elaboración Propia
Los factores de emisión que se utilizaron son los siguientes:
Clase de Industria Cantidad Porcentaje
Alimentos 145 25%
Textiles 64 11%
Madera 124 21%
Papel 19 3%
Química 56 10%
No Metálica 44 8%
Metalica 129 22%
TOTAL 581 100%
145
25%
64
11%
124
21%19
3%
56
10%
44
8%
129
22%
Tipo de Industria en Santa Cruz
Alimentos
Textiles
Madera
Papel
Química
No Metálica
Metalica
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 74
Tabla 3.6 – Factores de Emisión de Industrias por R ubro
Fuente: Inventario de Emisiones de la Ciudad de La Paz122
Se calcularon las emisiones para las industrias de Santa Cruz de la Sierra
utilizando el número de industrias por rubro y el factor de emisión asociado al
rubro, obteniéndose los siguientes resultados:
Tabla 3.7 – Emisiones Anuales Totales en Industrias por Rubro (Año 2008)
Fuente: Elaboración Propia
Utilizando los datos del INE123 del volumen de producción por rubro para los
años entre el 2004 y el 2008, se estimaron las emisiones totales para cada
uno de los años en ese periodo.
Ilustración 3.6 – Emisiones Industriales por Año (d el 2004 al 2008)
Fuente: Elaboración Propia
COV CO NO X PM 10 CO 2
tn/(año.ind) tn/(año.ind) tn/(año.ind) tn/(año.ind) tn/(año.ind)
Alimentos 0,243 0,065 0,171 7,883 193,250
Textiles 5,287 0,140 0,199 0,015192 222,865
Madera 0,752 0,000556 0,002778 0,001111 3,281
Papel 2,129 0,000145 0,000290 0,001449 0,349
Química 2,848 0,001250 0,004375 0,002083 4,595
No Metálica 3,312 3,598 0,700 0,768 188,500
Metalica 0,230 0,002439 0,005610 0,000488 7,146
COV CO NO X PM 10 CO 2
tn/año tn/año tn/año tn/año tn/año
Alimentos 35,303 9,465 24,751 1143,083 28021
Textiles 338,338 8,972 12,714 0,972 14263
Madera 93,207 0,069 0,344 0,138 407
Papel 40,451 0,003 0,006 0,028 6,62
Química 159,483 0,070 0,245 0,117 257
No Metálica 145,713 158,327 30,800 33,807 8294
Metalica 29,670 0,315 0,724 0,063 922
TOTAL 842 177 70 1178 52171
2004 2005 2006 2007 2008
COV 702 743 802 931 842
CO 112 122 133 152 177
NO X49 53 58 67 70
PM 10729 873 1.046 1.167 1.178
CO 239.150 42.394 46.612 53.985 52.171
Emisiones
Totales
(tn/año)
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 75
Los resultados estiman que al año 2008, se han emitido 842 tn de COV, 177
tn de CO, 70 tn de NOx, 1178 tn de PM10, y 52171 tn de CO2.
Posteriormente, para la realización del modelo de dispersión de
contaminantes, se distribuyó geográficamente a estas emisiones, de acuerdo
a la ubicación de las industrias en cada área delimitada.
Es importante reconocer que 145 (25% del total) de estas industrias se
encuentran en el parque industrial, razón por la que esta zona es la que
concentra la mayor parte de las emisiones de fuentes fijas de la ciudad.
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 76
3.3.3 FUENTES DE EMISIÓN COMBINADAS (ÁREA)
Entre las fuentes que corresponden a este tipo se tienen:
A. INCENDIOS FORESTALES
Durante varios años, la época de sequía ha sido caracterizada por valores
elevados de contaminantes en el aire de la ciudad. A pesar de que la gran
mayoría de las quemas ocurren fuera del radio urbano, la dispersión se
encarga de transportarlos por toda el área del departamento, afectando
también al área de Santa Cruz de la Sierra.
Conscientes del gran problema ambiental y de seguridad que los incendios
forestales incontrolados representan, el Gobierno Departamental de Santa
Cruz ha creado a través de su Dirección de Manejo de Recursos Naturales,
el SATIF, o sistema de Alerta Temprana de Incendios Forestales, los cuales
monitorean los incendios en el departamento a través de imágenes
satelitales, reportes de guardias forestales, agrónomos, lugareños. Luego del
trabajo de introducción de datos al sistema, éstos están disponibles en
Internet.
Los datos recabados con el fin de determinar la relación entre los episodios
de alta contaminación en la ciudad y las quemas son la fecha y ubicación de
los focos de incendio, de manera que se pueda establecer la influencia
geográfica de los focos de incendio ubicados en diferentes áreas del
departamento.
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 77
Ilustración 3.7 – Focos de Incendios Forestales Año 2006, Mes de Agosto
Fuente: SATIF
Municipios de mayor riesgo de incendios forestales:124
Zona I.– Ascensión de Guarayos, Urubichá y El Puente en la provincia
Guarayos; San Julián y Cuatro Cañadas en Ñuflo de Chávez.
Zona II. San Ignacio, San Miguel y San Rafael en la provincia Velasco;
Concepción y San Javier en Ñuflo de Chávez.
Zona III. San Matías en Ángel Sandoval
Zona IV. San José y Roboré en Chiquitos; El Carmen, Puerto Suárez y
Puerto Quijarro en Germán Busch
Zona V Santa Rosa en la provincia Sara; San Carlos y San Juan en la
provincia Ichilo.
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 78
Zona VI. Provincias Cordillera, Florida, Vallegrande y Caballero.
Los datos recabados abarcan el periodo desde el año 2005 hasta el mes de
octubre del 2008.
a) FOCOS DE INCENDIO POR PERIODO
A continuación se presenta el gráfico comparativo de focos de incendio
anuales.
Gráfico 3.8 – Focos de Incendio en Santa Cruz por m es y año
Fuente: SATIF Gráfico: Elaboración Propia
Es notable el incremento de incendios a lo largo de los años, pero también
hubo una disminución del número de incendios hacia el año 2008.
b) FOCOS DE INCENDIO POR ZONAS
El siguiente gráfico muestra la distribución geográfica de los focos de
incendio en el departamento de Santa Cruz. Presenta datos desde el año
2005 hasta el año 2008.
0100020003000400050006000700080009000
Focos de Incendio en el
Departamento de Santa Cruz
2008
2007
2006
2005
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 79
Gráfico 3.9 – Focos de Incendio en Santa Cruz por P rovincias
Fuente: SATIF Gráfico Elaboración Propia
Las provincias con más quemas son Velasco, Ñuflo de Chávez y Chiquitos,
las cuales quedan al Noreste de la ciudad de Santa Cruz. Combinadas,
forman más del 60% de los focos de incendio del departamento. Las
provincias hacia el Norte y Noroeste de la ciudad tienen un número mucho
menor de focos de incendio, al igual que provincia Andrés Ibáñez.
23
219
272
584
952
966
1896
2292
3013
3454
4285
5126
8450
8635
10515
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000
Manuel Maria Caballero
Florida
Vallegrande
Warnes
Andres Ibañez
Obispo Santisteban
Sara
Ichilo
Cordillera
German Busch
Guarayos
Angel Sandoval
Chiquitos
Ñuflo de Chavez
Velasco
Focos de Incendio en el
Departamento de Santa Cruz
(desde el año 2005 hasta el año 2008)
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 80
c) ESTIMACIÓN DE LAS EMISIONES PRODUCIDAS POR INCENDIOS
FORESTALES .
Las condiciones que actúan sobre el fuego de biomasa y sus emisiones
están altamente influenciadas por factores del ambiente en el que se
desarrolla. El clima local, con su humedad, la temperatura, las
precipitaciones y el viento son importantes para el desarrollo de un tipo de
vegetación en la zona y en el inicio y evolución del incendio.
Después de la ignición, aparecen las llamas, las cuales consumen la materia
orgánica a altas temperaturas, produciendo óxidos de nitrógeno
hidrocarburos y partículas. Una vez ha pasado esta etapa, aparecen las
brasas, las cuales queman en oxidación incompleta, produciendo CO y más
partículas. Factores como el tipo de biomasa y su cantidad de agua
determinan cuál etapa es más significante, lo que define la cantidad de CO y
CO2 emitidos.
Hay estudios125 que estiman que se emiten unos 1700 g[CO2]/kg[biomasa
quemada] and 60 g[CO]/kg[biomasa quemada en pastos, mientras que en
bosques se estima un promedio de 1600 g[CO2]/kg[biomasa quemada] Y 125
g[CO]/kg[biomasa quemada].
Utilizando valores como la cantidad de biomasa (kg/m2), el factor de
combustión (qué porcentaje de la biomasa se quema), el área quemada y los
factores de emisión anteriormente determinados de acuerdo al tipo de
vegetación, es posible determinar las emisiones.126
A continuación se coloca un factor de emisión aproximado.
Tabla 3.8 – Factores de Emisión Para Incendios Fore stales
NO2 CO PM10
Incendios Forestales tn/hectárea 0,166 4,66 0,324 Fuente: The UK Emission Factor Database 127
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 81
Es importante recordar que estas emisiones son generadas casi en su
totalidad en las afueras de la ciudad. La estimación de estas emisiones
permite determinar la cantidad de contaminantes que se transporta hacia la
ciudad.
Partiendo de los reportes mensuales de área quemada en el departamento
de Santa Cruz del Servicio de Alerta Temprana de Incendios Forestales
(SATIF) de la Prefectura del Departamento de Santa Cruz,128 es posible
estimar las emisiones anuales de la quema forestal.
Tabla 3.9 – Emisiones Anuales, Incendios Forestales del Departamento de Santa Cruz
Fuente: SATIF Tabla: Elaboración Propia
Esto significa que el año 2008 por ejemplo, se han emitido aproximadamente
135 gigagramos (Gg) de NO2, 3 790 Gg de CO y 263 542 Gg de PM10.
d) TRANSPORTE DE EMISIONES DE INCENDIOS FORESTALES
De acuerdo a los datos de focos de incendio del Sistema de Alerta Temprana
de Incendios Forestales (SATIF) de la Prefectura del departamento de Santa
Cruz, la gran mayoría de los incendios forestales no se produce en la
provincia de Andrés Ibáñez, donde se encuentra ubicada la ciudad de Santa
Cruz de la Sierra.
Estudios como el de Kaufman, Y (1995) citado en S. R. Freitas et al
(2003),129 indican que las partículas de Material Particulado de la fracción
fina permanecen en la atmósfera por una semana. Esto permite que los
contaminantes viajen a través de kilómetros y ocasionen problemas de
contaminación en lugares alejados de sus fuentes de emisión.
AñoFocos de
Incendio
Superficie
Quemadatn de NO 2 tn de CO tn de PM 10
2005 8769 798000 132.468 3.718.680 258.552
2006 9841 984100 163.361 4.585.906 318.848
2007 18622 1489800 247.307 6.942.468 482.695
2008 13559 813400 135.024 3.790.444 263.542
Proyecto de Grado
Durante la estación seca, la mayor parte del área quemada se encuentra
alejada de la ciudad, la cual es transportada desde las fuentes de emisión,
hacia la ciudad, agravando el problema de contaminación local.
La determinación de los mecanismos de tr
generados por los incendios forestales es de especial importancia, ya que
permite establecer cuáles son las fuentes que producen un mayor impacto en
la Contaminación Atmosférica de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Al
identifi
realizar pronósticos acerca del
ciudad
Estudios realizados en América del Sur, describen algunos mecanism
importantes para el transporte de los contaminantes generados por los
incendios forestales.
Im
cubiertas con humo de aproximadamente 5 millones de km
Proyecto de Grado
Durante la estación seca, la mayor parte del área quemada se encuentra
alejada de la ciudad, la cual es transportada desde las fuentes de emisión,
hacia la ciudad, agravando el problema de contaminación local.
La determinación de los mecanismos de tr
generados por los incendios forestales es de especial importancia, ya que
permite establecer cuáles son las fuentes que producen un mayor impacto en
la Contaminación Atmosférica de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Al
identificar las z
realizar pronósticos acerca del
ciudad y establecer medidas de prevención.
Estudios realizados en América del Sur, describen algunos mecanism
importantes para el transporte de los contaminantes generados por los
incendios forestales.
Imágenes de
cubiertas con humo de aproximadamente 5 millones de km
Ilustración
Fuente: INPE
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Durante la estación seca, la mayor parte del área quemada se encuentra
alejada de la ciudad, la cual es transportada desde las fuentes de emisión,
hacia la ciudad, agravando el problema de contaminación local.
La determinación de los mecanismos de tr
generados por los incendios forestales es de especial importancia, ya que
permite establecer cuáles son las fuentes que producen un mayor impacto en
la Contaminación Atmosférica de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Al
car las zonas que originan las emisiones y cuantificarlas,
realizar pronósticos acerca del
y establecer medidas de prevención.
Estudios realizados en América del Sur, describen algunos mecanism
importantes para el transporte de los contaminantes generados por los
incendios forestales.
de espectro visible del satélite
cubiertas con humo de aproximadamente 5 millones de km
Ilustración 3
Fuente: INPE 131
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Durante la estación seca, la mayor parte del área quemada se encuentra
alejada de la ciudad, la cual es transportada desde las fuentes de emisión,
hacia la ciudad, agravando el problema de contaminación local.
La determinación de los mecanismos de tr
generados por los incendios forestales es de especial importancia, ya que
permite establecer cuáles son las fuentes que producen un mayor impacto en
la Contaminación Atmosférica de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Al
onas que originan las emisiones y cuantificarlas,
realizar pronósticos acerca del la cantidad de contaminante que llegará a la
y establecer medidas de prevención.
Estudios realizados en América del Sur, describen algunos mecanism
importantes para el transporte de los contaminantes generados por los
espectro visible del satélite
cubiertas con humo de aproximadamente 5 millones de km
3.8 – Imágenes Satelitales usadas para el monitoreo
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Durante la estación seca, la mayor parte del área quemada se encuentra
alejada de la ciudad, la cual es transportada desde las fuentes de emisión,
hacia la ciudad, agravando el problema de contaminación local.
La determinación de los mecanismos de tr
generados por los incendios forestales es de especial importancia, ya que
permite establecer cuáles son las fuentes que producen un mayor impacto en
la Contaminación Atmosférica de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Al
onas que originan las emisiones y cuantificarlas,
la cantidad de contaminante que llegará a la
y establecer medidas de prevención.
Estudios realizados en América del Sur, describen algunos mecanism
importantes para el transporte de los contaminantes generados por los
espectro visible del satélite GOES
cubiertas con humo de aproximadamente 5 millones de km
Imágenes Satelitales usadas para el monitoreo
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Durante la estación seca, la mayor parte del área quemada se encuentra
alejada de la ciudad, la cual es transportada desde las fuentes de emisión,
hacia la ciudad, agravando el problema de contaminación local.
La determinación de los mecanismos de transporte de contaminantes
generados por los incendios forestales es de especial importancia, ya que
permite establecer cuáles son las fuentes que producen un mayor impacto en
la Contaminación Atmosférica de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Al
onas que originan las emisiones y cuantificarlas,
la cantidad de contaminante que llegará a la
y establecer medidas de prevención.
Estudios realizados en América del Sur, describen algunos mecanism
importantes para el transporte de los contaminantes generados por los
GOES-8 permiten observar
cubiertas con humo de aproximadamente 5 millones de km
Imágenes Satelitales usadas para el monitoreo
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Durante la estación seca, la mayor parte del área quemada se encuentra
alejada de la ciudad, la cual es transportada desde las fuentes de emisión,
hacia la ciudad, agravando el problema de contaminación local.
ansporte de contaminantes
generados por los incendios forestales es de especial importancia, ya que
permite establecer cuáles son las fuentes que producen un mayor impacto en
la Contaminación Atmosférica de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Al
onas que originan las emisiones y cuantificarlas,
la cantidad de contaminante que llegará a la
Estudios realizados en América del Sur, describen algunos mecanism
importantes para el transporte de los contaminantes generados por los
8 permiten observar
cubiertas con humo de aproximadamente 5 millones de km2 130
Imágenes Satelitales usadas para el monitoreo
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Durante la estación seca, la mayor parte del área quemada se encuentra
alejada de la ciudad, la cual es transportada desde las fuentes de emisión,
ansporte de contaminantes
generados por los incendios forestales es de especial importancia, ya que
permite establecer cuáles son las fuentes que producen un mayor impacto en
la Contaminación Atmosférica de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Al
onas que originan las emisiones y cuantificarlas, es posible
la cantidad de contaminante que llegará a la
Estudios realizados en América del Sur, describen algunos mecanismos
importantes para el transporte de los contaminantes generados por los
8 permiten observar áreas
Imágenes Satelitales usadas para el monitoreo
Emisiones
82
Durante la estación seca, la mayor parte del área quemada se encuentra
alejada de la ciudad, la cual es transportada desde las fuentes de emisión,
ansporte de contaminantes
generados por los incendios forestales es de especial importancia, ya que
permite establecer cuáles son las fuentes que producen un mayor impacto en
la Contaminación Atmosférica de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Al
es posible
la cantidad de contaminante que llegará a la
os
importantes para el transporte de los contaminantes generados por los
áreas
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 83
En la ilustración se observa una imagen satelital de septiembre del 2008
creado por imágenes infrarrojas y otro de espectro visible. La cubierta de
nubes es bastante densa, pero también se pueden observar hacia el centro
del continente áreas cubiertas por una densa capa de aerosol, proveniente
de las quemas forestales.
Para la determinación de cómo se dispersan estos contaminantes, se han
desarrollado varios estudios y modelos, los cuales utilizan la información
satelital, sensores remotos, predicciones meteorológicas para predecir cómo
serán transportados los contaminantes. Algunos modelos aplicados a los
incendios forestales de Sudamérica son los siguientes:
Global-Regional Atmospheric Chemistry Event Simulator (GRACES), un
modelo conceptual que relaciona las emisiones forestales e interacciones
químicas y explica la existencia de altas concentraciones de monóxido de
carbono (CO), en áreas remotas del Océano Pacífico.
MOZART (Model of Ozone And Related Tracers) permite similar la
distribución tridimensional de compuestos químicos en la atmósfera.
Georgia Tech/Goddard Global Ozone Chemistry Aerosol Radiation and
Transport (GOCART), es un modelo de transporte de contaminantes global,
que muestra el ciclo de los óxidos de azufre a nivel mundial.
CATT-BRAMS (Coupled Aerosol and Tracer Transport model to the Brazilian
developments on the Regional Atmospheric Modelling System).
Implementado en 2003, este modelo describe el transporte del monóxido de
carbono y de material Particulado PM2.5. Éstos contaminantes están
asociados a la quema de bosques tropicales, pastos. Para el cálculo de este
modelo, los datos de quemas son parametrizados e introducidos al modelo.
Proyecto de Grado
Ilustración
Se observa en la ilustración anterior que los puntos más urbanizados
presentan una mayor concentración d
zonas agrícolas,
forestales.
Para la determinación de la influencia de qué áreas generan las emisiones
de Material Particulado,
de Santa Cruz de la Sierra,
mecanismos de transporte de contaminantes generados por la quema de
biomasa en América del Sur.
Proyecto de Grado
Ilustración 3
Fuente: CATT
Se observa en la ilustración anterior que los puntos más urbanizados
presentan una mayor concentración d
zonas agrícolas,
forestales.
Para la determinación de la influencia de qué áreas generan las emisiones
de Material Particulado,
de Santa Cruz de la Sierra,
mecanismos de transporte de contaminantes generados por la quema de
biomasa en América del Sur.
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
3.9 – Modelación de transporte de CO del 7/03/2009
Fuente: CATT -BRAMS -
Se observa en la ilustración anterior que los puntos más urbanizados
presentan una mayor concentración d
zonas agrícolas, presentan altas concentraciones, debido a los incendios
Para la determinación de la influencia de qué áreas generan las emisiones
de Material Particulado,
de Santa Cruz de la Sierra,
mecanismos de transporte de contaminantes generados por la quema de
biomasa en América del Sur.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Modelación de transporte de CO del 7/03/2009
CPTEC/INPE
Se observa en la ilustración anterior que los puntos más urbanizados
presentan una mayor concentración d
presentan altas concentraciones, debido a los incendios
Para la determinación de la influencia de qué áreas generan las emisiones
de Material Particulado, CO, O3
de Santa Cruz de la Sierra, se han consultado trabajos que explican los
mecanismos de transporte de contaminantes generados por la quema de
biomasa en América del Sur.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Modelación de transporte de CO del 7/03/2009
CPTEC/INPE132
Se observa en la ilustración anterior que los puntos más urbanizados
presentan una mayor concentración de contaminación, pero también las
presentan altas concentraciones, debido a los incendios
Para la determinación de la influencia de qué áreas generan las emisiones
y NO2 que so
se han consultado trabajos que explican los
mecanismos de transporte de contaminantes generados por la quema de
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Modelación de transporte de CO del 7/03/2009
Se observa en la ilustración anterior que los puntos más urbanizados
e contaminación, pero también las
presentan altas concentraciones, debido a los incendios
Para la determinación de la influencia de qué áreas generan las emisiones
que son transportadas has
se han consultado trabajos que explican los
mecanismos de transporte de contaminantes generados por la quema de
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Modelación de transporte de CO del 7/03/2009
Se observa en la ilustración anterior que los puntos más urbanizados
e contaminación, pero también las
presentan altas concentraciones, debido a los incendios
Para la determinación de la influencia de qué áreas generan las emisiones
n transportadas has
se han consultado trabajos que explican los
mecanismos de transporte de contaminantes generados por la quema de
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Se observa en la ilustración anterior que los puntos más urbanizados
e contaminación, pero también las
presentan altas concentraciones, debido a los incendios
Para la determinación de la influencia de qué áreas generan las emisiones
n transportadas hasta la ciudad
se han consultado trabajos que explican los
mecanismos de transporte de contaminantes generados por la quema de
Emisiones
84
Se observa en la ilustración anterior que los puntos más urbanizados
e contaminación, pero también las
presentan altas concentraciones, debido a los incendios
Para la determinación de la influencia de qué áreas generan las emisiones
ta la ciudad
se han consultado trabajos que explican los
mecanismos de transporte de contaminantes generados por la quema de
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 85
Ilustración 3.10 – Vientos zonales preponderantes e n América del Sur
Fuente: INPE 133
Esta ilustración representa los vientos preponderantes en cada región del
continente, expresados como vector representan la dirección principal del
movimiento de las masas de aire en esa zona.
En la zona de Bolivia, estos vientos forman un sistema, bastante influenciado
por la orografía de los Andes, teniendo una dirección Noroeste en la zona del
departamento de Santa Cruz.
Velocidad del viento en m
/s
Velocidad del viento en m
/s
Velocidad del viento en m
/s
Proyecto de Grado
También es importante mencionar que hacia el norte del departamen
Santa Cruz, los vientos provienen del este, por al otro lado de la frontera con
Brasil razón por la cual los focos de incendio de esa región también
contribuyen a elevar la concentración de contaminantes de la ciudad de
Santa Cruz de la Sierra.
Ilust
En la ilustración anterior se muestra la mezcla y la dispersi
día 25
norte de Beni; después de 3 días son transportados hacia el sur del
continente, incrementando los valores registrados hasta 0,3 ppm en la zona
este y sur
del Beni
contaminación a través de más de 1000 km.
Proyecto de Grado
También es importante mencionar que hacia el norte del departamen
Santa Cruz, los vientos provienen del este, por al otro lado de la frontera con
Brasil razón por la cual los focos de incendio de esa región también
contribuyen a elevar la concentración de contaminantes de la ciudad de
Santa Cruz de la Sierra.
Ilust ración 3
Fuente: INPE
En la ilustración anterior se muestra la mezcla y la dispersi
día 25-08 al 28
norte de Beni; después de 3 días son transportados hacia el sur del
continente, incrementando los valores registrados hasta 0,3 ppm en la zona
este y sur
del Beni, lo cual m
contaminación a través de más de 1000 km.
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
También es importante mencionar que hacia el norte del departamen
Santa Cruz, los vientos provienen del este, por al otro lado de la frontera con
Brasil razón por la cual los focos de incendio de esa región también
contribuyen a elevar la concentración de contaminantes de la ciudad de
Santa Cruz de la Sierra.
3.11 – Pluma de dispersión regional de CO
Fuente: INPE 134
En la ilustración anterior se muestra la mezcla y la dispersi
08 al 28-08. Los valores del primer día, de has
norte de Beni; después de 3 días son transportados hacia el sur del
continente, incrementando los valores registrados hasta 0,3 ppm en la zona
del departamento de Santa Cruz
, lo cual muestra el transporte y dispersión de un episodio de
contaminación a través de más de 1000 km.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
También es importante mencionar que hacia el norte del departamen
Santa Cruz, los vientos provienen del este, por al otro lado de la frontera con
Brasil razón por la cual los focos de incendio de esa región también
contribuyen a elevar la concentración de contaminantes de la ciudad de
Santa Cruz de la Sierra.
Pluma de dispersión regional de CO
En la ilustración anterior se muestra la mezcla y la dispersi
08. Los valores del primer día, de has
norte de Beni; después de 3 días son transportados hacia el sur del
continente, incrementando los valores registrados hasta 0,3 ppm en la zona
del departamento de Santa Cruz
uestra el transporte y dispersión de un episodio de
contaminación a través de más de 1000 km.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
También es importante mencionar que hacia el norte del departamen
Santa Cruz, los vientos provienen del este, por al otro lado de la frontera con
Brasil razón por la cual los focos de incendio de esa región también
contribuyen a elevar la concentración de contaminantes de la ciudad de
Pluma de dispersión regional de CO
En la ilustración anterior se muestra la mezcla y la dispersi
08. Los valores del primer día, de has
norte de Beni; después de 3 días son transportados hacia el sur del
continente, incrementando los valores registrados hasta 0,3 ppm en la zona
del departamento de Santa Cruz
uestra el transporte y dispersión de un episodio de
contaminación a través de más de 1000 km.
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
También es importante mencionar que hacia el norte del departamen
Santa Cruz, los vientos provienen del este, por al otro lado de la frontera con
Brasil razón por la cual los focos de incendio de esa región también
contribuyen a elevar la concentración de contaminantes de la ciudad de
Pluma de dispersión regional de CO
En la ilustración anterior se muestra la mezcla y la dispersi
08. Los valores del primer día, de has
norte de Beni; después de 3 días son transportados hacia el sur del
continente, incrementando los valores registrados hasta 0,3 ppm en la zona
del departamento de Santa Cruz y el occidente del departamento
uestra el transporte y dispersión de un episodio de
contaminación a través de más de 1000 km.
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
También es importante mencionar que hacia el norte del departamen
Santa Cruz, los vientos provienen del este, por al otro lado de la frontera con
Brasil razón por la cual los focos de incendio de esa región también
contribuyen a elevar la concentración de contaminantes de la ciudad de
En la ilustración anterior se muestra la mezcla y la dispersión de CO
08. Los valores del primer día, de hasta 0,6 ppm hacia el
norte de Beni; después de 3 días son transportados hacia el sur del
continente, incrementando los valores registrados hasta 0,3 ppm en la zona
y el occidente del departamento
uestra el transporte y dispersión de un episodio de
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
También es importante mencionar que hacia el norte del departamento de
Santa Cruz, los vientos provienen del este, por al otro lado de la frontera con
Brasil razón por la cual los focos de incendio de esa región también
contribuyen a elevar la concentración de contaminantes de la ciudad de
e CO desde el
ta 0,6 ppm hacia el
norte de Beni; después de 3 días son transportados hacia el sur del
continente, incrementando los valores registrados hasta 0,3 ppm en la zona
y el occidente del departamento
uestra el transporte y dispersión de un episodio de
Concentración de C
O en ´ppb
Emisiones
86
to de
Santa Cruz, los vientos provienen del este, por al otro lado de la frontera con
Brasil razón por la cual los focos de incendio de esa región también
contribuyen a elevar la concentración de contaminantes de la ciudad de
desde el
ta 0,6 ppm hacia el
norte de Beni; después de 3 días son transportados hacia el sur del
continente, incrementando los valores registrados hasta 0,3 ppm en la zona
y el occidente del departamento
uestra el transporte y dispersión de un episodio de
Concentración de C
O en ´ppb
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 87
Ilustración 3.12 – Pluma de dispersión regional de PM2.5
Fuente: INPE 135
Para el caso de Material Particulado PM2.5, el patrón de transporte es similar
al de CO. Los altos valores registrados satelitalmente en el norte de Bolivia,
debido a incendios en la Amazonía elevaron la concentración a valores de
180 µg/m3, mientras que en otras regiones, las concentraciones se
mantenían entre 20 y 40 µg/m3. Después de 3 días, los valores en la zona de
emisión variaban entre 20 y 160 µg/m3, mientras que en Bolivia, Paraguay y
Argentina se encontraban entre 60 y 80 µg/m3 y el sur de Brasil y Uruguay
entre 40 a 60 µg/m3. 136
Esto muestra claramente el transporte regional de los contaminantes
generados a lo largo de la trayectoria principal de los vientos, hacia el sur del
continente.
Por estas razones, el área que debe considerarse como de influencia, en la
cual los incendios forestales pueden influir en los niveles de contaminación
de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra es bastante amplia, puede
considerarse el noroeste, norte y noreste del departamento de Santa Cruz, el
departamento de Beni y Pando, y los estados del oeste de Brasil, Matto
Grosso, Rondonia, Acre y Amazonia, pero los de mayor influencia son los del
departamento de Santa Cruz, en especial los ubicados en las provincias
Colum
na de PM
2.5 en ´mg/m
2
Proyecto de Grado
Velasco, Ángel Sandóval, Chiquitos, Ñuflo de Chávez, Guarayos, Warnes,
Obispo Santistevan e
En la
pueden causar influencia en los niveles
Santa Cruz de la Sierra.
Proyecto de Grado
Velasco, Ángel Sandóval, Chiquitos, Ñuflo de Chávez, Guarayos, Warnes,
Obispo Santistevan e
Fuente: INPE
En la ilustración se observa el
pueden causar influencia en los niveles
Santa Cruz de la Sierra.
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Velasco, Ángel Sandóval, Chiquitos, Ñuflo de Chávez, Guarayos, Warnes,
Obispo Santistevan e
Ilustración
Fuente: INPE 137
ilustración se observa el
pueden causar influencia en los niveles
Santa Cruz de la Sierra.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Velasco, Ángel Sandóval, Chiquitos, Ñuflo de Chávez, Guarayos, Warnes,
Ichilo.
Ilustración 3.13 – Área de Influencia de Incendios Forestales
ilustración se observa el extensa
pueden causar influencia en los niveles
Santa Cruz de la Sierra.
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Velasco, Ángel Sandóval, Chiquitos, Ñuflo de Chávez, Guarayos, Warnes,
Área de Influencia de Incendios Forestales
extensa área donde los incendios forestales
pueden causar influencia en los niveles de contaminación de la ciudad de
Diagnóstico
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Velasco, Ángel Sandóval, Chiquitos, Ñuflo de Chávez, Guarayos, Warnes,
Área de Influencia de Incendios Forestales
área donde los incendios forestales
de contaminación de la ciudad de
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Velasco, Ángel Sandóval, Chiquitos, Ñuflo de Chávez, Guarayos, Warnes,
Área de Influencia de Incendios Forestales
área donde los incendios forestales
de contaminación de la ciudad de
de la Dispersión - Emisiones
Velasco, Ángel Sandóval, Chiquitos, Ñuflo de Chávez, Guarayos, Warnes,
Área de Influencia de Incendios Forestales
área donde los incendios forestales
de contaminación de la ciudad de
Emisiones
88
Velasco, Ángel Sandóval, Chiquitos, Ñuflo de Chávez, Guarayos, Warnes,
área donde los incendios forestales
de contaminación de la ciudad de
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 89
B. COMBUSTIÓN EN FUENTES ESTACIONARIAS
Estas fuentes corresponden a las generadas en Industrias pequeñas,
comercios, cuyas emisiones no son tan significantes como para identificarlas
individualmente como fuentes puntuales. Como ejemplo se pueden citar
Panaderías, Restaurantes, Hospitales, Colegios y otros.
C. FUENTES MÓVILES ESTACIONARIAS
La Terminal Bimodal de Autobuses y Ferrocarril se encuentra en el interior de
la ciudad de Santa Cruz de la Sierra. Aunque las emisiones móviles en ruta y
en en la partida de motor ya fueron estimadas, las emisiones de los
vehículos en espera no, y aunque no son muy significativas respecto al total
emitido por los vehículos, su concentración geográfica en la Estación de
Buses debe considerarse.
También deben ser estimadas las emisiones de las locomotoras de los
trenes, las cuales funcionan con combustible Diesel. Estas emisiones no
fueron consideradas por falta de factores de emisión adecuados al caso.
El Aeropuerto El Trompillo se encuentra dentro del radio urbano, con 125
operaciones diarias138 (despegues y aterrizajes) de aviones pequeños y
medianos. Estos valores de emisión fueron considerados utilizando una
estimación de emisiones promedio por despegue y aterrizaje, para aviones
pequeños y medianos.
D. USO DE SOLVENTES
Entre estas actividades, la emisión de contaminantes se relaciona al uso de
Pintura, como barnices y otros. También la limpieza, que emite sustancias
volátiles y al uso de productos para el Lavado en seco.
Para la estimación de estas emisiones fueron considerados el número de
habitantes de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra y se utilizaron los factores
de emisión aplicados en el inventario de emisiones de la ciudad de La Paz.139
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 90
E. FUENTES INDUSTRIALES LIGERAS Y COMERCIALES
Estas fuentes corresponden a las que emiten contaminantes no relacionadas
a la combustión, anteriormente ya consideradas. Son específicas de los
procesos llevados a cabo de acuerdo al rubro de actividades de la fuente.
A falta de información específica, se utilizaron factores de emisión
comparativos del inventario de emisiones de la ciudad de La Paz, en relación
al número de habitantes.
F. MANEJO Y TRATAMIENTO DE RESIDUOS
En la zona de estudio existen plantas de tratamiento de aguas residuales
(Saguapac) que generan contaminantes atmosféricos. El relleno sanitario
para los residuos sólidos se encuentra en los límites del municipio, algo
alejada de la zona de estudio, así que no se tomaron en cuenta sus
emisiones.
Para la estimación de las emisiones, se utilizó un factor de emisiones en
base al número de habitantes de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.
G. ALMACENAMIENTO Y TRANSPORTE DE DERIVADOS DEL PETRÓLE O
Las emisiones generadas por las actividades de Almacenamiento,
Distribución, y las Fugas asociadas con los combustibles derivados del
petróleo fueron consideradas utilizando factores de emisión correspondientes
al volumen de ventas de combustible en las estaciones de servicio de la
ciudad de Santa Cruz de la Sierra, con datos de la Superintendencia de
Hidrocarburos para el año 2008.140
H. FUENTES DE ÁREAS MISCELÁNEAS
Caminos pavimentados y no pavimentados, Animales, Personas, etc. Cuyas
emisiones fueron estimadas de acuerdo a factores de emisión comparativos
del inventario de emisiones de la ciudad de La Paz, en relación al número de
habitantes.
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 91
A continuación se presenta el cuadro que totaliza las emisiones de área
producidas en la ciudad de Santa Cruz. Las fuentes de área de los
alrededores de la ciudad (incendios forestales), no entran entre estos
cálculos.
Tabla 3.10 – Emisiones por fuentes de área en la ci udad de Santa Cruz
Fuente: Población: INE Factores de Emisión: Inventa rio de Emisiones de LPZ
Tabla: Elaboración Propia
3.3.4 CUANTIFICACIÓN DE LAS EMISIONES TOTALES
Una vez estimadas las emisiones de cada tipo de fuente, se calcularon los
valores totales.
Tabla 3.11 – Emisiones Totales de la ciudad de Sant a Cruz de la Sierra, Año 2008
Fuente: Elaboración Propia
2004 2005 2006 2007 2008
1.318.489,0 1.372.356,0 1.426.862,0 1.482.255,0 1.538.343,0
2004 2005 2006 2007 2008
COV 11,179213 14.739,7 15.341,9 15.951,2 16.570,4 17.197,5
CO 0,225109 296,8 308,9 321,2 333,7 346,3
NO X 0,191759 252,8 263,2 273,6 284,2 295,0
PM 10 1,916402 2.526,8 2.630,0 2.734,4 2.840,6 2.948,1
CO 2 207,557462 273.662,2 284.842,7 296.155,9 307.653,1 319.294,6
Población Estimada de la ciudad de
Santa Cruz de la Sierra
Años
Factores de Emisión
kg/(hab.año)Contaminante
Años
COV CO NO X PM 10 CO 2
Fuentes Fijas
(Industrias)842 177 70 1.178 52.171
Fuentes Móviles
(Automotores)3.931 39.634 4.288 154 969.960
Fuentes de Área
(Otras)2.948 346 295 17.197 319.295
Total Ciudad de
Santa Cruz7.721 40.158 4.653 18.530 1.341.426
Año 2008
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 92
De acuerdo al tipo de fuente según el contaminante, las principales fuentes
de CO, COV, NOx y CO2 son las fuentes móviles, mientras que las
principales fuentes de PM10 son las fuentes de área.
Gráfico 3.10 – Tipo de Fuente para cada contaminant e
Fuente: Elaboración Propia
También se obtuvieron los siguientes valores de emisiones totales para cada
año, desde el año 2004 al 2008:
Tabla 3.12 – Emisiones Totales de la ciudad de Sant a Cruz por Año
Fuente: Elaboración Propia
0%
20%
40%
60%
80%
100%
COV CO NOX PM10 CO2
Tipo de Fuente según contaminante
Fuentes Fijas (Industrias) Fuentes Móviles (Automotores) Fuentes de Área (Otras)
2004 2005 2006 2007 2008
COV 17.909 18.779 19.676 21.179 21.970
CO 22.288 24.388 26.580 33.901 40.158
NO X 2.760 2.989 3.208 3.905 4.653
PM 10 3.368 3.622 3.904 4.144 4.280
CO 2 884.393 946.234 1.003.777 1.161.847 1.341.426
Emisiones
Totales
(tn/año)
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 93
3.3.5 DISTRIBUCIÓN DE LAS EMISIONES EN EL ÁREA DE ESTUDIO
Utilizando los datos de distribución geográfica de:
Fuentes fijas (ver Ilustración 3.5 – Ubicación de las principales industrias en
la ciudad de Santa Cruz),
Fuentes móviles de acuerdo a la distribución de las principales vías y tráfico
de la ciudad (ver Ilustración 3.4 – Principales Vías, según el número de
vehículos);
Y fuentes de área, considerando principalmente la densidad de población
(ver Tabla 3.2 – Población de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra según
distritos)
Se distribuyeron geográficamente las emisiones generadas en la ciudad de
Santa Cruz.
A continuación se muestran los resultados de dicha distribución, por
contaminante.
A. COV
La siguiente ilustración muestra dónde se generan las emisiones de
compuestos orgánicos volátiles (COV) en Santa Cruz de la Sierra.
Ilustración 3.14 – Distribución de COV
Fuente: Elaboración Propia
COV
kg año / km2
1000-1500
500-1000
0-500
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 94
Hay una predominancia de altos niveles de emisión al Oeste de la ciudad,
debido a la gran cantidad de industrias y otras fuentes de área en esa zona.
B. CO
La siguiente ilustración muestra la distribución de las emisiones de monóxido
de Carbono (CO) en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.
Ilustración 3.15 – Distribución de las emisiones de CO
Fuente: Elaboración Propia
Las zonas con mayores emisiones de CO son aquellas donde hay mayor
tráfico vehicular, destacándose principalmente las zonas del norte y oeste,
además del centro de la ciudad.
C. NOX
La siguiente ilustración muestra la distribución de las emisiones de óxidos de
Nitrógeno (NOx) en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.
CO
kg año / km2
4000-5000
3000-4000
2000-3000
1000-2000
0-1000
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 95
Ilustración 3.16 – Distribución de las emisiones de NOx
Fuente: Elaboración Propia
Las principales fuentes de NOx están en la zona Norte y en el centro de la
ciudad.
D. PM10
La siguiente ilustración muestra la distribución de las emisiones de óxidos
Material Particulado menor a 10 micras (PM10) en la ciudad de Santa Cruz de
la Sierra.
Ilustración 3.17 – Distribución de las emisiones de PM10
Fuente: Elaboración Propia
PM10
kg año / km2
2000-3000
1000-2000
0-1000
NOx
kg año / km2
3000-4000
2000-3000
1000-2000
0-1000
Diagnóstico de la Dispersión - Emisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 96
Al ser las principales fuentes de PM10 fuentes caracterizadas como de área,
la distribución de PM10 es más uniforme en la ciudad.
E. CO2
La siguiente ilustración muestra la distribución de las emisiones de óxidos
Dióxido de Carbono (CO2) en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra.
Ilustración 3.18 – Distribución de las emisiones de CO2
El centro de la ciudad y la zona del parque industrial son las que tienen
mayores emisiones de este gas, debido a que éste está asociado a todos los
procesos de combustión.
CO2
kg año / km2
150000-200000
100000-150000
50000-100000
0-50000
Diagnóstico de la Dispersión - Clima
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 97
3.4 CLIMA
Debido a la latitud y su baja altura sobre el nivel del mar, el clima de Santa
Cruz es propio de una región tropical. Para describir mejor las condiciones
climáticas, han sido analizadas varias variables meteorológicas a
continuación.
Gráfico 3.11 – Dirección y Velocidad de los Vientos en Santa Cruz
Fuente: Estación Meteorológica Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
Sus vientos son principalmente del Norte (N) y del Noroeste (NO), con una
velocidad de viento de unos 3 m/s (10,6 km/h) como promedio, pero con
ráfagas que suelen llegar a los 8 a 10 m/s (entre 30 y 40 km/h)
La rosa de vientos y el histograma de frecuencias de las velocidades de
vientos fueron elaboradas con datos anuales (del año 2008) de la estación
meteorológica de la Red MoniCA, ubicada en el punto de la Ex Terminal.
Los meses con mayores velocidades de viento coinciden con los meses de
Agosto y Septiembre, meses que corresponden a la época seca del año.
Especialmente en los meses de invierno, el viento sopla desde el Sur (S) y
Sureste (SE), producto de frentes fríos que producen una significativa
disminución de la temperatura.
N
NNE
NE
NEE
E
SEE
SE
SSE
S
SSO
SO
SOO
O
NOO
NO
NNO
Rosa de Vientos de Santa Cruz de la Sierra
Estación Meteorológica de ET
Datos entre 01/01/2008 a 31/12/2008
0%
2%
4%
6%
8%
10%
12%
14%
0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10
Po
rce
nta
je
Velocidad del viento en m/s
Velocidades de los Vientos en Santa Cruz de la Sierra
Estación Meteorológica de ET
Datos entre 01/01/2008 a 31/12/2008
Diagnóstico de la Dispersión - Clima
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 98
Gráfico 3.12 – Temperaturas Media, Máxima y Mínima
Fuente: Estación Meteorológica Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
La temperatura anual promedio de Santa Cruz para el año 2008 está en
alrededor de 23°C. Las temperaturas máximas fueron de hasta los 35°C en
días calurosos de verano y hasta 8°C en los días má s fríos del invierno.
Gráfico 3.13 – Humedad Relativa
Fuente: Estación Meteorológica Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
05
10152025303540
20
08
/01
/01
20
08
/01
/17
20
08
/02
/02
20
08
/02
/18
20
08
/03
/05
20
08
/03
/21
20
08
/04
/06
20
08
/04
/22
20
08
/05
/08
20
08
/05
/24
20
08
/06
/09
20
08
/06
/25
20
08
/07
/11
20
08
/07
/27
20
08
/08
/12
20
08
/08
/28
20
08
/09
/13
20
08
/09
/29
20
08
/10
/15
20
08
/10
/31
20
08
/11
/16
20
08
/12
/02
20
08
/12
/18
Tem
pe
ratu
ra (
°C)
Estación Meteorológica de ET
Datos entre 01/01/2008 a 31/12/2008
Temperatura Promedio Temperatura Mínima Temperatura Máxima
0,0020,0040,0060,0080,00
100,00
20
08
/01
/01
20
08
/01
/19
20
08
/02
/06
20
08
/02
/24
20
08
/03
/13
20
08
/03
/31
20
08
/04
/18
20
08
/05
/06
20
08
/05
/24
20
08
/06
/11
20
08
/06
/29
20
08
/07
/17
20
08
/08
/04
20
08
/08
/22
20
08
/09
/09
20
08
/09
/27
20
08
/10
/15
20
08
/11
/02
20
08
/11
/20
20
08
/12
/08
20
08
/12
/26
% H
um
ed
ad
Re
lati
va
Estación Meteorológica de ET
Datos entre 01/01/2008 a 31/12/2008
Diagnóstico de la Dispersión - Clima
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 99
La humedad relativa promedio anual es de un 71%, lo cual convierten a la
ciudad en un lugar bastante húmedo. El nivel de humedad se mantiene
bastante elevado los meses de verano, en especial el mes de enero.
Gráfico 3.14 – Precipitaciones Diarias
Fuente: Estación Meteorológica Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
Gráfico 3.15 – Precipitaciones Mensuales
Fuente: Estación Meteorológica Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
020406080
100120140
20
08
/01
/01
20
08
/01
/20
20
08
/02
/08
20
08
/02
/27
20
08
/03
/17
20
08
/04
/05
20
08
/04
/24
20
08
/05
/13
20
08
/06
/01
20
08
/06
/20
20
08
/07
/09
20
08
/07
/28
20
08
/08
/16
20
08
/09
/04
20
08
/09
/23
20
08
/10
/12
20
08
/10
/31
20
08
/11
/19
20
08
/12
/08
20
08
/12
/27
mm
de
Llu
via
Estación Meteorológica de ET
Datos entre 01/01/2008 a 31/12/2008
0
50
100
150
200
250
300
350
400
mm
de
Llu
via
Estación Meteorológica de ET
Datos entre 01/11/2007 a 31/12/2008
Diagnóstico de la Dispersión - Clima
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 100
Las lluvias se distribuyen a lo largo del año de manera desigual, con las
mayores precipitaciones en verano, la temporada lluviosa, especialmente en
el mes de enero. El valor máximo de precipitación diario registrado el último
año ha sido de 125 mm de agua caída por m2 lo que equivale a decir 125 L
de lluvia por m2. El total de precipitaciones anuales es de 1390 mm al año
(año 2008).
Gráfico 3.16 – Radiación Solar Promedio Diaria
Fuente: Estación Meteorológica Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
Las variaciones constantes en radiación solar se deben a días alternados de
nubosidad bastante elevada y cielos despejados.
Normalmente, los valores de mayor radiación solar se obtienen en los meses
de verano, donde los días son más largos y se distingue claramente la
reducción de la radiación solar total en los días de invierno, debido al día de
menor duración.
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
20
08
/01
/01
20
08
/01
/18
20
08
/02
/04
20
08
/02
/21
20
08
/03
/09
20
08
/03
/26
20
08
/04
/12
20
08
/04
/29
20
08
/05
/16
20
08
/06
/02
20
08
/06
/19
20
08
/07
/06
20
08
/07
/23
20
08
/08
/09
20
08
/08
/26
20
08
/09
/12
20
08
/09
/29
20
08
/10
/16
20
08
/11
/02
20
08
/11
/19
20
08
/12
/06
20
08
/12
/23
KW
h/m
2
Estación Meteorológica de ET
Datos entre 01/01/2008 a 31/12/2008
Diagnóstico de la Dispersión - Clima
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 101
3.4.1 OTRAS ESTACIONES METEOROLÓGICAS
Debido a la más o menos reciente instalación de la Estación Meteorológica
de la Red MoniCA, no se cuentan con datos anteriores al 18 de octubre del
2008, fecha a partir de la cual entró en funcionamiento.
Gracias a la cercanía de 2 aeropuertos, El Trompillo (SLET) y Viru Viru
(SLVI), es posible utilizar sus datos como complemento, en especial para los
años anteriores.
Los datos meteorológicos obtenidos son promedios horarios, con información
de la dirección y velocidad del viento, temperatura, humedad, precipitaciones
y presión atmosférica, los cuales han sido recopilados para el presente
estudio.
Diagnóstico de la Dispersión - Inmisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 102
3.5 INMISIONES
Para realizar un diagnóstico del nivel de inmisiones (concentraciones de
contaminantes sobre los Receptores) en la ciudad, se utilizaron los datos de
la Red MoniCA (Red de Monitoreo de la Calidad del Aire)
3.5.1 RED DE MONITOREO DE LA CALIDAD DEL AIRE
La Red MoniCA Santa Cruz fue establecida el año 2004,141 como parte de lo
que es el proyecto Aire Limpio, para diagnosticar y permitir establecer
políticas para la Gestión de la Calidad del Aire.
Se estableció en base a la cooperación entre 3 instituciones: Swisscontact, el
Gobierno Municipal y la Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra.
3.5.2 MÉTODOS DE MONITOREO
En la Red MoniCA Santa Cruz, la metodología para el monitoreo está de
acuerdo a las normas bolivianas según el tipo de contaminante:
Tabla 3.13 – Metodologías de Monitoreo Contaminante Tipo de Monitoreo Norma Boliviana
NO2
Pasivo, mediante absorción química del contaminante
NB62012 (Calidad de aire – Determinación de dióxido de nitrógeno – Muestreo pasivo
– Método Palmes)
Automático, mediante detección de quimioluminiscencia de la reacción entre
O3 y NO)
NB62016 (Calidad del aire – Determinación de dióxido de nitrógeno – Muestreo activo –
Método de quimioluminiscencia)
O3
Pasivo, mediante absorción química del contaminante
NB 62013 (Calidad de aire – Determinación de ozono – Muestreo pasivo – Método
Palmes)
Automático, mediante detección de la absorción de radiación UV
NB 62017 (Calidad del aire – Determinación de ozono troposférico –
Muestreo activo – Método espectrofotométrico ultravioleta)
PM10
Activo, mediante gravimetría de un filtro a través de un impactador de bajo volumen.
NB 62014 (Calidad de aire – Determinación de material particulado menor a 10
micrómetros (PM10) – Muestreo activo – Método gravimétrico)
Automático, mediante detección de la absorción de un rayo de luz por partículas
de diferente tamaño.
CO Automático, mediante detección de la
absorción de radiación infrarroja a través de la muestra.
NB 62015 (Calidad del aire – Determinación de monóxido de carbono –
Muestreo activo – Método infrarrojo no dispersivo)
Fuente: Elaboración Propia
Diagnóstico de la Dispersión - Inmisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 103
Los contenedores de tubos pasivos se instalan en postes de un alto de 2,8
metros, en ubicaciones alejadas de árboles.
El impactador de PM10 cuenta con energía eléctrica para alimentar la bomba
y el sistema para su funcionamiento continuo durante 24 horas.
Los métodos automáticos cumplen la normativa vigente, utilizan la
metodología descrita en las NB62015 (CO), NB62016 (NO x), NB62017 (O3) y
son revisados periódicamente.
Los puntos relativos a la preparación y el análisis de las muestras NB62012
Sección 7.3, NB62013 , Sección 7.3 , NB62014, Sección 8.4 – 8,5 , son
ejecutados en el laboratorio de la Red MoniCA en Santa Cruz de la Sierra,
después de exponer y recoger las muestras.
3.5.3 INCERTIDUMBRE DE LOS MÉTODOS
De acuerdo al reporte de Marcus Hangartner de Passam AG,142 laboratorio
de Suiza especializado en monitoreo ambiental, existe un porcentaje de
incertidumbre para estas metodologías. También se han realizado campañas
de auditorías para evaluar la calidad de los datos de monitoreo, siendo éstos
resultados parte del reporte.
La incertidumbre expandida para la medición por tubos pasivos de NO2 en
Santa Cruz es de 31% mientras que para la medición por tubos pasivos de
O3 es de 46%.
En el caso de medición por método activo de impactador Harvard Mini Vol
para PM10 la incertidumbre es de 28% (de acuerdo a los registros de calidad
del laboratorio) y para las metodologías automáticas la incertidumbre no se
ha calculado, pero los equipos utilizan metodología de la US EPA, con
métodos de Referencia o Equivalentes para el monitoreo automático, lo que
quiere decir que su incertidumbre es de 5% (según la norma).
Diagnóstico de la Dispersión - Inmisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 104
3.5.4 ESTACIONES DE MONITOREO
La red MoniCA Santa Cruz cuenta actualmente con once estaciones de
monitoreo. De las cuales, todas cuentan con contenedores para monitoreo
pasivo de NO2 y O3, cuatro cuentan con monitores activos de material
particulado PM10 y una cuenta con los equipos automáticos de monitoreo de
NOx, O3, CO, PM, y meteorología.
Tabla 3.14 – Puntos de monitoreo de Material Partic ulado
Código Nombre Dirección Clasificación del sitio Contaminantes Monitoreados
CN Carretera al Norte Av. Banzer y 4to. Anillo
alto trafico vehicular NO2 (pasivo), O3 (pasivo)
CU Colinas del Urubó Administración
Colinas del Urubó rural/periurbano NO2 (pasivo), O3
(pasivo), PM10 (activo)
EC El Cristo Av. Banzer y 2do.
Anillo alto trafico vehicular
NO2 (pasivo), O3 (pasivo)
ET Ex – Terminal Av. Irala y 1er. Anillo alto trafico vehicular
NO2 (pasivo y automático), O3
(pasivo y automático), PM10 (activo y
automático), CO (automático) y meteorología
LP Las Palmeras Av. San Aurelio y 4to. Anilllo
residencial NO2 (pasivo), O3 (pasivo), PM10 (activo)
PA Las Palmas Bº Las Palmas –
Iglesia La Macarena residencial NO2 (pasivo), O3
(pasivo)
PC Plaza Cementerio Av. Melchor Pinto y
1er. Anillo alto trafico vehicular
NO2 (pasivo), O3 (pasivo)
PI Parque Industrial Parque Industrial frente ADM SAO
industrial NO2 (pasivo), O3 (pasivo)
SP San Pedro Mercado Alto San Pedro – 3er. Anillo industrial
NO2 (pasivo), O3 (pasivo)
UP UPSA Av. Paraguá y 4to.
Anillo industrial NO2 (pasivo), O3
(pasivo), PM10 (activo)
VM Villa 1º de Mayo Villa 1º de Mayo –
5to. Anillo residencial
NO2 (pasivo), O3 (pasivo)
Fuente: Informe Red MoniCA Santa Cruz
Proyecto de Grado
Proyecto de Grado
Ilustración
Fuente: Elaboración Propia y Proyecto Aire Limpio
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Ilustración 3.19 –
Fuente: Elaboración Propia y Proyecto Aire Limpio
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
– Ubicación de los puntos de Monitoreo en Santa Cruz
Fuente: Elaboración Propia y Proyecto Aire Limpio
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Ubicación de los puntos de Monitoreo en Santa Cruz
Fuente: Elaboración Propia y Proyecto Aire Limpio
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Ubicación de los puntos de Monitoreo en Santa Cruz
Fuente: Elaboración Propia y Proyecto Aire Limpio
Diagnóstico de la Dispersión
Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ
Ubicación de los puntos de Monitoreo en Santa Cruz
Diagnóstico de la Dispersión - Inmisiones
Ubicación de los puntos de Monitoreo en Santa Cruz
Inmisiones
105
Diagnóstico de la Dispersión - Inmisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 106
3.5.5 RESULTADO DE LAS MEDICIONES
A continuación se presentan las series de datos recogidos durante el tiempo
de funcionamiento de la Red MoniCA.
A. DIÓXIDO DE NITRÓGENO (NO2)
Para el monitoreo de este gas, se tienen los datos del Método Pasivo y el
Método Automático.
a) MÉTODO PASIVO
Los datos obtenidos en el monitoreo pasivo de NO2 comprenden el periodo
de mayo del 2004 a diciembre del 2008, son 11 puntos de monitoreo, con
datos que representan periodos de exposición de 2 semanas.
A continuación se presentan los promedios mensuales para los 5 años de
monitoreo mediante este método.
Gráfico 3.17 – Datos del Monitoreo Pasivo de NO 2
0
10
20
30
40
50
60
70
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gN
O2/m
3)
Mes
Monitoreo de dióxido de nitrógeno por tubos pasivos
Santa Cruz de la Sierra Año 2004
CN
CU
EC
ET
LP
PA
PC
PI
SP
UP
VM
0
10
20
30
40
50
60
70
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gN
O2/m
3)
Mes
Monitoreo de dióxido de nitrógeno por tubos pasivos
Santa Cruz de la Sierra Año 2005
CN
CU
EC
ET
LP
PA
PC
PI
SP
UP
VM
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gN
O2/m
3)
Mes
Monitoreo de dióxido de nitrógeno por tubos pasivos
Santa Cruz de la Sierra Año 2006
CN
CU
EC
ET
LP
PA
PC
PI
SP
UP
VM
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gN
O2/m
3)
Mes
Monitoreo de dióxido de nitrógeno por tubos pasivos
Santa Cruz de la Sierra Año 2007
CN
CU
EC
ET
LP
PA
PC
PI
SP
UP
VM
Diagnóstico de la Dispersión - Inmisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 107
Fuente: Red MoniCA
Es notable que la tendencia al incremento de los valores de NO2 durante los
meses de agosto y septiembre. Los puntos con los mayores valores son los
de Carretera al Norte (CN) y Plaza del Cementerio (PC).
b) MÉTODO AUTOMÁTICO
Los datos obtenidos para el monitoreo de NO2 mediante este método
corresponden a la estación de monitoreo automático de Ex Terminal (ET)
Gráfico 3.18 – Datos del Monitoreo Automático de NO x, NO y NO2
Fuente: Red MoniCA
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gN
O2/m
3)
Mes
Monitoreo de dióxido de nitrógeno por tubos pasivos
Santa Cruz de la Sierra Año 2008
CN
CU
EC
ET
LP
PA
PC
PI
SP
UP
VM
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
Co
nce
ntr
aci
ón
(p
pb
)
Día
Monitoreo de óxidos de nitrógeno (NOx, NO y NO2)
Método Automático
Santa Cruz de la Sierra (ET) Año 2008
NOx (ppb) NO (ppb) NO2 (ppb)
Diagnóstico de la Dispersión - Inmisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 108
Este gráfico muestra la tendencia a lo largo del tiempo de funcionamiento del
equipo e indica que los niveles de concentración de NO2 se están
incrementando en el punto de la Ex Terminal. Igualmente se ven los valores
máximos en el mes de agosto.
Afortunadamente en ninguno de los métodos se sobrepasan los límites
permisibles de manera continua.
Diagnóstico de la Dispersión - Inmisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 109
B. OZONO (O3)
Para el monitoreo del Ozono, se tienen los Métodos Pasivo y Automático.
a) MÉTODO PASIVO
Los datos obtenidos mediante el monitoreo pasivo de O3 abarcan el periodo
desde mayo de 2004 hasta diciembre de 2008
A continuación se presentan los promedios mensuales para los 5 años de
monitoreo mediante este método.
Gráfico 3.19 – Datos del Monitoreo Pasivo de Ozono
Fuente: Red MoniCA
0
5
10
15
20
25
30
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gN
O2/m
3)
Mes
Monitoreo de ozono por tubos pasivos
Santa Cruz de la Sierra Año 2004
CN
CU
EC
ET
LP
PA
PC
PI
SP
UP
VM
0
5
10
15
20
25
30
35
40
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gN
O2/m
3)
Mes
Monitoreo de ozono por tubos pasivos
Santa Cruz de la Sierra Año 2005
CN
CU
EC
ET
LP
PA
PC
PI
SP
UP
VM
0
5
10
15
20
25
30
35
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gN
O2/m
3)
Mes
Monitoreo de ozono por tubos pasivos
Santa Cruz de la Sierra Año 2006
CN
CU
EC
ET
LP
PA
PC
PI
SP
UP
VM
0
5
10
15
20
25
30
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gN
O2/m
3)
Mes
Monitoreo de ozono por tubos pasivos
Santa Cruz de la Sierra Año 2007
CN
CU
EC
ET
LP
PA
PC
PI
SP
UP
VM
0
10
20
30
40
50
60
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gN
O2/m
3)
Mes
Monitoreo de ozono por tubos pasivos
Santa Cruz de la Sierra Año 2008
CN
CU
EC
ET
LP
PA
PC
PI
SP
UP
VM
Diagnóstico de la Dispersión - Inmisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 110
Los valores más altos de O3 se dan en la época de agosto y septiembre, y se
repite en cada uno de los años de los que se tiene datos de medición.
El punto con mayor contaminación por O3 es el de las Colinas del Urubó
(CU), que se encuentra en las afueras de la ciudad, al otro lado del río Piraí.
b) MÉTODO AUTOMÁTICO
Los datos obtenidos para el monitoreo de O3 mediante este método
corresponden a la estación de monitoreo automático de Ex Terminal (ET)
Gráfico 3.20 – Datos del Monitoreo Automático de O 3
Fuente: Red MoniCA
En este gráfico se aprecia el incremento de los niveles de O3 en los meses
de agosto y septiembre, con valores que duplican y triplican las
concentraciones promedio de los otros meses del año. Este comportamiento
se corresponde con el observado en el método pasivo.
0,0
10,0
20,0
30,0
40,0
50,0
60,0
70,0
Co
nce
ntr
ació
n (
pp
b)
Día
Monitoreo de ozono (O3)
Método Automático
Santa Cruz de la Sierra (ET) Año 2006
O3 (ppb)
Diagnóstico de la Dispersión - Inmisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 111
C. MATERIAL PARTICULADO PM10
Para el monitoreo de material particulado PM10 se tienen los métodos Activo
y Automático.
a) MÉTODO ACTIVO
Los datos obtenidos mediante el monitoreo activo de PM10 abarcan el
periodo desde agosto de 2004 hasta diciembre de 2008
Gráfico 3.21 – Datos del Monitoreo Activo de Materi al Particulado PM10
Fuente: Red MoniCA
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gP
M1
0/m
3)
Mes
Monitoreo de Material Particulado PM10 por
Método Activo
Santa Cruz de la Sierra Año 2004CU
ET
LP
UP
0
50
100
150
200
250
300
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gP
M1
0/m
3)
Mes
Monitoreo de Material Particulado PM10 por
Método Activo
Santa Cruz de la Sierra Año 2005CU
ET
LP
UP
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gP
M1
0/m
3)
Mes
Monitoreo de Material Particulado PM10 por
Método Activo
Santa Cruz de la Sierra Año 2006CU
ET
LP
UP
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gP
M1
0/m
3)
Mes
Monitoreo de Material Particulado PM10 por
Método Activo
Santa Cruz de la Sierra Año 2007CU
ET
LP
UP
0
20
40
60
80
100
120
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gP
M1
0/m
3)
Mes
Monitoreo de Material Particulado PM10 por
Método Activo
Santa Cruz de la Sierra Año 2008CU
ET
LP
UP
Diagnóstico de la Dispersión - Inmisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 112
Las estaciones de ET y UP son las que presentan los mayores valores de
concentración de material particulado. Los meses de junio a octubre son las
de mayor prevalencia de este contaminante. El punto de CU es el que tiene
menores valores de concentración.
b) MÉTODO AUTOMÁTICO
Los datos de PM que se tienen corresponden a PST (Partículas totales),
PM10 (Partículas menores a 10 micras) PM2.5 (Partículas menores a 2,5
micras) y PM1 (Partículas menores a 1 micra). Los datos están disponibles
desde febrero del 2008 a diciembre del 2008, a excepción de parte de los
meses de octubre y noviembre.
Gráfico 3.22 – Datos del Monitoreo Automático de Ma terial Particulado PM
Fuente: Red MoniCA
Hay pocos datos de Material Particulado, debido a la reciente compra de este
equipo, pero muestra que a lo largo del año hay episodios donde los niveles
de Material Particulado se elevan significativamente, especialmente en
agosto y septiembre, la temporada seca y con bastante viento.
0
50
100
150
200
250
300
Co
nce
ntr
aci
ón
(μ
gP
M/m
3)
Día
Monitoreo de Material Particulado PM por
Método Automático
Santa Cruz de la Sierra (ET) Año 2008
PST (ug/m3) PM10 (ug/m3) PM2.5 (ug/m3) PM1 (ug/m3)
Diagnóstico de la Dispersión - Inmisiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 113
D. MONOXIDO DE CARBONO (CO)
Para la medición de este contaminante, únicamente se cuenta únicamente
con el método automático.
a) MÉTODO AUTOMÁTICO
La Red MoniCA cuenta con 1 medidor de concentración de CO en la
estación de monitoreo automática de ET. Los datos obtenidos abarcan el
periodo desde octubre de 2006 hasta diciembre de 2008.
Gráfico 3.23 – Datos del Monitoreo Automático de Mo nóxido de Carbono (CO)
Fuente: Red MoniCA
Los niveles medidos de Monóxido de Carbono son bastante bajos, por lo que
no es un contaminante problema para la ciudad de Santa Cruz. Los datos no
disponibles se deben a un problema con el equipo.
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Co
nce
ntr
aci
ón
(p
pm
)
Día
Monitoreo de Monóxido de Carbono CO por
Método Automático
Santa Cruz de la Sierra (ET) Año 2008
CO (ppm)
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 114
3.6 ANÁLISIS DE LOS DATOS
A partir de los datos recolectados, se realiza un análisis que permita
establecer el grado de correlación entre variables, de manera que se puedan
determinar las relaciones existentes entre ellas y describir mejor el
comportamiento que presentan.
3.6.1 ENTRE CONTAMINANTES
Es importante establecer el grado de correlación entre los contaminantes que
interaccionan entre sí y también de aquéllos emitidos al mismo tiempo.
A. CONTAMINANTES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS
La relación entre el NO2 y el O3 se da debido al ciclo de formación del ozono,
en el cual participan los óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y luz ultravioleta.
Considerándose los datos obtenidos de los puntos de monitoreo pasivo, se
realizaron análisis de correlación entre ambas variables, organizando las
series de datos de la siguiente manera:
a) PROMEDIO DE CONTAMINANTES POR PUNTO
Gráfico 3.24 – Correlación entre NO 2 y O3 en los diferentes puntos de monitoreo
Coeficiente de Correlación entre ambas series de datos: –0,8939
Promedio de
Concentraciones
Por Punto NO2 O3
CN 39,8 9,1
CU 3,7 16,7
EC 27,1 8,8
ET 34,1 6,4
LP 13,8 11,6
PA 8,7 13,3
PC 43,2 5,7
PI 27,1 9,7
SP 25,7 10,5
UP 19,7 9,8
VM 16,8 10,0
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
y = -3,946ln(x) + 21,89R² = 0,8861
02468
1012141618
0 10 20 30 40 50
Co
nce
ntr
aci
ón
O3
(µg
/m3)
Concentración NO2 (µg/m3)
Relación de las Concentraciones en
los Diferentes Puntos de Monitoreo
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 115
Existe una fuerte correlación negativa entre ambas variables, lo que se
interpreta como una proporcionalidad inversa de los niveles de NO2 y O3 en
cada punto de monitoreo durante todo el tiempo de estudio (un promedio de
los valores de concentración obtenidos en más de 70 mediciones por punto).
b) PROMEDIO DE CONTAMINANTES POR MES
Gráfico 3.25 – Correlación entre NO 2 y O3 en los diferentes periodos de exposición
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
Utilizando los promedios mensuales para buscar la correlación, ésta resulta
con tendencia positiva, lo que significa que en meses con elevada
contaminación, ambos contaminantes se incrementan, pero debido al valor
bajo del coeficiente de determinación, se puede concluir que existen otros
factores que influyen en la variable, que no han sido considerados en el
modelo lineal obtenido con el conjunto de datos.
y = 0,4922x - 1,5235R² = 0,3043
Coeficiente de Correlación =0,5515
0,0
5,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
35,0
40,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0
Co
nce
ntr
aci
ón
O3
(µg
/m3)
Concentración NO2 (µg/m3)
Relación de las Concentraciones en
el promedio mensual
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 116
B. POR LA FUENTES DE EMISIÓN
El Material Particulado PM10 es asociado principalmente a las fuentes de
combustión, y está formado principalmente por carbono, hidrocarburos,
metales pesados y otros. Es por eso que se verificó la correlación entre la
concentración de Contaminantes NO2 y O3, con la concentración de PM10.
a) PROMEDIO DE CONTAMINANTES POR PUNTO
Gráfico 3.26 – Correlación con PM 10 en los diferentes puntos de monitoreo
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
La correlación existente entre el PM10 y el NO2 tiene tendencia positiva, pero
no es concluyente. Con un valor de 0,54; indica que los puntos que sufren
concentraciones altas de material Particulado PM10, tienen mayores
concentraciones de NO2.
Entre el PM10 y el O3, la correlación es negativa, lo cual puede deberse a la
correlación negativa importante encontrada en el Gráfico 3.24. Esto llega a
interpretarse como que los puntos que tienen altas concentraciones de PM10
tienen valores bajos de O3.
y = 0,6193e0,033x
R² = 0,6239 Coef. Correl. = 0,5458
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 20 40 60 80 100 120
Co
nce
ntr
aci
ón
NO
2(µ
g/m
3)
Concentración PM10 (µg/m3)
Relación de las Concentraciones en
los Diferentes Puntos de Monitoreo
y = -11,83ln(x) + 64,546R² = 0,5559 Coef. Correl. = -0,7099
02468
1012141618
0 20 40 60 80 100 120C
on
cen
tra
ció
n O
3(µ
g/m
3)
Concentración PM10 (µg/m3)
Relación de las Concentraciones en
los Diferentes Puntos de Monitoreo
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 117
b) PROMEDIO DE CONTAMINANTES POR MES
Gráfico 3.27 – Correlación con PM 10 en los diferentes periodos de exposición
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
Los valores de correlación encontrados para ambos contaminantes (-0,1068
entre NO2 y PM10; y de -0,014 entre O3 y PM10) indican que no hay ninguna
relación entre el nivel de Material Particulado de un periodo de exposición y
las concentraciones promedio obtenidas de los otros contaminantes (NO2 y
O3).
c) PROMEDIO DE CONTAMINANTES POR PUNTO Y MES
Debido a la poca cantidad de puntos del Gráfico 3.26, se decidió realizar una
comparación considerando todos los pares de datos disponibles de punto de
monitoreo, comparándose los valores de concentración obtenidos en los
diferentes meses por cada punto de monitoreo.
Gráfico 3.28 – Correlación con PM 10 considerando punto y periodo de monitoreo
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
05
101520253035404550
0 50 100 150 200 250
Co
nce
ntr
aci
ón
NO
2(µ
g/m
3)
Concentración PM10 (µg/m3)
Relación de las Concentraciones en
los Diferentes Puntos de Monitoreo
Coef. Correl. = -0.1068
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 50 100 150 200 250
Co
nce
ntr
aci
ón
O3
(µg
/m3)
Concentración PM10 (µg/m3)
Relación de las Concentraciones en
los Diferentes Puntos de Monitoreo
Coef. Correl. = -0.014
0,0
50,0
100,0
150,0
200,0
250,0
300,0
350,0
400,0
450,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0
Co
nce
ntr
aci
ón
PM
10
(µg
/m3)
Concentración NO2 (µg/m3)
Relación de las Concentraciones en
los Diferentes Puntos de Monitoreo
0,050,0
100,0150,0200,0250,0300,0350,0400,0450,0
0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0
Co
nce
ntr
aci
ón
PM
10
(µg
/m3)
Concentración O3 (µg/m3)
Relación de las Concentraciones en
los Diferentes Puntos de Monitoreo
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 118
El coeficiente de correlación obtenido en ambos gráficos fue bastante bajo.
Entre NO2 y PM10: 0,1613. Indica que la variabilidad en la correlación entre
NO2 y PM10 es únicamente del 16%, lo cual no es muy significativo, pero
indica una asociación positiva.
Entre O3 y PM10: -0,1540. Indica que la variabilidad en la correlación entre O3
y PM10 es únicamente del -15%, lo cual indica una relación negativa (cuando
el nivel de O3 baja, el de PM10 tiende a subir.
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 119
3.6.2 EMISIONES Y NIVEL DE INMISIONES
La localización y la actividad de las fuentes de emisiones son determinantes
en el grado de contaminación atmosférica en un área. Es por esto que se
analizarán a detalle cómo estas influyen en los valores obtenidos en la red de
monitoreo.
A. INCENDIOS FORESTALES EN EL DEPARTAMENTO DE SANTA CRUZ
Las emisiones causadas por la quemas en el departamento de Santa Cruz
cumplen un rol bastante importante en los niveles de contaminación
registradas en la ciudad de Santa Cruz.
Para establecer el grado de relación entre estas variables, se determinó
comparar los niveles de contaminación registrados por mes con el número
mensual de focos de incendio en el departamento de Santa Cruz, como se
puede observar a continuación.
Gráfico 3.29 – Relación entre Niveles de Contaminan tes e Incendios Forestales.
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
Existe correlación en el caso de NO2 (0,7721) y O3 (0,5142); pero con los
datos disponibles de PM10, existen menores niveles de correlación entre
ambas variables (0,2424). Esto puede deberse a otras fuentes de emisión de
contaminantes que determinan la variación del Material Particulado.
y = 49,291x0,0891
R² = 0,1071
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 2000 4000 6000 8000 10000
Co
nce
ntr
aci
ón
PM
10
(µg
/m3)
Focos de Incendios Registrados
Relación entre Concentración
de PM10 y Número de Focos
de Incendio
y = 7,6204x0,178
R² = 0,5416
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 2000 4000 6000 8000 10000
Co
nce
ntr
aci
ón
NO
2(µ
g/m
3)
Focos de Incendios Registrados
Relación entre Concentración
de NO2 y Número de Focos
de Incendio
y = 2,8691x0,2014
R² = 0,3352
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 2000 4000 6000 8000 10000
Co
nce
ntr
aci
ón
O3
(µg
/m3)
Focos de Incendios Registrados
Relación entre Concentración
de O3 y Número de Focos de
Incendio
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 120
3.6.3 NIVELES DE INMISIÓN Y METEOROLOGÍA
Los fenómenos climáticos influyen directamente en la dispersión de
contaminantes, por lo tanto, establecer bajo qué condiciones y en qué grado
influyen es importante para estudiar la dispersión de contaminantes.
A. INFLUENCIA DE LAS PRECIPITACIONES Y HUMEDAD
Según la teoría, las precipitaciones son uno de los principales mecanismos
de eliminación de la atmósfera de los contaminantes, en especial los NOx.
Para determinar la relación entre precipitaciones y la concentración de
contaminantes, se determinó el promedio de humedad relativa y el total de
precipitaciones caídas durante el periodo de exposición.
Gráfico 3.30– Correlación entre NO 2 con la Humedad y Precipitación
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
La correlación negativa entre humedad y las concentraciones de NO2, indica
que al disminuir la humedad relativa del ambiente, las concentraciones de
NO2 se incrementan, observándose algo semejante en el caso de las
precipitaciones Esto puede ser causado por la mayor permanencia de
contaminantes en la atmósfera debido a una menor deposición húmeda de
los mismos o por la mayor emisión de contaminantes en épocas secas del
año.
y = -0,6414x + 69,187R² = 0,5141
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 20 40 60 80 100Co
nce
ntr
aci
ón
NO
2(µ
g/m
3)
Humedad Relativa (%)
Relación entre Concentración
de NO2 y Humedad Relativa
y = -0,0273x + 28,65R² = 0,0562
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 100 200 300 400Co
nce
ntr
aci
ón
NO
2(µ
g/m
3)
mm de Lluvia
Relación entre Concentración
de NO2 y Precipitación
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 121
Gráfico 3.31 – Correlación entre O 3 con la Humedad y Precipitación
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
El O3 presenta un comportamiento semejante al del NO2 frente a la Humedad
y las Precipitaciones. Pero la correlación entre los datos es algo menor.
Para el caso del Material Particulado PM10, que abarca un periodo de
exposición de 24 horas, en vez de considerarse la cantidad en mm de Lluvia
caída durante el periodo de exposición, se consideró como variable
independiente el número de días transcurridos sin lluvias hasta el fin de la
exposición. Por ejemplo, si llovió durante la exposición, corresponde un valor
de 0, si llovió el día anterior, un valor de 1 y así sucesivamente.
Gráfico 3.32 – Correlación entre PM 10 con la Humedad y Precipitación
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
y = -0,721x + 60,83R² = 0,3313
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 20 40 60 80 100
Co
nce
ntr
aci
ón
O3
(µg
/m3)
Humedad Relativa (%)
Relación entre Concentración
de O3 y Humedad Relativa
y = -0,0342x + 15,01
R² = 0,0533
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 100 200 300 400
Co
nce
ntr
aci
ón
O3
(µg
/m3)
mm de Lluvia
Relación entre Concentración
de O3 y Precipitación
y = -0,89x + 113,34
R² = 0,2227
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
0 20 40 60 80 100Co
nce
ntr
aci
ón
PM
10
(µg
/m3)
Humedad Relativa (%)
Relación entre Concentración
de PM10 y Humedad Relativa
y = 0,6575x + 57,235R² = 0,0119
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
0 5 10 15 20 25Co
nce
ntr
aci
ón
PM
10
(µg
/m3)
Días sin lluvia
Relación entre Concentración
de PM10 y Precipitación
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 122
El coeficiente de correlación en ambos casos es muy bajo, pero con una
tendencia negativa en cuanto a la humedad del día, lo cual significa que días
más húmedos tienden a tener menores niveles de contaminación por
Material Particulado. En el caso de Días sin lluvia y la Concentración de
Material Particulado, la correlación es casi nula, aunque la tendencia de la
gráfica es a un aumento del nivel de Material Particulado mientras
transcurran más días sin llover. Esta baja correlación puede deberse a la
mayor influencia de otros factores en estos niveles.
Tabla 3.15 – Resumen de los Coeficientes de Correla ción con Humedad y Precipitación
Humedad Precipitación
NO2 –0,717 –0,237
O3 –0,576 –0,231
PM10 –0,472 -0,072 Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
En la anterior tabla se observa que la precipitación y la humedad tienen
correlación negativa para todos los contaminantes, lo cual demuestra que en
días húmedos y lluviosos es más probable que la calidad del aire sea mejor.
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 123
B. IMPACTO DE LA RADIACIÓN SOLAR EN EL CICLO DE FORMACI ÓN DE OZONO
Otro factor climático importante es la radiación solar, la cual interviene en la
formación de los contaminantes secundarios. Analizando la correlación entre
estas variables, se obtuvieron el siguiente gráfico.
Gráfico 3.33 – Relación entre niveles de contaminan tes y Radiación Solar
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
Los datos no muestran un dato concluyente, se observa una correlación casi
nula entre altos niveles de Radiación Solar, niveles de O3 altos y niveles de
NO2 altos.
y = 0,0005x + 20,729
R² = 0,0161
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 5000 10000 15000 20000Co
nce
ntr
aci
ón
NO
2(µ
g/m
3)
Radiación Solar (kwh/m2)
Relación entre Concentración
de NO2 y Radiación Solar
y = 0,0004x + 8,3719
R² = 0,0048
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 5000 10000 15000 20000
Co
nce
ntr
aci
ón
O3
(µg
/m3)
Radiación Solar (kwh/m2)
Relación entre Concentración
de O3 y Radiación Solar
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 124
3.6.4 TENDENCIAS CÍCLICAS
A primera vista, los datos obtenidos por la Red MoniCA a través de
cualquiera de sus métodos, presentan un comportamiento regular de cada
uno de los contaminantes. Estas tendencias serán analizadas a continuación.
A. CICLOS ANUALES
Cada uno de los contaminantes presenta un comportamiento anual
estacional, con periodos claramente definidos. A continuación se presentan
gráficas de promedios mensuales. Para evitar los problemas de escala, año
tras año, se ha procesado los datos de la siguiente manera:
1. Se obtuvo el promedio mensual para cada contaminante.
2. Se ha obtenido el promedio anual a partir de los mensuales, para cada
contaminante.
3. Utilizando el promedio anual, se ha obtenido el porcentaje de variación de
cada uno de los meses del año.
4. Se promedió el porcentaje de variación de cada mes, en todos los años
analizados y los resultados se grafican a continuación:
Gráfico 3.34 – Variación mensual de la concentració n de NO 2
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
Se observan valores superiores hasta un 40% de la media anual en los
meses secos, (agosto y septiembre).
-40%
-30%
-20%
-10%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ua
l
Mes
Valores de Concentración de NO2 en diferentes meses del año
(Variación Porcentual)
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 125
Valores menores a la media de marzo a junio, lo cual indica que las
condiciones encontradas en estos meses producen menores
concentraciones.
Gráfico 3.35 – Variación mensual de la concentració n de O 3
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
Se observan valores superiores en los meses de invierno, incrementándose
hasta octubre. Los valores permanecen bajos desde noviembre a mayo.
Gráfico 3.36 – Variación mensual de la concentració n de PM 10
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
El Material Particulado presenta un comportamiento semejante al de los NO2,
con la diferencia de que el pico se acentúa más en septiembre.
-60%
-40%
-20%
0%
20%
40%
60%
80%
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Mes
Valores de Concentración de O3 en diferentes meses del año
(Variación Porcentual)
-40%
-30%
-20%
-10%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Mes
Valores de Concentración de PM10 en diferentes meses del año
(Variación Porcentual)
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 126
Gráfico 3.37 – Variación mensual de la concentració n de CO
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
El CO muestra un comportamiento algo anómalo en los meses de Enero y
Febrero (puede deberse a la poca cantidad de datos de estos meses) y
muestra incrementos en los meses de octubre y noviembre.
B. CICLOS SEMANALES
A lo largo de la semana, las variaciones en las actividades humanas
producen variación en la concentración de los contaminantes. Para cada día
de la semana, se calculó la concentración promedio de cada contaminante y
se graficó el porcentaje de variación porcentual respecto a la media semanal.
Gráfico 3.38 – Variación Semanal de los Valores de Concentración de NO 2
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
-30%-25%-20%-15%-10%
-5%0%5%
10%15%20%25%
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Mes
Valores de Concentración de CO en diferentes meses del año
(Variación Porcentual)
-12%
-10%
-8%
-6%
-4%
-2%
0%
2%
4%
6%
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Día de la Semana
Valores de Concentración de NO2 en diferentes días de la
semana (Variación Porcentual)
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 127
Los valores más altos de NO2 se registran los días laborables, durante los
cuales el tráfico vehicular es más intenso que durante los fines de semana.
Gráfico 3.39 – Variación Semanal de los Valores de Concentración de O 3
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
El caso del O3 es bastante curioso, con valores elevados los días domingo,
lunes y viernes. Se puede asociar a la menor emisión de NO2 durante estos
días y al tiempo que tarda en formarse el ozono, que después de los días
laborables comienza a formarse y después del lunes recién comienza a
dispersarse.
Gráfico 3.40 – Variación Semanal de los Valores de Concentración de PM 10
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
-15%
-10%
-5%
0%
5%
10%
15%
20%
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Día de la Semana
Valores de Concentración de O3 en diferentes días de la
semana (Variación Porcentual)
-14%
-12%
-10%
-8%
-6%
-4%
-2%
0%
2%
4%
6%
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Día de la Semana
Valores de Concentración de PM10 en diferentes días de
la semana (Variación Porcentual)
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 128
El PM10 presenta niveles elevados durante la semana y el fin de semana
disminuye bastante las concentraciones. Esto se asocia a la disminución del
tráfico vehicular durante esos días.
Gráfico 3.41 – Variación Semanal de los Valores de Concentración de CO
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
El CO tiene su pico máximo a la mitad de la semana, con valores menores
durante el fin de semana. Se piensa que esto se debe a que el CO se va
acumulando a lo largo de la semana debido a que se produce una cantidad
mayor a la que naturalmente se dispersa y se elimina, y el fin de semana
logra dispersarse y eliminarse más rápido de lo que se produce.
C. CICLOS DIARIOS
Las concentraciones de los contaminantes urbanos están directamente
relacionadas con las actividades humanas. A lo largo del día éstas varían de
acuerdo a la hora. Utilizando equipos de monitoreo automático, cuyos
valores representan la concentración de contaminantes cada 15 minutos, es
posible trazar gráficos con la variación del contaminante a lo largo del día.
-20%
-15%
-10%
-5%
0%
5%
10%
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Día de la Semana
Valores de Concentración de CO en diferentes días de la
semana (Variación Porcentual)
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 129
Gráfico 3.42 – Variación diaria de la concentración de NO2
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
En las horas de la madrugada, los valores disminuyen debido a la
disminución de las fuentes de emisión. Al inicio de la mañana, la mayor
circulación de personas que se dirigen hacia sus fuentes de trabajo
incrementa los valores de NO2. Al medio día, la disminución puede deberse
al alto nivel de O3 que se forma y consume el NO2. Hacia el final del día, el
nivel de NO2 tiene su máximo, disminuyendo hacia el final de la noche.
Gráfico 3.43 – Variación diaria de la concentración de O3
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
El comportamiento del O3 está muy ligado al del NO2. Su pico coincide con la
disminución al medio día de los niveles de NO2 y en la madrugada los niveles
-80%
-60%
-40%
-20%
0%
20%
40%
60%
80%%
Va
ria
ció
n r
esp
ect
o a
la m
ed
ia a
nu
al
Hora del Día
Valores de Concentración de NO2 en diferentes horas del
día (Variación Porcentual)
-60%
-40%
-20%
0%
20%
40%
60%
80%
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Hora del Día
Valores de Concentración de O3 en diferentes horas del
día (Variación Porcentual)
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 130
se incrementan por la falta de NO2, lo cual inclina el balance del ciclo del O3
hacia la mayor formación de O3.
Gráfico 3.44 – Variación diaria de la concentración de PM10
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
El Material Particulado PM10 muestra un comportamiento diario semejante al
de NO2, lo que permite suponer que están asociados en su fuente de
emisión. Sus valores se incrementan hacia el principio de la mañana y el
principio de la noche, debido a la actividad humana y a que en estas horas
no hay una buena mezcla de las capas atmosféricas, debido a que la
superficie está fría o enfriándose y las corrientes de aire ascendentes no
producen la misma turbulencia que durante el día.
Gráfico 3.45 – Variación diaria de la concentración de CO
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
-60%
-40%
-20%
0%
20%
40%
60%
80%
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Hora del Día
Valores de Concentración de PM10 en diferentes horas
del día (Variación Porcentual)
-40%
-30%
-20%
-10%
0%
10%
20%
30%
40%
50%
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Hora del Día
Valores de Concentración de CO en diferentes horas del
día (Variación Porcentual)
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 131
El CO presenta idéntico comportamiento al del Material Particulado PM10 y el
NO2, lo cual es esperado, por la asociación de fuentes de emisión. Presenta
una mayor reducción de concentración durante las horas de mayor calor del
día, lo que hace suponer que la turbulencia ascendente es bastante
importante para la dispersión y eliminación de este contaminante.
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 132
3.6.5 TENDENCIAS A LARGO PLAZO
Describir las tendencias hacia el futuro, permite pronosticar la gravedad de
un problema de contaminación que sigue creciendo, o valorar los esfuerzos
en los programas de reducción de contaminación por la disminución de los
niveles. Por esto, se han analizado las series históricas de cada uno de los
factores, como base para predecir su comportamiento futuro.
A. EMISIONES
Entre las tendencias futuras evaluadas, están las emisiones producidas por
los incendios forestales.
Gráfico 3.46 – Histórico de Focos de Incendios Fore stales
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
Hubo una tendencia creciente del número de focos de incendio, pero el
último año el número ha bajado un poco. Si la disminución de focos de
incendio del año 2008 no fue por casualidad, sino por la prevención, es
posible que los próximos años estos valores sigan disminuyendo.
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Focos de Incendio en el Departamento de Santa Cruz
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 133
B. INMISIONES
En estos gráficos, además de mostrar los puntos de cada mes a lo largo de
todo el tiempo de trabajo de la Red MoniCA, se calculado una media móvil (a
12 meses), para establecer una línea de tendencia eliminando buena parte
de la estacionalidad.
Gráfico 3.47 – Histórico de Valores de NO 2
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
La tendencia hasta el año 2007 fue el aumento de los valores máximos de
concentración, pero el año 2008 hubo un retroceso, pero el promedio anual
igualmente sigue elevándose muy poco, casi es estable.
Gráfico 3.48 – Histórico de Valores de O 3
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Co
nce
ntr
aci
ón
Mes
Valores de Concentración de NO2 desde 2005 a la fecha
0
5
10
15
20
25
30
35
40
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Mes
Valores de Concentración de O3 desde 2005 a la fecha
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 134
El ozono se ha ido reduciendo a lo largo de estos años, pero a finales de
este año 2008, se incrementado bastante, aumentando el promedio.
Gráfico 3.49 – Histórico de Valores de PM 10
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
El Material Particulado PM10 muestra una disminución a lo largo de estos
años, lo cual parece corresponderse con la disminución de quemas e
incendios forestales del último año, lo cual puede observarse en el Gráfico
3.46.
Gráfico 3.50 – Histórico de Valores de CO
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
Los pocos datos de CO disponibles no permiten ver tendencias claramente,
aunque los últimos meses se ha producido un incremento considerable de
0
50
100
150
200
250
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Mes
Valores de Concentración de PM10 desde 2005 a 2008
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
% V
ari
aci
ón
re
spe
cto
a la
me
dia
an
ual
Mes
Valores de Concentración de CO desde 2006 a 2008
Diagnóstico de la Dispersión - Análisis de los Datos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 135
los niveles de CO, lo cual puede estar relacionado con el incremento
significativo del tráfico y embotellamientos durante este último año.
3.6.6 ANÁLISIS PARA EL DESARROLLO DEL MODELO DE CALIDAD DE L AIRE
A. VALORES ENTRE PERIODOS CORRELATIVOS .
Este análisis comprueba que tan relevantes para las concentraciones de los
días siguientes son las concentraciones medidas en los periodos anteriores.
Para realizar esto, se tomaron periodos durante los cuales las otras variables
meteorológicas y de emisiones se mantuvieron relativamente constantes
(dirección de vientos similares, humedad relativa constante, precipitaciones,
etc).
Se usaron principalmente los datos de concentración de contaminantes de la
estación automática de ET para determinar esto. La resolución fue de
promedios de una hora.
Gráfico 3.51 – Porcentaje de Correlación entre Valo res de días consecutivos
Fuente: Red MoniCA Gráfico: Elaboración Propia
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
% d
e C
orr
ela
ció
n
Valores entre Periodos Correlativos
A 1 día
A 2 días
A 3 días
A 4 días
A 5 días
A 6 días
A 7 días
Diagnóstico de la Dispersión - Interrelaciones entre Variables Encontradas
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 136
3.7 INTERRELACIONES ENTRE VARIABLES ENCONTRADAS
A continuación se presenta el cuadro resumen que representa el grado de
relación entre variables, encontradas al realizar el análisis de datos.
Tabla 3.16 – Cuadro Resumen de las Correlaciones en tre variables
Fuente: Elaboración Propia
Como se puede observar, el contaminante que más afecta al Índice de
Contaminación Atmosférica (ICA) es el PM10, seguido por el NO2. La
dirección y velocidad del viento son los factores meteorológicos más
importantes. Las emisiones de área, seguidas por las emisiones vehiculares
también afectan a la calidad del aire. La hora del día y el mes del año son los
factores temporales más importantes y la ubicación del punto de monitoreo
es el aspecto geográfico más importante.
Concentración
PM10
Concentración
NO2
Concentración
O3
Concentración
COValor ICA
Dirección Viento 60% 65% 42% 7% 54%
Velocidad Viento 75% 30% 55% 12% 58%
Precipitación 7% 6% 5% 5% 6%
Humedad Relativa 22% 51% 33% 20% 26%
Temperatura 18% 25% 19% 16% 18%
Radiación Solar 1% 1% 1% 1% 1%
Estabilidad Atmosferica 29% 24% 31% 30% 25%
Nubosidad 2% 41% 51% 13% 11%
Distancia 4% 5% 4% 4%
Relieve 12% 12% 12% 12% 11%
Punto de Monitoreo 43% 88% 88% 49%
Población 7% 12% 4% 13% 7%
Emisiones vehiculares 3% 91% 18% 98% 21%
Emisiones industriales 17% 6% 13% 1% 13%
Emisiones Área (Varias) 80% 6% 21% 20% 55%
Emisiones Área (Incendios) 89% 54% 55% 24% 71%
Año 19% 12% 7% 13% 15%
Hora del Día 59% 61% 52% 46% 53%
Día de la Semana 12% 10% 15% 15% 11%
Mes del Año 45% 41% 21% 20% 39%
Tiempo Transcurrido 31% 55% 55% 41% 34%
Concentración PM10 72% 62% 55% 20% 66%
Concentración NO2 62% 55% 89% 24% 19%
Concentración O3 55% 89% 24% 13% 4%
Concentración CO 59% 24% 13% 1%Inte
racc
ion
es
con
otr
os
con
tam
inan
tes
Met
eoro
logí
aG
eogr
afía
Emis
ion
esTe
mp
ora
les
Diagnóstico de la Dispersión - Conclusiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 137
3.8 CONCLUSIONES
Las principales fuentes de contaminantes en la ciudad se encuentran en las
calles y avenidas de la ciudad. Los automóviles, con su rápido índice de
crecimiento, son la principal fuente de emisiones, incrementándose con la
actual congestión vehicular. A esto se suman las emisiones industriales,
localizadas principalmente en el parque industrial, al noreste y este de la
ciudad.
Las emisiones producidas por los incendios forestales son un factor que
influye bastante en la calidad del aire. Otros trabajos han demostrado los
fenómenos de dispersión y transporte que sufren los contaminantes emitidos
en lugares como el norte de Bolivia y el oeste de Brasil, que finalmente llegan
hasta el sur de Continente, como Argentina, Paraguay, Uruguay y el sur de
Brasil.
Geográficamente y meteorológicamente se tienen condiciones que permiten
la dispersión de los contaminantes, aunque la alta radiación solar de la
región fomenta la producción de neblinas fotoquímicas de O3.
Los datos de la Red de Monitoreo de la Calidad del Aire (Red MoniCA)
abarcan ya un periodo bastante importante de tiempo, lo que permite
estudiar con mayor detalle el fenómeno de la contaminación. A simple vista,
se distingue que en las época seca (meses de julio, agosto, septiembre y
octubre) los niveles de contaminantes se elevan. Además, las zonas con
mayor tráfico vehicular registran mayores valores, lo que sustenta la idea de
que los vehículos son los principales emisores de contaminantes.
Realizando los análisis correspondientes, es notable la correlación entre los
sitios con alta contaminación de NO2 y bajos niveles de O3. Se pudo
cuantificar cuánto es la influencia de la lluvia y la humedad en los niveles de
contaminantes.
Diagnóstico de la Dispersión - Referencias
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 138
Analizando los ciclos anuales, se ven patrones muy definidos del
comportamiento de los contaminantes. También la asociación de los
contaminantes primarios en las fuentes de emisión es visible en los ciclos
diarios, así como la participación del O3 en los procesos diarios.
Analizando los ciclos semanales, los días con mayor contaminación son los
días laborables (de lunes a viernes), a excepción del O3, que presenta
mayores concentraciones los fines de semana, al estar correlacionado
negativamente con los NO2 y por ser un contaminante secundario que
demora en su transformación y transporte. El CO tiene su máximo a final de
la semana laboral (jueves y viernes), lo cual indica que se va acumulando a
lo largo de la semana, produciéndose más que la cantidad que se dispersa o
destruye y el fin de semana vuelven a bajar los valores gracias a la
disminución de las emisiones.
Buscando las tendencias a largo plazo, se encuentra que hay contaminantes
que están disminuyendo (PM10), otros se incrementan muy lentamente (NO2)
y otros tienen comportamiento algo irregular, pero el último año han subido
bastante (O3 y CO), lo cual se constituye en un desafío para las autoridades
ambientales.
El cuadro resumen muestra que el ICA depende principalmente de los
niveles de PM10, que a su vez dependen principalmente de la velocidad del
viento, dirección del viento, ubicación del punto de monitoreo, las emisiones
de área, la hora del día y el mes del año.
3.9 REFERENCIAS
Datos de la Red MoniCA Santa Cruz.
108 Instituto Nacional de Estadística de Bolivia. “Santa Cruz: Proyecciones de Población, Según Municipio, 2000 - 2010,” [http://www.ine.gov.bo/indice/visualizador.aspx?ah=PC20407.HTM] [Acceso: 7-06-2009].
Diagnóstico de la Dispersión - Referencias
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 139
109 Gobierno Municipal de Santa Cruz de la Sierra. “Portal del Municipio Autónomo de Santa Cruz de la Sierra,” [http://www.gmsantacruz.gov.bo/] [Acceso: 7-06-2009].
110 Sonia Alvarado, Marcos Luján, and Christian Bomblat. “Modelación de las emisiones del parque automotor en la ciudad de Cochabamba - Bolivia” (2004), [http://www.ucbcba.edu.bo/Publicaciones/revistas/actanova/documentos/v2n4/v2.n4.alvarado.PDF] [Acceso: 28-02-2009].
111 Proyecto AIRE LIMPIO. “Semanas de Aire Limpio en Bolivia.” 5.
112 Servolab. “Estudio Diesel Servolab.” Aire Limpio, (02-2008), [http://www.swisscontact.bo/sw_files/meazlciswym.pdf] [Acceso: 11-02-2009].
113 El Deber. “Parque automotor se duplicó en 4 años,” [http://www.eldeber.com.bo/2008/2008-06-09/vernotaahora.php?id=080608195526] [Acceso: 17-11-2008].
114 Proyecto AIRE LIMPIO. Boletín AIRE LIMPIO Bolivia nº1.
115 Proyecto AIRE LIMPIO. “Semanas de Aire Limpio en Bolivia.” 27-29.
116 Marcelo Gorritty. “Modelos de estimación de emisiones de fuentes móviles.” Taller presented at the Taller de Inventario de Emisiones, Santa Cruz, Bolivia (04-2009).
117 International Sustainable Systems Research Center. “International Vehicle Emissions Model.” Welcome to International Sustainable Systems Research Center, [http://www.issrc.org/] [Acceso: 4-06-2009].
118 CNI - Cámara Nacional de Industrias. “Guía Directorio de la Industria Boliviana,” [http://www.bolivia-industry.com/guiadirectorio/Sistema/Busquedas/rubro.php#] [Acceso: 10-11-2008].
119 “Manual para la Elaboración de un Inventario de Emisiones en Bolivia.”
120 Dirección de Medio Ambiente. Lista de Industrias Categorizadas según RAI. Lista de Industrias Categorizadas. Santa Cruz, Bolivia: Gobierno Municipal de Santa Cruz de la Sierra, (3-04-2009).
121 Ibid.
122 GMLP. “Inventario de Emisiones de la Ciudad de La Paz Año 2007.”
123 Instituto Nacional de Estadística de Bolivia. “Santa Cruz. Valor Bruto de Producción de la Industria Manufacturera,” [http://www.ine.gov.bo/indice/visualizador.aspx?ah=PC027003.HTM] [Acceso: 7-06-2009].
124 Dimarena. “PROGRAMA DE INCENDIOS 2006 - 2010.”
125 S. R. Freitas et al. “Monitoring the Transport of Biomass Burning Emissions in South America.” in Environmental Fluid Mechanics. Springer, (2005), 138, [http://meioambiente.cptec.inpe.br/pdf/EnvFluidMech_SFreitas_etal.pdf] [Acceso: 17-03-2009].
Diagnóstico de la Dispersión - Referencias
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 140
126 Ibid.
127 “Emission Factors Database,” [http://www.naei.org.uk/emissions/] [Acceso: 27-02-2009].
128 “Dirección de Manejo de Recursos Naturales (DIMARENA) - Prefectura de Santa Cruz, Bolivia - Reportes diarios de focos de calor,” [http://servicios.santacruz.gov.bo/forestal/index.php?option=com_content&task=category§ionid=4&id=13&Itemid=32#] [Acceso: 10-11-2008].
129 S. R. Freitas et al. “Monitoring the Transport of Biomass Burning Emissions in South America.” 136.
130 Ibid.
131 INPE. “Divisão de Satélite e Sistemas Ambientais,” [http://satelite.cptec.inpe.br/home/] [Acceso: 17-03-2009].
132 INPE. “Qualidade do Ar.” Centro de Previsao do Tempo e Estudios Climáticos (7-03-2009), [http://meioambiente.cptec.inpe.br/] [Acceso: 17-03-2009].
133 K. M. Longo et al. “Transport of Biomass Burning Products in Southeastern South America and its relationship with the South American Low Level Jet East of the Andes.” in . Foz de Iguacu, Brasil: INPE, (2006), 123-124, [http://meioambiente.cptec.inpe.br/pdf/longo_LLJ.pdf] [Acceso: 17-03-2009].
134 Ibid.
135 Ibid.
136 Ibid.
137 Ibid.
138 Pablo Ortiz. “La DGAC no vigila todos los aviones que despegan.” El Deber (27-07-2008), sec. Nacional, [http://www.eldeber.com.bo/2008/2008-07-27/vernotanacional.php?id=080726210119] [Acceso: 4-06-2009].
139 GMLP. “Inventario de Emisiones de la Ciudad de La Paz Año 2007.”
140 “Superintendencia de Hidrocarburos,” [http://www.superhid.gov.bo/] [Acceso: 9-10-2008].
141 Proyecto AIRE LIMPIO. Boletín AIRE LIMPIO Bolivia nº1.
142 M. Hangartner. “Evaluation of project MONICA AIRE Limpio Bolivia.” Passam AG, (28-10-2008).
Propuesta de Modelación de Dispersión - Contenido del Capítulo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 141
Capítulo 4 P ROPUESTA DE MODELACIÓN DE DISPERSIÓN
CONTENIDO DEL CAPÍTULO
En este capítulo se propone la realización de un modelo predictivo
probabilístico que permita generar pronósticos de nivel de Calidad del
Aire para la ciudad de Santa Cruz, con el fin de mejorar la gestión de la
Calidad del Aire a las instituciones interesadas.
Características Necesarias, de acuerdo a la situación actual, se
determinará las características que debe tener el modelo. Se selecciona
el tipo de modelo, se definen las variables de entrada y los resultados
que se espera produzca el modelo.
Diseño del Modelo de Dispersión , utilizando los resultados obtenidos del
análisis, se realizará
Implementación Modelo de Dispersión considerando cómo funciona el
modelo y de acuerdo al uso propuesto del mismo.
Análisis Costo Beneficio , en el que se estima el costo de la implementación
del modelo y se comparan con los beneficios de su uso.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Características de la Propuesta
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 142
4.1 CARACTERÍSTICAS DE LA PROPUESTA
De acuerdo al diagnóstico obtenido en el capítulo anterior, la propuesta de
este estudio es un modelo que demuestre la dispersión de contaminantes en
la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, utilizando como parámetros las
variables relacionadas con los niveles de Contaminación Atmosférica.
El realizar un modelo de dispersión de contaminantes es parte importante
para la Gestión de la Calidad del Aire,143 al permitir realizar pronósticos que
ayuden para advertir a la población sobre episodios de contaminación, al
permitir realizar políticas efectivas que busquen mejorar las condiciones de la
Calidad del Aire e identificar áreas críticas en relación a la Contaminación
Atmosférica para realizar Planificación Urbana.
4.2 GESTIÓN DE LA CALIDAD DEL AIRE
Para minimizar los riesgos para la salud de la población de la contaminación
atmosférica, deben tomarse medidas para mantener la calidad del Aire en
niveles aceptables, de acuerdo a los niveles definidos por normativas tanto
nacionales como de organismos internacionales.
El proceso de gestión de la Calidad del Aire, busca evitar los niveles
insalubres de contaminantes, que reducirían el bienestar de la población.
Cada una de las actividades del proceso contribuye al objetivo, son
interdependientes y necesitan ser realizadas coordinadamente.
El monitoreo atmosférico, realizado por la Red MoniCA, permite identificar los
valores de contaminantes en diferentes zonas de la ciudad, y diferentes
épocas del año. Mediante el inventario de emisiones, se pueden identificar
los contaminantes y sus fuentes de emisión. Estos datos serán utilizados
para la modelación. Los resultados también podrán ser utilizados para la
propuesta de medidas de control de la Calidad del Aire, a corto, medio y
largo plazo. Estas medidas deben ser evaluadas en función al costo y la
factibilidad de la implementación. Y una vez implementadas, verificar si
produjo el resultado esperado.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Gestión de la Calidad del Aire
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 143
A continuación se presenta el ciclo de gestión de la calidad del aire, según
Korc144
Ilustración 4.1 – Gestión de la Calidad del Aire
Fuente: Korc, citado en Alvarado S. et al 145
El monitoreo de la calidad del aire permite cuantificar el problema actual,
pero debido al desconocimiento de las causas que producen las
concentraciones actuales y cuál es el aporte de cada una de ellas, es muy
difícil establecer las medidas más apropiadas para una gestión de la Calidad
del Aire lo más eficiente posible.
Por estas razones, el siguiente paso para la Gestión de la Calidad del Aire en
Santa Cruz es estimar los niveles de emisión de la región, al identificar y
cuantificar las fuentes de emisión.
Mediante modelos de emisión y concentración se pueden obtener resultados
que establezcan predicciones de las concentraciones de contaminantes
medidas. Las interrelaciones entre las emisiones, la dispersión de los
contaminantes, las condiciones meteorológicas de un determinado periodo,
la variación en la cantidad y calidad de las fuentes emisoras y otros factores
relacionados que se han identificado y cuantificado, pueden incluirse en un
Modelo de Dispersión de la Calidad del Aire.
Implementar el
plan de acción
Evaluar la
contaminación
Evaluar el daño de
la contaminación
Evaluar posibles
medidas de acción
Analizar los
costos
Elaborar un
Plan de Acción
Propuesta de Modelación de Dispersión - Gestión de la Calidad del Aire
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 144
4.2.1 TIPO DE MODELO DE DISPERSIÓN
Para la elección de una metodología de modelo de dispersión, se evaluó
cada uno de los modelos de dispersión de contaminantes revisados en el
Marco Teórico y se valoraron según los aspectos que necesitaba el modelo a
aplicarse de manera específica. El tipo de modelo con mayor puntaje fue el
escogido.
A continuación se presenta la tabla de comparación entre distintos modelos:
Tabla 4.1 – Evaluación de Modelos de Dispersión Tipo de Modelo Simplicidad Apropiado al Caso Inform ación Disponible Total
Determinista Simple 100
Bastante Simple
50
Algo
10 Utiliza pocos parametros
160
Estadístico 90
Simple
70
Se aplica
50
Permite relacionar valores
210
Local de penacho y ráfaga
(Gaussiano)
60
Algo Complejo
60
Más o menos aplica
20
No hay suficiente
140
Caja y multicaja 80
Simple
100
Se aplica
90
Aceptable
270
Diferencia finita y rejilla 50
Algo Complejo
80
Se aplica
60
Más información
190
Partícula 30
Complejo
70
Se aplica
30
Faltan pruebas
130
Físico–túneles de viento 40
Complejo
20
No se aplica
10
No hay disponible
70
Regional 80
Simple
80
Se aplica
70
Aceptable
230
Fuente: Elaboración Propia
El modelo de Caja y de Multicaja es el más adecuado de acuerdo a las
características evaluadas al momento de escoger el modelo.
En este tipo de modelo, se definen zonas identificables, en los que en cada
una de ellas se considera que las variables están definidas para todo el
volumen de la caja.
De ese modo, las emisiones se agrupan por caja del modelo, considerando
la ubicación de las fuentes fijas; el tráfico y las vías de circulación para
fuentes móviles y la distribución geográfica de las fuentes de área.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Gestión de la Calidad del Aire
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 145
Las inmisiones al interior se encuentran de acuerdo a las estaciones de
monitoreo en el área. Las variables meteorológicas se consideran como
definidas para cada caja.
Entre área y área, se produce el transporte de los contaminantes a través de
las fronteras de las cajas y finalmente, al interior de cada caja, ocurren
interacciones químicas que transforman los contaminantes y deposición
húmeda y seca, cuyas tasas están de acuerdo al contaminante, sus
concentraciones y variables atmosféricas.
4.2.2 DIVISIÓN DEL ÁREA DE ESTUDIO PARA EL MODELO
El modelo divide la ciudad en 16 zonas. Este modelo de dispersión considera
las inmisiones medidas, las emisiones de la zona, la influencia de los factores
climatológicos y del relieve. Para las emisiones externas a la ciudad y la
dispersión de ésta hacia el campo, se considera como ingreso y salida de las
cajas exteriores de la multicaja, utilizando una división de 8 zonas de
acuerdo al punto cardinal que corresponden.146
4.2.3 VARIABLES DE ENTRADA
Entre las variables de entrada que se deben suministrar al modelo para
generar predicciones están:
A. DATOS DE EMISIONES
Con un inventario de emisiones actualizado sobre las fuentes fijas de la
ciudad y departamento de Santa Cruz, es posible realizar las ecuaciones de
balance de materia que determinen la cantidad de contaminante que se
libera a la atmósfera por las industrias y otras fuentes puntuales, y distribuir
sus plumas de contaminación geográficamente.
En el caso de las fuentes móviles se necesita la información sobre tráfico,
(velocidad en las vías, cantidad de vehículos, tipo de vehículos del parque
automotor), sus factores de emisión y el índice de crecimiento del parque
automotor (para modelos de predicción a varios años).
Propuesta de Modelación de Dispersión - Gestión de la Calidad del Aire
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 146
Para las fuentes de área, el inventario de emisiones permitirá determinar
cantidades de contaminantes emitidos por zona y en el caso de las fuentes
de emisión por incendios forestales, se necesita información de sensores
remotos e imágenes satelitales que determinan los patrones de transporte de
contaminantes y el monitoreo remoto de focos de calor y áreas de incendios.
Para todas las emisiones, es necesario contar con datos de
georeferenciación, para una distribución de las emisiones en el área de la
ciudad de Santa Cruz y sus alrededores.
Estos datos permiten demostrar cuáles son posibles escenarios positivos y
negativos, que permitan formular estrategias de planificación urbana,
políticas para el cuidado del medio ambiente y mejorar las campañas de
concientización para la población.
B. CARACTERÍSTICAS DE LOS CONTAMINANTES
Para cada contaminante que ingresa al modelo, debe incluirse como datos
las siguientes informaciones que los caracterizan:
La tasa de difusión,147 ya que no todos los gases o aerosoles se difunden a
la misma velocidad. Esta tasa de difusión estaría en función a masa de
contaminante que atraviesan por unidad de tiempo un área perpendicular a la
dirección a la que tiene la difusión.148
Las interacciones químicas transforman a los contaminantes primarios en
secundarios, a una tasa que depende de las concentraciones de
contaminantes y de factores externos que catalizan las transformaciones.149
La tasa y mecanismos de deposición, expresada en masa de contaminante
eliminado por unidad de tiempo, la cual depende de factores como la
naturaleza de los contaminantes y factores externos como las condiciones
meteorológicas (humedad y precipitaciones).
Propuesta de Modelación de Dispersión - Gestión de la Calidad del Aire
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 147
C. INFORMACIÓN METEOROLÓGICA
Debido a la gran influencia que tienen los fenómenos meteorológicos en el
ciclo de la dispersión de contaminantes, puede considerarse que son
necesarios los siguientes datos:
Vientos: Dirección y Velocidad, en diferentes puntos de la ciudad con
resolución mínima de cada 4 horas,150 contando además con datos de la
velocidad y dirección del viento de los alrededores (aeropuertos y
poblaciones cercanas), y a nivel de mesoescala (unos 500 km a la redonda,
por medio de satélites y sensores remotos)
Temperatura: Datos de diferentes puntos de la ciudad, y de ser posible, un
perfil de temperatura vertical, para identificar fenómenos como la turbulencia,
la altura de la capa límite, la existencia de una inversión térmica, las
condiciones de estabilidad e inestabilidad y las corrientes de aire
descendientes y ascendientes.
Precipitación: Información sobre la cantidad de lluvia caída y datos de
predicción de posibles precipitaciones.
Humedad: Evolución de la humedad atmosférica y datos de predicción.
Nubosidad: Información satelital sobre cubierta de nubes, altura del techo,
tipo de nubes.
Radiación solar, radiación UV, espesor de la capa de aerosoles.
D. MEDICIONES DE INMISIONES
Datos históricos, con información sobre la concentración, periodo de
exposición, punto de monitoreo. Además información georeferenciada del
punto de monitoreo y la incertidumbre de la medida de cada método:
NO2 (pasivo), O3 (pasivo), PM10 (activo), NOx (automático), O3 (automático),
CO (automático), PM (automático).
Propuesta de Modelación de Dispersión - Gestión de la Calidad del Aire
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 148
E. OTRAS INFORMACIONES
Entre otras informaciones que deben ingresar al modelo están:
Densidad poblacional, por área de estudio, así como su factor de
crecimiento.
Relieve de la ciudad y de sus alrededores.
4.2.4 RESULTADOS A OBTENERSE A TRAVÉS DEL MODELO
Una vez ingresados al modelo los datos anteriormente mencionados, éste
permitirá determinar:
Concentraciones de inmisión para próximos días (pronóstico), y además
generar el Índice de Contaminación Atmosférica esperado (ICA), para la
difusión de estos datos.
Concentraciones de inmisión para escenarios determinados (predicción), ya
sea a tiempo futuro, manteniendo las tendencias (predicción a futuro) o
variando condiciones específicas (predicción de escenarios).
Concentraciones de inmisión para puntos intermedios (interpolación), con el
fin de establecer mapas que muestren las concentraciones de las diferentes
zonas, aunque no haya una estación de monitoreo muy cercana. Esto tiene
el fin de permitir una mejor planificación urbana, al considerar áreas de
influencia de las concentraciones de contaminantes.
El resultado de estos datos, para ser de mayor provecho para la población en
general podrá ser adaptado para la información al público utilizando el Índice
de Contaminación Atmosférica (ICA) normado según NB 62018.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Gestión de la Calidad del Aire
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 149
Ilustración 4.2 – Ejemplo de Índice de Contaminació n Atmosférica (ICA)
Fuente: Dirección de Medio Ambiente, Gobierno Munic ipal
Bueno 16
Valor registrado para el 03/05/2009Para un promedio de 24 hrsFuente: Dirección de Medio Ambiente, Gobierno Municipal
Calidad del Aire Color RangoBueno Verde 1 - 49Regular Amarillo 50 - 100Malo Rojo 101 - 150Muy Malo Café-Marrón 151 - 300Extremadamente Malo Negro Mayor a 300
Calidad del Aire en Santa Cruz
24,6 ug/m3 NO2
Rango
El valor del índice calculado corresponde a 24,6 ug/m3 NO2
(microgramos por metro cúbico de Dióxido de Nitrógeno) para un
promedio de 24 horas.
De 1 – 49 Disfruta al aire libre!
Los 24,6 microgramo por metro cúbico nos dan un ICA de 16
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 150
4.3 DISEÑO DEL MODELO
Al hablarse de modelos de dispersión de contaminantes atmosféricas, uno de
los tipos más utilizados es la modelación de Dispersión Gaussiana (véase
Modelos de Dispersió en la página 47).
Pero hay situaciones donde no corresponde una modelación Gaussiana,
especialmente cuando hay situaciones convectivas y se producen emisiones
a nivel de suelo.151 La pluma de contaminantes se eleva en los casos de
emisiones cercanas al nivel del suelo.
Cercano al suelo, la fricción de la superficie atmosférica sobre el aire en
movimiento produce el fenómeno del incremento de velocidad del viento con
la altura. La turbulencia no es homogénea en lo vertical debido a la
superficie.
Debido a los datos disponibles y la finalidad del modelo, se ha elegido un
modelo tipo multicaja, que relaciona las variables encontradas al interior de
cada caja con los valores estimados y la evolución de los contaminantes en
el ambiente.
Los modelos de este tipo utilizan las emisiones de contaminantes y la
trayectoria de las corrientes de aire para determinar el camino que recorre
una cantidad finita de aire contaminado.
4.3.1 TRAYECTORIA DE LOS CONTAMINANTES
La fórmula que expresa el cálculo de la trayectoria del viento es una
ecuación diferencial vectorial, la cual utiliza la posición del vector viento en
sus tres componentes para integrar la trayectoria del aire.
Ecuación 4.1 – Trayectoria de las masas de aire ���� = �(�(�))
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 151
Para valores distintos de t, el vector de trayectoria r(t) denota un vector que
es el resultante de la velocidad del viento en sus componentes (viento zonal
(U), viento meridional (V) y viento vertical (W).
Para trazar la trayectoria, se realizan varias iteraciones, para ti de acuerdo a
los intervalos disponibles de la velocidad.
4.3.2 EMISIONES Y BALANCE DE MATERIA
Las estimaciones de emisiones y posteriores inventarios de emisiones
permiten al modelo calcular la masa que ingresa de contaminante por zona,
de acuerdo a factores como el tráfico, fábricas, densidad poblacional, fuentes
de área, e incluso incendios forestales. Este cálculo permite establecer el
balance de materia entre distintas cajas del sistema.
4.3.3 FACTORES CLIMATOLÓGICOS
Además de la trayectoria del viento, otros factores climáticos son importantes
para que este modelo calcule la dispersión de los contaminantes.
La temperatura ambiente condiciona la dispersión al crear situaciones
estables o de turbulencia que facilitan la dispersión vertical y horizontal de los
contaminantes.
La radiación solar contribuye a la formación de contaminantes secundarios
conforme se pudo observar en el capítulo de diagnóstico. Es por eso que la
variación en la radiación solar afecta los coeficientes de equilibrio entre los
contaminantes.
Las precipitaciones y la humedad relativa incrementan el grado de
deposición húmeda y el grado con que disminuye la concentración de las
sustancias removidas de la atmósfera por estos procesos.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 152
4.3.4 DISTRIBUCIÓN DEL ÁREA GEOGRÁFICA A MODELARSE
De acuerdo al modelo multicaja, el área de estudio se dividió en 24 zonas,
cuya características se describen a continuación:
A. CIUDAD DE SANTA CRUZ
Generalmente se consideran celdas para zonas metropolitanas de 5 km por
5 km.152 Pero en este caso, la división de la ciudad en áreas estuvo de
acuerdo a la actual distribución de los puntos de monitoreo de la Red
MoniCA y la zonificación de la ciudad (zonas industriales, zonas del centro,
zonas residenciales y zonas periurbanas).
Tabla 4.2 – Zonas de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra para el modelo Código de
la Zona Nombre de la Zona Características de la Zona Puntos de Monitoreo existentes en la zona
SC1 Norte del Río Pirai Zona de protección ecológica, Periurbano
SC2 Carretera al Norte Tráfico Pesado, Zona Comercial y
Residencial CN
SC3 Parque Industrial Zona Industrial, con algunos barrios y alto
tráfico vehicular PI, UP
SC4 Carretera a Cotoca Zona Industrial, con alto tráfico vehicular
SC5 Colinas del Urubó Zona Residencial Periurbana CU
SC6 Centro Norte Zona comercial y residencial, alto tráfico EC
SC7 Centro Este Zona comercial y residencial, alto tráfico PC
SC8 Villa Primero de Mayo Zona comercial y residencial, tráfico
moderado VM
SC9 Río Piraí Centro Zona de protección Ecológica, Periurbano
SC10 Centro Oeste Zona Comercial con alto tráfico
SC11 Centro Sur Zona Comercial, con alto tráfico. Aeropuerto el Trompillo
ET
SC12 San Aurelio Zona Residencial, con la Industria de San
Aurelio. LP
SC13 Río Piraí Sur Zona de Protección Ecológica. Periurbano
SC14 Carretera a la Guardia Zona Comercial y Residencial PA
SC15 San Pedro Zona Comercial e ndustrial Liviana. Tráfico
Alto SP
SC16 Sur de Santa Cruz Zona Residencial, Tráfico Moderado
Fuente: Elaboración Propia
En la siguiente ilustración se muestra el mapa de las zonas establecidas.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 153
Ilustración 4.3 – División en Zonas de la ciudad pa ra el modelo
Fuente: Elaboración Propia
Sobre esta imagen Satelital de la ciudad, las líneas verdes corresponden a
los límites entre cuadrantes, mientras que los puntos rojos corresponden a
los actuales puntos de monitoreo de la Red MoniCA.
B. ÁREAS DE LOS ALREDEDORES DE LA CIUDAD DE SANTA CRUZ
En los límites de las 16 zonas de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, se
extienden las áreas de los alrededores de la ciudad.
Las áreas de los alrededores de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra son
divididas en 8 cuadrantes, los cuales están distribuidos de acuerdo a la rosa
de los vientos, abarcando 45° cada cuadrante.
En la tabla a continuación, se resumen las características de cada una de las
áreas de los alrededores.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 154
Tabla 4.3 – Áreas de los Alrededores de la Ciudad d e Santa Cruz Código Nombre Direcciones cardinales Provincias que abarcan
N Norte 338° hasta 23° Warnes, Obispo Santistevan, Guarayos
NE Noreste 23° hasta 68° Ñuflo de Chávez, Velasco
E Este 68° hasta 113° Chiquitos, Ángel Sandóval y G ermán Busch
SE Sureste 113° hasta 158° Cordillera
S Sur 158° hasta 203° Cordillera
SO Suroeste 203° hasta 248° Florida y Vallegrande
O Oeste 248° hasta 293° Florida y Manuel María Caba lero
NO Noroeste 293° hasta 338° Ichilo y Sara
Fuente: Elaboración Propia
Cada una de estas direcciones permite corresponderse con provincias
cruceñas, de las cuales es posible obtener registros de sus focos de
incendio, por lo cual es posible considerar en el modelo las quemas
forestales como factor para la determinación de la calidad del aire en la
ciudad.
Ilustración 4.4 – Mapa del departamento con las zon as definidas
Fuente: Elaboración Propia
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 155
4.3.5 COEFICIENTES DE DISPERSIÓN
Los datos de inmisión históricos, correlacionados con los factores
climatológicos y las emisiones estimadas por área, permiten establecer
coeficientes de dispersión empíricos para cada zona.
Estos también permiten establecer la validez del modelo, al comparar los
valores predichos con los valores medidos en el siguiente periodo de
exposición.
4.3.6 MANEJO DE LAS VARIABLES DE ENTRADA
Las principales variables de entrada para el modelo de simulación son los
datos de las emisiones, las mediciones del monitoreo de inmisiones y las
variables meteorológicas.
A. EMISIONES
Los datos de emisiones consisten en las coordenadas de la localización de la
fuente y los valores de contaminación generados. Estas coordenadas
permiten distribuir las emisiones en cada una de las zonas establecidas de la
simulación y calcular la masa de contaminante que se genera en cada zona
por unidad de tiempo.
Las unidades que se manejarán para las emisiones, están en
Ecuación 4.2 – Unidades para las emisiones /� � � ����������� 0����� [��]
������ � 3��4� [ℎ]
Estos datos de emisiones deben sistematizarse en una base de datos, con
información de georeferenciación, nivel promedio de contaminante, qué tipo
de fuente es y en caso de que corresponda, altura de la pluma, velocidad y
temperatura de salida de gases.
Para pronósticos diarios, otras variables relacionadas con las emisiones
serían el día de la semana, si el día es feriado o no es feriado y el cambio de
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 156
concentraciones encontrado según el estudio histórico de concentraciones
según día de la semana de la estación automática.
B. INMISIONES
Los datos utilizados de inmisiones para verificar el modelo y como entrada
para determinar la contaminación actual existente deberán ingresarse en
caso de los métodos automáticos con 15 minutos de periodo de muestra. Los
datos de los métodos activo y pasivo, al requerir la preparación, exposición y
análisis de las muestras solamente podrán ser utilizados para las previsiones
a largo plazo. Estos datos deberán contar con información sobre el punto de
monitoreo, la hora y fecha de la medición y la incertidumbre de la medida.
Para pronósticos diarios, la metodología indica que se debe utilizar como
referencia la concentración máxima de 24 horas del día anterior. También los
cambios de ésta en relación a las concentraciones medias de 24 horas en las
últimas horas (la última hora, hace 3 horas y hace 6 horas).
C. METEOROLOGÍA
Los parámetros meteorológicos para periodos horarios son las velocidades
del viento promedio, la dirección del viento, la altura de mezcla y la clase de
estabilidad atmosférica existentes en el lugar. Por la disponibilidad de datos,
se generalizará a la zona urbana, considerando los datos obtenidos en las
estaciones meteorológicas cercanas a la ciudad, como la de la Exterminal,
Aeropuerto El Trompillo y Aeropuerto Viru Viru.
Los parámetros de altura de mezcla y clase de estabilidad atmosférica no
pueden ser medidos de manera directa con los equipos instalados
actualmente. Se estimará la altura de mezcla en base a la radiación solar, la
temperatura ambiente, la humedad relativa y la velocidad del viento. La
estabilidad atmosférica se estimará en base a la cobertura de nubes, la
existencia de inversión térmica, la hora del día y la variabilidad de la
dirección del viento.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 157
Las diferencias de los datos entre el día y los de días anteriores, de acuerdo
al análisis realizado en el capítulo de Diagnóstico, permitirá pronosticar si los
factores meteorológicos están evolucionando de manera que se favorece la
dispersión de los contaminantes o no
D. PRONÓSTICOS METEOROLÓGICOS
Para realizar el cálculo de los valores de concentración de contaminantes en
los próximos días, es necesario contar con las condiciones meteorológicas
para las fechas siguientes. Debido a la naturaleza de este trabajo, el modelo
de dispersión de contaminantes utilizará como datos las predicciones
meteorológicas de otros sistemas como ingreso de datos climatológicos para
el pronóstico de la calidad del aire para los días siguientes.
E. SUPUESTOS EN LAS VARIABLES DE ENTRADA
Para modelos de hasta 1 semana , se tomarán en cuenta los siguientes
supuestos:
Las tasas de emisión de contaminantes no variarán más considerablemente
que lo previsto por el periodo semanal.
Los datos de pronósticos meteorológicos para las condiciones futuras para la
dispersión.
Para modelos de varios meses y años
Las tasas de emisiones proyectadas serán utilizadas para el modelo.
Valores promedios y estacionales de las variables meteorológicas serán
utilizadas, a no ser que existan predicciones meteorológicas disponibles para
los periodos que se proyecten.
Para modelos de inmisión de puntos intermedios (int erpolación
espacial)
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 158
Los valores de inmisión intermedios serán calculados en función a los datos
que se refieren a la rosa de los vientos (dirección y velocidad) y el método de
interpolación intermedia.
4.3.7 PROCESO DE LOS DATOS
Los cálculos son realizados para cada estación de monitoreo, el primer grupo
de cálculos se determina la distancia hacia cada fuente y la dirección de esta
distancia. El otro cálculo es la resolución de la ecuación de dispersión para
determinar la concentración del contaminante en este receptor de cada
fuente.
Después se calculan las condiciones meteorológicas que afectan la manera
como se dispersan estas plumas de contaminantes.
A. VARIABLES DE EMISIONES
Para cada caja del modelo se calcula las emisiones generadas por periodo
de tiempo. Para esto se utiliza la información recopilada en el diagnóstico
referente a las emisiones generadas en la ciudad y distribuidas
geográficamente.
Las emisiones fijas son las más fáciles de distribuir al contarse con la
ubicación exacta de cada uno de los puntos de emisión.
Las emisiones de área, son distribuidas geográficamente si existe la
información sobre la distribución de las fuentes (caso de vertedero y plantas
de tratamiento de aguas residuales), pero en la mayoría de los casos, se
distribuyen uniformemente en el área.
Las emisiones de las fuentes móviles se distribuyen de acuerdo a la
distribución de las principales vías y las características del tráfico en la
ciudad.
Otra información importante respecto a las emisiones son variables
temporales que afectan a la cantidad de emisiones. Los ciclos anuales,
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 159
semanales y diarios estarán dados en porcentaje de variación respecto al
promedio y permitirán establecer las cantidades de contaminante emitidas
durante ese periodo de tiempo.
Se elabora una tabla por contaminante con las emisiones por cada área del
modelo de multicaja, por cada periodo de tiempo a modelar. A continuación
se muestra un ejemplo de la tabla siguiente:
Tabla 4.4 – Tabla de Contaminante por Área y Period o
NO2 Periodo (día)
1 2 3 4 5 6 7
Có
dig
o d
e Zo
na
SC1 2,E+05 2,E+05 2,E+05 2,E+05 2,E+05 2,E+05 2,E+05
SC2 2,E+05 2,E+05 2,E+05 2,E+05 2,E+05 2,E+05 2,E+05
SC3 2,E+05 2,E+05 2,E+05 2,E+05 2,E+05 2,E+05 2,E+05
SC4 3,E+05 3,E+05 3,E+05 2,E+05 2,E+05 3,E+05 2,E+05
SC5 3,E+05 4,E+05 2,E+05 3,E+05 3,E+05 2,E+05 3,E+05
SC6 4,E+05 4,E+05 3,E+05 3,E+05 4,E+05 4,E+05 3,E+05
SC7 4,E+05 3,E+05 3,E+05 3,E+05 5,E+05 5,E+05 4,E+05
SC8 3,E+05 5,E+05 4,E+05 4,E+05 4,E+05 3,E+05 5,E+05
SC9 4,E+05 6,E+05 5,E+05 4,E+05 3,E+05 4,E+05 5,E+05
SC10 3,E+05 6,E+05 6,E+05 4,E+05 4,E+05 5,E+05 5,E+05
SC11 5,E+05 4,E+05 6,E+05 3,E+05 6,E+05 5,E+05 5,E+05
SC12 4,E+05 6,E+05 5,E+05 4,E+05 6,E+05 7,E+05 6,E+05
SC13 7,E+05 4,E+05 8,E+05 4,E+05 7,E+05 6,E+05 5,E+05
SC14 6,E+05 5,E+05 7,E+05 8,E+05 5,E+05 8,E+05 4,E+05
SC15 5,E+05 8,E+05 5,E+05 5,E+05 7,E+05 7,E+05 9,E+05
SC16 6,E+05 7,E+05 6,E+05 8,E+05 8,E+05 7,E+05 8,E+05
N 9,E+05 1,E+06 5,E+05 7,E+05 9,E+05 9,E+05 7,E+05
NE 9,E+05 9,E+05 6,E+05 1,E+06 7,E+05 9,E+05 9,E+05
E 9,E+05 9,E+05 1,E+06 9,E+05 6,E+05 5,E+05 9,E+05
SE 6,E+05 1,E+06 1,E+06 8,E+05 6,E+05 1,E+06 9,E+05
S 1,E+06 6,E+05 1,E+06 1,E+06 1,E+06 1,E+06 1,E+06
SO 9,E+05 6,E+05 8,E+05 7,E+05 7,E+05 6,E+05 1,E+06
O 9,E+05 1,E+06 7,E+05 9,E+05 1,E+06 1,E+06 8,E+05
NO 1,E+06 9,E+05 7,E+05 1,E+06 1,E+06 1,E+06 7,E+05 Fuente: Elaboración Propia
Por ejemplo, en el área SC1 en el primer periodo (primer día) la cantidad de
contaminante NO2 generado fue de 2 x 105 kg de NO2
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 160
B. VARIABLES DE INMISIONES
Para el ingreso de las inmisiones al modelo, éstas se registran mediante una
tabla de la siguiente manera:
De los datos disponibles de inmisiones de contaminantes, se utilizan los
inmediatamente anteriores al periodo que se desea pronosticar (calidad del
aire para días siguientes). La cantidad de estos datos debe ser de unos 7
días, de acuerdo a lo encontrado en la valores entre periodos correlativos.
(Véase pág. 135).
En base a los datos de inmisiones, se ingresa la cantidad de contaminantes
existentes en la atmósfera hasta el momento de realizar la predicción.
Se analiza la tendencia de estos datos utilizando los promedios cada 24
horas. El primer promedio considerará las anteriores 24 mediciones horarias,
el siguiente considerará los datos entre 1 y 25 mediciones anteriores y así
sucesivamente, hasta llegar al promedio entre la medición 168 y 144 (24
mediciones más antiguas). Estos promedios de los anteriores 7 días
mostrarán la tendencia de los contaminantes en general.
Gráfico 4.1 – Tendencia del promedio móvil cada 24 horas
Fuente: Elaboración Propia
0
50
100
150
200
250
300
05
/09
/20
08
01
:00
05
/09
/20
08
03
:00
05
/09
/20
08
05
:00
05
/09
/20
08
07
:00
05
/09
/20
08
09
:00
05
/09
/20
08
11
:00
05
/09
/20
08
13
:00
05
/09
/20
08
15
:00
05
/09
/20
08
17
:00
05
/09
/20
08
19
:00
05
/09
/20
08
21
:00
05
/09
/20
08
23
:00
06
/09
/20
08
01
:00
06
/09
/20
08
03
:00
06
/09
/20
08
05
:00
06
/09
/20
08
07
:00
06
/09
/20
08
09
:00
06
/09
/20
08
11
:00
06
/09
/20
08
13
:00
06
/09
/20
08
15
:00
06
/09
/20
08
17
:00
06
/09
/20
08
19
:00
06
/09
/20
08
21
:00
06
/09
/20
08
23
:00
07
/09
/20
08
01
:00
07
/09
/20
08
03
:00
07
/09
/20
08
05
:00
07
/09
/20
08
07
:00
07
/09
/20
08
09
:00
07
/09
/20
08
11
:00
07
/09
/20
08
13
:00
07
/09
/20
08
15
:00
07
/09
/20
08
17
:00
07
/09
/20
08
19
:00
07
/09
/20
08
21
:00
07
/09
/20
08
23
:00
ET - PM10
Promedios horarios y promedio móvil cada 24 horas
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 161
C. VARIABLES METEOROLÓGICAS
La frecuencia del viento en cada dirección y la velocidad promedio y la
variabilidad del viento para cada periodo histórico se registran en la tabla de
vientos. Se deben registrar los datos de los últimos 7 días.
Tabla 4.5 – Tabla de Condiciones Meteorológicas par a Modelo
Periodo (día)
1 2 3 4 5 6 7 D
irec
ció
n V
ien
to
N 11% 4% 7% 19% 18% 9% 2%
NE 18% 30% 3% 19% 21% 3% 5%
E 4% 28% 3% 4% 4% 10% 15%
SE 9% 2% 22% 4% 16% 0% 19%
S 10% 13% 21% 9% 2% 10% 17%
SO 16% 7% 18% 17% 12% 34% 10%
O 14% 7% 22% 10% 26% 3% 20%
NO 17% 9% 3% 18% 0% 31% 13%
Velocidad Viento (m/s) 3,5 3,1 3,0 2,1 4,4 3,9 3,8
Precipitación 0,0 0,0 0,0 0,0 18,5 0,0 0,0
Radiación Solar 73,7 86,3 68,9 56,8 18,6 80,0 87,1
Humedad Relativa 44,5 42,3 43,8 47,4 74,7 54,4 57,4
Temperatura Promedio 20,1 22,0 24,4 26,9 20,2 25,2 27,0
Temperatura Mínima 14,9 14,9 18,9 21,7 17,7 20,0 22,3
Temperatura Máxima 26,3 29,2 30,6 31,9 26,1 31,0 31,9
Fuente: Elaboración Propia
Los pronósticos meteorológicos igual se deben registrar en una tabla similar,
a fin de contar con los datos climáticos de ingreso al modelo.
Utilizando estos datos se calcula las condiciones atmosféricas de estabilidad
atmosférica, las cuales vienen dadas por la clasificación de estas
condiciones en distintas clases de estabilidad, que para el modelo afectan el
grado de dispersión de contaminantes atmosféricos.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 162
También se determina la altura de mezcla, lo cual permite conocer el
volumen de aire en el que los contaminantes llegan a dispersarse. A una
mayor altura de mezcla, los contaminantes pueden dispersarse más rápido.
En el modelo, esto influye en el coeficiente de dispersión de las emisiones.
La humedad relativa y las precipitaciones influyen en la deposición húmeda
de los contaminantes. En el modelo, determinan la tasa de eliminación de los
contaminantes de la atmósfera.
Los datos históricos de meteorología se utilizan en el modelo para determinar
las condiciones en las que se registraron las concentraciones. Si se
presentaba una situación desfavorable a la dispersión de contaminantes, la
concentración de días anteriores era alta. Si la situación era buena, la
concentración era más baja.
Para los pronósticos diarios, se utilizan los datos históricos para mejorar la
precisión de la proyección de datos de inmisión y los datos meteorológicos
pronosticados para establecer los coeficientes de dispersión y las tasas de
eliminación de contaminantes de la atmósfera.
D. INTERPOLACIÓN DE DATOS
Para determinar las concentraciones previstas en puntos intermedios
(modelo de interpolación), donde no hay una estación de monitoreo se
utilizarán los datos de dispersión de las inmisiones de las estaciones más
cercanas.
Los factores a utilizarse en este caso serán
Concentración de Puntos de Monitoreo de los alrededores
Distancia y dirección al punto intermedio.
Dirección y Velocidad del Viento
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 163
Para la realización de la interpolación de datos intermedios, se utilizará el
método de ponderación por distancia inversa, considerando los datos
conocidos.
Éste método permite realizar interpolaciones multivariables. Utiliza la
siguiente ecuación para obtener los valores intermedios.
Ecuación 4.3 – Interpolación por ponderación de dis tancia inversa
67 = 8 69�9
�
:
9
Vf Valor desconocido en el punto A
Vi Valor obtenido en la estación de medición i
di Distancia entre A y la estación de medición i
Fuente: Inverse Distance Weighting 153
4.3.8 CÁLCULO DEL MODELO
Básicamente el modelo funciona como un balance entre las cantidades de
contaminante que ingresan al área.
El volumen a través del cual se difunden los contaminante permite
determinar la concentración de contaminante esperado.
La ecuación de balance de contaminantes al interior de la caja sería:
��9 = ;�9 + �9 + 3�9 ± 3=9 − 3ℎ9 − ?49
En la Ilustración 4.5, se describen cada uno de estos elementos. Cada uno
de los flujos de contaminantes, permite aplicar la misma fórmula por
contaminante específico.
Más que cantidad de contaminante, en aplicaciones de calidad de aire, es
más útil calcular concentraciones de éstas sustancias. En este caso, la
fórmula se transforma para obtener estos resultados.
Además, existen datos que son difíciles de medir, como lo son la masa de
contaminante transportado hacia y desde la caja, la cantidad de
contaminante creado o destruido mediante transformaciones químicas y la
cantidad de contaminante depuesta.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 164
Ilustración 4.5 – Elementos del Modelo de caja
Transporte desde afuera del área Ta
Transporte hacia afuera del área Th
Emisiones en el área Em
Deposiciones en el área Dp
Inmisiones medidas In
Transformaciones Químicas Tq
Fuente: Elaboración Propia con información de INE M éxico 154
(5)
Ta(4,5)
Th(4,5)
(4)
Ta
Em Dp
In
Th
Tq
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 165
Al interior de una masa de aire, el contaminante llega a distribuirse de
acuerdo a fenómenos muy complejos de dinámica de fluidos. Las emisiones
que ingresan a la atmósfera se van difundiendo en la masa de aire,
homogeneizando la concentración del contaminante.
A. TRANSPORTE DE CONTAMINANTES
El transporte de contaminantes hacia y desde el área de la caja en la
realidad está determinado por el movimiento de masas de aire que contienen
los contaminantes. Estas masas de aire ingresan y salen de la caja, incluidos
sus contaminantes. Es por esto que los flujos de transporte están definidos
junto al movimiento de masas de aire y al de los contaminantes en su interior.
Para simplificar los modelos, los flujos de transporte se simplifican al del aire
que se mueve entre caja y su entorno, con una carga de contaminantes igual
al volumen del aire y la concentración de los mismos.
En el modelo propuesto, los parámetros que determinan este transporte de
contaminantes se determinan de acuerdo a la dirección y velocidad del viento
(masa de aire en movimiento) y la concentración de contaminantes de las
zonas de donde proviene, que para el modelo son los límites de la caja.
3�[4,5] = ;�[4] × �3
3ℎ[4,5] = ;�[5] × �3
La constante de transporte kT es obtenida de acuerdo a las condiciones
atmosféricas determinadas por los parámetros como el viento y la
estabilidad.
Para determinar los valores numéricos de fenómenos de transporte, se
utilizan los datos históricos de inmisiones, las direcciones y velocidades del
viento características, el inventario de emisiones y en el caso del ozono y
nitrógeno, la tasa de transformaciones químicas entre ambos, y en el caso
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 166
del PM10, la tasa de deposición seca y húmeda referencial para el
contaminante.
En este modelo en específico, se calcula de esta manera:
Entre 2 áreas a y b, se calcula la diferencia de emisiones que poseen. Estas
emisiones están en masa de contaminante por unidad de área promedio.
∆� = �[�]���[�] − �[E]
���[E]
En periodos específicos, se determina la estabilidad atmosférica utilizando
datos meteorológicos, y la dirección de los vientos. En un cálculo iterativo, se
determina el movimiento de las masas de aire de una zona a otra. La pluma
de emisiones contaminantes tendrá una forma similar a la del movimiento de
masas de aire.
Luego se comparan las inmisiones entre ambas áreas, las cuales están
influenciadas por la diferencia de emisiones y la pluma de emisiones
contaminantes.
3�[E] = ;�[E]∆�[�, E]
Y este transporte se debió a la pluma de contaminantes y la estabilidad
atmosférica. Se fueron registrando estos valores, para diferentes periodos y
se determinó la siguiente tabla de transportes.
Tabla 4.6 – Variación en el Transporte de contamina ntes entre áreas % Dirección del Viento 5 10 20 50
Est
abili
dad
A 0,012 0,12 0,18 0,28
B 0,011 0,09 0,12 0,2
C 0,009 0,08 0,1 0,19
D 0,005 0,05 0,08 0,19
E 0,002 0,04 0,07 0,19
F 0,001 0,02 0,05 0,18
Fuente: Elaboración Propia
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 167
Para calcular el transporte entre 2 áreas, se determina la posición relativa
entre ambas. Ej. Entre área 1 y área 2, el área 1 está al NE del área 2. Y el
área 2 está al SO del área 1.
En el registro de vientos, se determina qué porcentaje fueron vientos de NE y
de SO. Utilizando este porcentaje se ingresa a la columna de la tabla.
Utilizando la velocidad del viento y la radiación solar, se determina el tipo de
estabilidad. Con este dato se ingresa a la fila de la tabla.
El valor indica la relación entre la inmisión del área y la diferencia de
emisiones por unidad de área.
B. DEPOSICIÓN DE CONTAMINANTES
El cálculo de la deposición de los contaminantes (Dp) en el modelo se realiza
considerando principalmente la humedad relativa y las precipitaciones que se
encuentran en el periodo.
Para determinar la tasa de Deposición, se realizó un análisis histórico que
consideraba la variación de los contaminantes entre periodos con valores
bajos de humedad y precipitación y periodos consecutivos de valores altos
de humedad y precipitación.
La duración del periodo estaba en función a los datos utilizados. Para datos
de los métodos automáticos, el periodo fue de 24 horas, para los datos de los
métodos activo y pasivo, el periodo fue de 1 mes.
Como resultado se obtuvo la siguiente tabla, que indica el porcentaje de
variación en la deposición, bajo estas condiciones, de acuerdo a los datos
históricos.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 168
Tabla 4.7 – Variación en la Deposición de acuerdo a las Condiciones Atmosféricas
Humedad Relativa
Baja Promedio Alta
Pre
cip
itac
ion
es
Ninguna -15% -12% -2%
Promedio 0% 0% 13%
Altas 4% 10% 25%
Fuente: Elaboración Propia
C. TRANSFORMACIONES QUÍMICAS
Aunque las fuentes de información consultada asocian al Ozono y a la
radiación solar como factor que influye en su formación, no se encontró
correlación alguna entre altos niveles de ozono y alta radiación solar.
Lo que sí se encontró fue una fuerte asociación entre lugares con altos
niveles de NO2 y bajos niveles de O3. Por esta razón, para el término de
transformaciones químicas del modelo se utilizarán los niveles altos de
inmisiones de NO2 en la zona como indicador de concentraciones bajas de
O3. La relación viene dada por la función:
3=[��2 � �3] = ;�[�3];�[��2]
4.3.9 SALIDA DEL MODELO DE DISPERSIÓN
Para determinar valores finales de concentración de contaminantes en cada
zona, se deben seguir los siguientes pasos:
Recopilar los datos meteorológicos, de inmisiones y emisiones para el
modelo.
Calcular las condiciones de cada elemento (transporte, emisiones,
deposiciones y transformaciones químicas) del modelo de caja.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Diseño del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 169
Ir calculando el resultado del modelo de caja, iniciando con las emisiones, las
inmisiones anteriormente medidas, las interacciones químicas, la deposición
y por último el transporte de contaminantes entre zonas.
Registrar los resultados para cada zona, en la tabla.
Seguir calculando el modelo para los siguientes periodos.
Los resultados muestran las mayores concentraciones para determinados
periodos, desde 1 hora a 24 horas, 1 mes y valores anuales. Estas
concentraciones corresponden a las previstas para una de las 16 zonas de la
ciudad.
Es posible además mostrar la interpolación de concentraciones de
contaminantes mediante un mapa que zonifique por colores los valores de
contaminante de acuerdo a la calidad del aire.
Ilustración 4.6 – Zonificación por Colores, para el mes de Septiembre 2007
Fuente: Modelo de Simulación de Dispersión de Conta minantes 155
Propuesta de Modelación de Dispersión - Validación del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 170
4.4 VALIDACIÓN DEL MODELO
Para validar el modelo, se utiliza 2 métodos.
Verificar si sus resultados corresponden a los obtenidos en periodos
anteriores.
Realizar predicciones en puntos de monitoreo específicos y determinar si los
valores corresponden a los predichos.
4.4.1 VALIDACIÓN REALIZADA PARA PRONÓSTICO (A TRES DÍAS)
Para validar el método, se escogió aleatoriamente 10 periodos en los que
hubo resultados de mediciones de métodos automáticos en los 3 días
siguientes. Contaminantes pronosticados fueron NO2, PM10, y CO. O3 se lo
excluyó por el mal funcionamiento del equipo de medición desde la
instalación de la estación meteorológica.
Se aplicó la metodología del modelo para predecir los valores de
contaminantes en los tres días siguientes (ver anexo con los valores diarios
obtenidos), se compararon con los valores registrados para esos días y se
calculó el error en base a la variación (tanto positiva como negativa) del valor
pronosticado respecto al registrado, obteniéndose los siguientes resultados:
Tabla 4.8 – Porcentaje de error obtenido en 10 pron ósticos a 3 días
Fuente: Elaboración Propia
Periodo 1er Día 2do Día 3er Día Total
1 12,2% 22,1% 27,0% 20,4%
2 4,9% 8,9% 11,3% 8,4%
3 8,0% 9,4% 3,4% 6,9%
4 6,8% 10,5% 29,5% 15,6%
5 6,7% 7,3% 51,3% 21,8%
6 5,4% 7,4% 15,1% 9,3%
7 5,6% 10,5% 10,2% 8,7%
8 6,5% 7,8% 61,7% 25,3%
9 3,6% 43,6% 9,7% 19,0%
10 5,9% 8,3% 14,9% 9,7%
Promedio 6,6% 13,6% 23,4% 14,5%
% Error
Propuesta de Modelación de Dispersión - Validación del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 171
Gráfico 4.2 – Porcentaje de error acumulado en los periodos pronosticados.
Fuente: Elaboración Propia
De los 10 pronósticos, 5 fueron acertadas (hasta 10% de error en los valores
predichos en promedio), 2 tuvieron hasta 20% de error y son aceptables y las
restantes tuvieron más de 20%. El valor promedio de error máximo fue de
42,7%. El promedio de error fue de 14,5% y la desviación estándar fue de
6,70%
Tabla 4.9 – Calidad del pronóstico realizado a dife rentes días.
Fuente: Elaboración Propia
En relación a valores por día, las pronósticos al 1er día fueron acertadas
(menos de 10% de error) en un 90% (9 de 10) al 2do día fueron 60% y al 3er
día 20%. El promedio de error de pronóstico de 1 día fue de 6,6%, a 2 días
fue de 13,6% y a 3 días fue de 23,4%.
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
70,0%
80,0%
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Po
rce
nta
je
Periodo de Exposición
Porcentaje de Error Acumulado
en el pronóstico de 10 periodos
3er Día
2do Día
1er Día
1er Día 2do Día 3er Día En los 3 días
Acertados <= 10% 9 6 2 5
Aceptable <= 20% 1 2 4 2
Inciertos > 20% 0 2 4 3
Tipo de Pronóstico
Propuesta de Modelación de Dispersión - Validación del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 172
Gráfico 4.3 – Resultados de la Validación del Model o para pronóstico a 3 días
Fuente: Elaboración Propia
Los resultados muestran un modelo que permite pronosticar con una
incertidumbre (en un 95% de los casos) de hasta un 34,6% del valor real los
resultados para los próximos días.
4.4.2 VALIDACIÓN REALIZADA PARA PROYECCIÓN (AL SIGUIENTE MES)
Se escogieron 10 periodos mensuales con valores de contaminación
obtenidos mediante métodos pasivos, activos y automáticos. Contaminantes
pronosticados fueron NO2, PM10, CO y O3.
Se aplicó la metodología del modelo para predecir los valores de
contaminantes en el mes siguiente considerando únicamente los datos
disponibles en meses anteriores al que se debía predecir. Se comparó con
los valores registrados para ese mismo mes y se calculó el error en base a la
variación (tanto positiva como negativa) del valor pronosticado respecto al
registrado, obteniéndose los siguientes resultados:
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
a 1 día a 2 días a 3 días
Porcentaje de Error Promedio
Propuesta de Modelación de Dispersión - Validación del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 173
Tabla 4.10 – Resultados de la predicción de periodo s mensuales
Fuente: Elaboración Propia
En los primeros 6, no habían datos de CO disponibles, por lo que no se
realizó el pronóstico. A continuación se grafica el porcentaje de error en cada
mes pronosticado, por contaminante.
Gráfico 4.4 – Porcentaje de error en la predicción de periodos mensuales
Fuente: Elaboración Propia
De los 10 pronósticos, 2 fueron acertados (hasta 10% de error en los valores
predichos en promedio), 5 tuvieron hasta 20% de error y las restantes
tuvieron más de 20%. El valor máximo de error fue de 35%. El promedio de
error fue de 17,6% y la desviación estándar de 10,15%
Periodo NO2 O3 CO PM10 Total
2004-11 15,9% 42,1% 45,9% 34,6%
2004-12 20,1% 76,3% 10,9% 35,7%
2005-04 16,8% 14,3% 17,1% 16,1%
2005-12 6,9% 1,5% 6,9% 5,1%
2007-07 1,1% 50,5% 15,6% 22,4%
2007-11 18,0% 18,0% 5,5% 13,8%
2008-03 3,2% 11,9% 29,8% 18,4% 15,8%
2008-09 10,7% 51,2% 1,5% 16,5% 20,0%
2008-11 12,4% 11,0% 15,1% 17,7% 14,1%
2009-01 1,6% 8,0% 13,5% 7,4% 7,6%
Promedio 10,7% 28,5% 15,0% 16,2% 17,6%
% Error
0,0%
10,0%
20,0%
30,0%
40,0%
50,0%
60,0%
70,0%
80,0%
90,0%
Po
rce
nta
je
Periodo de Exposición Elegido
Porcentaje de Error por Contaminante
en la predicción de 10 periodos mensuales
NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) PM10 (ug/m3) CO (ug/m3)
Propuesta de Modelación de Dispersión - Validación del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 174
Tabla 4.11 – Calidad de la predicción realizada a 1 mes
Fuente: Elaboración Propia
Revisando los datos, se observó bastantes errores en la predicción de los
valores de ozono, los cuales pueden deberse a imprecisiones en el modelo
por falta de información o por la propia incertidumbre del método de
medición, (Véase pág. 103, 3.5.3 Incertidumbre de los Métodos).
Gráfico 4.5 – Resultados de la Validación del Model o para predicción a 1 mes
Fuente: Elaboración Propia
A pesar de que los errores parecen muy elevados, las predicciones se las
puede tomar como referencia. Se puede afirmar que en un 95% de los casos,
el error promedio no sobrepasará el 48%
Cabe notarse que para estas predicciones se usaron los valores promedio de
parámetros meteorológicos para ese mes, tomando como base 5 años
distintos. Tal vez si se utiliza como entrada al modelo las condiciones
meteorológicas pronosticadas para ese mes, es posible que el error en la
predicción disminuya.
NO2
(ug/m3)
O3
(ug/m3)
CO
(ug/m3)
PM10
(ug/m3)Total
Acertados <= 10% 4 2 1 3 2
Aceptable <= 20% 5 4 2 6 5
Inciertos > 20% 1 4 1 1 3
Tipo de Predicción
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3) PM10 (ug/m3)
Porcentaje de Error Promedio en la
Predicción a 1 Mes
Propuesta de Modelación de Dispersión - Implementación del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 175
4.5 IMPLEMENTACIÓN DEL MODELO
Después del diseño del modelo, la implementación del mismo consiste en
hacer práctica su utilización, de acuerdo a los fines necesarios para la
persona o institución que implemente el modelo.
Para los datos de emisiones, la base de datos debe contar con información
referenciada con sus coordenadas geográficas (georeferenciada) que
mantenga un inventario de las emisiones generadas en la ciudad y sus
alrededores. Este inventario además de las cantidades emitidas debe
permitir pronosticar las emisiones para realizar proyecciones del modelo.
Esta base de datos se realiza durante el inventario de emisiones. Las fuentes
fijas pueden ser georeferenciada usando la dirección de la industria por
ejemplo. Las fuentes móviles son georeferenciables mediante el cálculo de
las emisiones de las avenidas y calles de la ciudad y su ubicación. Las
fuentes de área pueden ser georeferenciadas de acuerdo a criterios de
ubicación de este tipo de fuentes, por parte de quienes realizan el inventario
de emisiones.
Los datos meteorológicos serán almacenados con la mayor resolución
posible, como mínimo de 1 hora, mediante un sistema que descargue los
datos y almacene en una base de datos que facilite el acceso a estos datos.
La información sobre los históricos de inmisiones debe actualizada
periódicamente, con el fin de mantener el modelo al día.
El procesamiento de los datos deberá ser realizado de manera automática,
para reducir el tiempo de trabajo necesario para realizar las predicciones y
pronóstico. La generación de los informes indicará un margen de error
probabilístico de los datos ofrecidos.
Se deben establecer los flujos de información pertinentes hacia las
autoridades y la población en general.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Mantenimiento del Modelo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 176
El objetivo de este trabajo de investigación era diseñar el modelo, el cual
está en la forma de un algoritmo, el cual permite recopilar y analizar los datos
metodológicamente para establecer un pronóstico o una predicción. La
implementación futura depende de las características específicas de quienes
lleguen a implementarlo.
4.6 MANTENIMIENTO DEL MODELO
El modelo de Dispersión debe ser revisado periódicamente con el fin de
mantenerse actualizado y mejorar la confiabilidad en el modelo.
El mantenimiento consiste en replantearse el diseño del modelo, bajo una
perspectiva de mejora en el procedimiento implementado.
Entre las actividades necesarias para la mejora continua del modelo se
tienen:
Actualización del Inventario de Emisiones, a realizarse cada año, o cada 2
años, a determinarse por las instituciones que implementen el modelo,
considerando si la información disponible está de acuerdo a los niveles de
emisiones actuales y al factor económico.
Cambios en la Red de Monitoreo; como nuevos puntos de monitoreo, nuevos
contaminantes monitoreados, otras metodologías, otras variables y
eliminación de estaciones de monitoreo innecesarias.
Recálculo de los coeficientes de transporte, los coeficientes de deposición
húmeda, deposición seca, interacciones químicas, utilizando los datos de
inmisiones y ensayos de laboratorio, ya sea propios o de otros
investigadores.
Nuevos análisis de las series de tiempo, anual, semanal, diario, de cada una
de las variables medidas, como niveles de emisión, inmisión, variables
meteorológicas y otras.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Análisis Costo Beneficio
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 177
4.7 ANÁLISIS COSTO BENEFICIO
A continuación se establecerá mediante datos cuantitativos y cualitativos las
ventajas de la implementación de la propuesta de un modelo de la dispersión
de contaminantes en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, que permita la
simulación de las condiciones que afectan la contaminación atmosférica.
Actualmente la Red de Monitoreo de la Calidad del Aire (Red MoniCA),
realiza mediciones durante todo el año de las concentraciones de los
contaminantes atmosféricos. La información generada por la red de
monitoreo será utilizada para la propuesta, pero al ser una red ya en
funcionamiento, gestionada por tres instituciones: la UPSA, el Gobierno
Municipal de Santa Cruz de la Sierra y la Swisscontact, el acceso a la
información no supone un costo específico para el modelo de dispersión de
contaminantes.
Para obtener información más precisa y detallada de los niveles de
contaminación en la ciudad de Santa Cruz de la Sierra, la Red MoniCA
necesitará readecuar sus estaciones de monitoreo con el tiempo. La
información obtenida a través del modelo de simulación puede indicar en
cuáles ubicaciones se necesitarían nuevas estaciones de monitoreo, cuáles
son innecesarias y si se deben contar con nuevos métodos, monitoreo de
otros contaminantes o cambios de metodología (de activo y pasivo a
automático).
Para la correcta modelación de los contaminantes, es necesario contar con
inventario de emisiones lo más específicos posibles. Estos inventarios de
emisiones necesitan ser actualizados como mínimo cada año, pero la
elaboración inicial es la más morosa, debido al relevamiento inicial de la
información en todas las fuentes de emisión, que año a año pueden
mantenerse y se registrarían al inventario únicamente las nuevas fuentes o
se eliminarían aquellas que han dejado de emitir.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Análisis Costo Beneficio
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 178
4.7.1 COSTOS DE LA IMPLEMENTACIÓN
Para la implementación del modelo de dispersión de contaminantes
atmosféricos, se deben incurrir en los siguientes costos:
A. INVERSIÓN EN EQUIPOS NECESARIOS
Aunque no es necesaria una computadora exclusiva para implementar el
modelo y su posterior funcionamiento, se considera el costo de una con la
capacidad necesaria para el funcionamiento adecuado del software. Entre las
características que se pueden mencionar:
Tabla 4.12 – Especificaciones del Equipo de Computa ción Característica Especificación Motivo
Almacenamiento Mínimo 13 GB, pero se recomienda unos 20 GB o más.
La cantidad de datos que se deben manejar requiere que sea una computadora con buena capacidad de almacenamiento de acuerdo a los requerimientos de datos:
Datos meteorológicos y previsiones climatológicas- 60 MB
Datos de inmisiones de contaminantes - 80 MB
Datos emisiones en Fuentes fijas - 50 MB en total, Fuentes móviles - 30 MB en total, Fuentes de área - 50 MB
Mapas y sistema de información geográfica – 200 MB.
Software específico para el modelo y la simulación –1 GB
Software general de la computadora – 10 GB
Procesamiento Procesador de 1 GHz como mínimo.
Memoria RAM de 1 GB
La cantidad de procesamiento requerida depende de la complejidad del modelo. De acuerdo a la propuesta, se necesita bastante poder de procesamiento.
Procesamiento de datos de entrada
Cálculo de concentraciones
Generación de gráficas de dispersión
Retroalimentación del modelo
Software General de la Computadora
Conectividad Tarjeta de Red Ethernet, Conexión a Internet
Conectividad a través de red para acceso a los datos de:
Estaciones de monitoreo automáticas,
Datos meteorológicos generadas por otras redes y
Información de emisiones.
Envío de reportes y publicación de resultados en páginas de Internet
Interfaces y Periféricos Monitor de 17’’
Teclado y Mouse
Entradas y salidas estándares.
Fuente: Elaboración Propia
Propuesta de Modelación de Dispersión - Análisis Costo Beneficio
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 179
El costo de un equipo que cumple estas características, (al 04-2009) es de
aproximadamente 450 US$ (nuevo) pero puede readaptarse equipos más
antiguos, debido al bajo requerimiento de hardware.
B. INVERSIÓN EN SOFTWARE NECESARIO.
Para el funcionamiento del modelo de simulación, el equipo requiere
software, tanto especializado como general para su funcionamiento. Además
del costo de la instalación y de las licencias de software, también se
considera el costo de capacitación en su uso.
Tabla 4.13 – Especificaciones del Software Actividad Software Costo Anual
Sistema Operativo Microsoft Windows 250 US$
Información Geográfica ILWIS 50 US$
Procesador de Texto OpenOffice Writer 20 US$
Bases de Datos Microsoft Office Access 300 US$
Hojas de Cálculo y Gráficos Microsoft Office Excel 250 US$
Modelos de Emisiones EPA AERMET y similares 150 US$
Fuente: Elaboración Propia
C. COSTOS DE LA RECOPILACIÓN DE DATOS NECESARIOS
Entre estos gastos se tienen aquellos que corresponden a las instancias de
medición de la calidad del aire, medición de parámetros meteorológicos,
inventarios de emisiones, y otros datos para el modelo propuesto
Tabla 4.14 – Costos Anuales de la Obtención de los Datos Nombre Actividad Costo Anual
Red MoniCA
Medición métodos Activos, Pasivo y Automático de las Concentraciones de Contaminantes a lo largo de todas las estaciones de la Red de Monitoreo.
Es financiado por el Gobierno Municipal de Santa Cruz de la Sierra y la Universidad Privada de
Santa Cruz de la Sierra
10000 US$ / año (es el estimado que
gastan las instituciones)
0 US$ (ya se realiza y los datos están
disponibles)
Inventario de Emisiones Registro de fuentes fijas, móviles y de área en el área de influencia del modelo. (se está realizando
el inventario de emisiones del año 2008) 2000 US$
Red Meteorológica Varias Estaciones Meteorológicas distribuidas a lo
largo de la ciudad para registrar los vientos, precipitación, temperatura, radiación, etc.
200 US$
Otros Datos Datos institucionales que complementen al modelo
(Ej. Datos del INE, RUAT, etc) 50 US$
Fuente: Elaboración Propia
Propuesta de Modelación de Dispersión - Análisis Costo Beneficio
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 180
D. COSTOS DE FUNCIONAMIENTO
Incurridos por el uso de la tecnología del modelo de dispersión de
contaminantes. Esto incluye los recursos humanos, tecnológicos y de
difusión de resultados.
Tabla 4.15 – Costos de Funcionamiento del Modelo Nombre Actividad Costo Anual
Recursos Humanos Profesional que utiliza el modelo propuesto para obtener los resultados
6000 US$
Tecnológicos Utilización de equipos, comunicaciones, necesarios para los objetivos del modelo
200 US$
Difusión Páginas Web, Folletos, Revistas, Mensajes en
Radio, TV. 500 US$
Fuente: Elaboración Propia
E. COSTOS DE MANTENIMIENTO
Actualización del método para el cálculo del modelo de dispersión propuesto,
de realizarse una vez al año. Consiste en revisar la metodología de
implementación del modelo y adaptarlo de acuerdo a los cambios y
optimizarlo, de acuerdo a la experiencia obtenida en los años anteriores.
Tabla 4.16 – Costos de Mantenimiento del Modelo Nombre Actividad Costo Anual
Recursos Humanos Profesional que utiliza el modelo propuesto para obtener los resultados
1000 US$
Tecnológicos Utilización de equipos, comunicaciones, necesarios para los objetivos del modelo 500 US$
Fuente: Elaboración Propia
F. COSTOS TOTALES
Para la implementación, funcionamiento y mantenimiento del modelo
propuesto, de acuerdo a los costos presentados, se tiene como costo total:
1450 US$ en inversión inicial y 20250 US$ de costos anuales.
Cabe destacar que una buena parte de los costos anuales (12200 US$) ya
son asumidos por instituciones que participan del Proyecto Aire Limpio y la
Red MoniCA, como lo son el Gobierno Municipal de Santa Cruz,
Swisscontact y la Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Análisis Costo Beneficio
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 181
4.7.2 BENEFICIOS CUALITATIVOS
Los beneficios que genera este modelo de dispersión están en relación a las
ventajas de poseer mayor información acerca de cómo afectan en la calidad
del aire las diversas variables relacionadas con la contaminación atmosférica.
Presentar resultados de pronóstico de la Contaminación Atmosférica lleva los
siguientes beneficios:
Permite establecer alertas a la población, la cual puede prepararse para
minimizar su exposición a niveles altos de contaminación. Esto permitirá
reducir el número de casos agudos provocados por un aire impuro y
disminuir los costos asociados al tratamiento de emergencia, la reducción de
la productividad de los trabajadores y la mortalidad asociada.
La planificación urbana podrá utilizar los modelos de dispersión para
determinar las áreas más vulnerables a los efectos de contaminación y
planificar los lugares de futuros desarrollos industriales, de comercio y de
vivienda.
Se podrá establecer la efectividad de medidas gubernamentales y
legislativas, al permitir simular escenarios futuros de contaminación
ambiental, en condiciones determinadas.
Determinar la efectividad de la red de Monitoreo existente, mediante la
modelación de la dispersión que podría indicar la existencia de otros puntos
críticos que no se han identificado aún y que deberían ser monitoreados.
Propuesta de Modelación de Dispersión - Conclusiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 182
4.8 CONCLUSIONES
Se propone un modelo de dispersión de contaminantes basado en el modelo
de las multicajas, debido a la disponibilidad de datos, el área del estudio y la
utilización de variables meteorológicas que modifican las tasas de dispersión
y deposición de los contaminantes.
El modelo permitirá hacer pronósticos de calidad del aire para los próximos
días, predicciones anuales de las tendencias de contaminación, predicciones
del impacto de posibles medidas y escenarios de contaminación y la
interpolación de valores de contaminación, en especial, en aquellas áreas en
las que no hay una estación de monitoreo cercana.
Se ha dividido la ciudad en 16 áreas y sus alrededores en 8 áreas. Esta
división permite que el modelo esté mejor adaptado a las condiciones
encontradas en la ciudad.
Las variables a utilizarse deben sistematizarse, a fin de que el modelo una
vez en operación sea lo más fácil de operar y los datos generen
informaciones lo más fácilmente posible. Por esto el modelo propuesto utiliza
tablas para organizar la información de ingreso al modelo y permiten operar
de manera más fácil con el mismo.
Además se describió cómo realizar el cálculo para determinar los diferentes
elementos del modelo. El transporte hacia (Th) y desde (Ta) la caja está en
función a la dirección del viento, estabilidad atmosférica y la diferencia de
emisiones entre áreas. La deposición (Dp) está en función a la concentración
de contaminantes y a las variables meteorológicas de Humedad Relativa y
Precipitaciones. Las Transformaciones Químicas (Tq) está en función a la
concentración de NO2 y O3 al no haberse encontrado otra correlación más
significativa.
Se realizó la validación del modelo, el cual muestra que éste es confiable (un
70% de las veces con más de 80% de acierto) en pronósticos a 3 días. Y en
Propuesta de Modelación de Dispersión - Referencias
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 183
predicciones de contaminación al siguiente mes, hay una confiabilidad del
80% el 70% de las veces.
La propuesta tiene un costo anual de 20250 US$ y una inversión de 1450
US$. Esto considera incluso algunos costos que ya son asumidos por
instituciones existentes como lo son el Gobierno Municipal de Santa Cruz,
Swisscontact y la Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra (UPSA).
El costo del proyecto justifica los grandes beneficios para la comunidad que
tendría un modelo de las características mencionadas.
4.9 REFERENCIAS
143 Sonia Alvarado, Marcos Luján, and Christian Bomblat. “Modelación de las emisiones del parque automotor en la ciudad de Cochabamba - Bolivia.”
144 Ibid. 478.
145 Ibid. fig. 3.
146 O. R. Sanchez-Ccoyllo et al. “Determination of O3-, CO- and PM10-transport in the metropolitan area of Sao Paulo, Brazil through synoptic-scale analysis of back trajectories.” in Meteorology Atmospheric Physics (2006), 86, [http://meioambiente.cptec.inpe.br/pdf/MAPtrajectory.pdf] [Acceso: 16-03-2009].
147 “A review of the molecular diffusivities of H2O, CO2, CH4, CO, O3, SO2, NH3, N2O, NO, and NO2 in air, O2 and N2 near STP,” [http://cat.inist.fr/?aModele=afficheN&cpsidt=2272030] [Acceso: 21-05-2009].
148 Ángel Franco. “Difusión. Ley de Fick.” Difusión. Ley de Fick, [http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/transporte/difusion/difusion.htm] [Acceso: 21-05-2009].
149 Guadalupe Cisniega. “Contaminación del Aire Urbano: Efectos de la Radiación Solar.” in . Cancún, México, (2002).
150 Martín Blaser. Dispersión de la contaminación atmosférica causada por el tráfico vehicular. 34.
151 Turner D. Bruce. Workbook of Atmospheric Dispersion Estimates, 2º ed. USA: Lewis Publishers, (1994), 5-1, [Acceso: 10-02-2009].
152 Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales and Instituto Nacional de Ecología. Guía de elaboración y usos de inventarios de emisiones. Mexico, 258, [Acceso: 11-05-2009].
Propuesta de Modelación de Dispersión - Referencias
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 184
153 Wikipedia. “Inverse distance weighting” (9-05-2009), [http://en.wikipedia.org/wiki/Inverse_distance_weighting] [Acceso: 11-05-2009].
154 “Estimación de Emisiones Mediante Modelos de Emisión de Contaminantes,” [http://www.ine.gob.mx/publicaciones/libros/457/estimacion2.pdf] [Acceso: 20-10-2008].
155 S. G. Cardenas et al. “Modelo de Simulación de Dispersión de Contaminantes.” in . Santa Cruz, Bolivia, (2007).
Conclusiones y Recomendaciones - Contenido del Capítulo
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 185
Capítulo 5 C ONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
CONTENIDO DEL CAPÍTULO
En este capítulo se analizan las conclusiones obtenidas a partir del estudio
realizado. Y se realizan las recomendaciones para la mejora de éste y
otros trabajos relacionados.
Conclusiones y Recomendaciones - Conclusiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 186
5.1 CONCLUSIONES
El problema de la contaminación atmosférica es que la alteración de la
composición natural de la atmósfera por sustancias contaminantes produce
efectos negativos sobre la salud de las personas, las plantas, los animales e
inclusive las edificaciones.
De acuerdo a la cantidad de contaminante presente en el aire, se producen
problemas en la salud de las personas expuestas. Los límites permisibles
responden a las concentraciones máximas con menores riesgos para la
salud, establecidas en estudios de epidemiología.
La Calidad del Aire está en estrecha relación al fenómeno de la dispersión de
contaminantes. La problemática de la dispersión de contaminantes
atmosféricos es un tema de interés, por los posibles beneficios e
implicaciones para la Gestión Ambiental de la Calidad del Aire.
La dispersión y las interacciones químicas de los contaminantes es afectada
por un gran número de factores, como los factores meteorológicos del viento,
la humedad, la radiación solar, el perfil vertical de temperatura; también
influyen los factores del relieve del terreno. Los contaminantes estudiados y
sus características principales se resumen en la tabla a continuación.
Tabla 5.1 - Características de Contaminantes Estudi ados Contaminante Fuentes Principales Dispersión Efectos
NOx – NO2
Óxidos de Nitrógeno, principalmente Dióxido de Nitrógeno
Combustiones a alta temperatura: motores de gasolina de los automóviles, centrales térmicas, etc.
Cercano a los emisores, los NO se oxidan hasta NO2, la forma más estable.
Irritante, es un precursor de la lluvia ácida y otros contaminantes como el Ozono.
O3
Ozono troposférico
Reacciones Secundarias entre NOx, COV y luz ultravioleta
Dado que es un contaminante secundario, se dispersa alrededor de las fuentes de COV y NOx
Ataca a las plantas, reduciendo los cultivos.
Afecta las vías aéreas y es irritante.
PM – PM10
Material Particulado, en especial el PM10, (menor a 10 micras).
Combustión incompleta, Procesos industriales, Erosión
Partículas livianas y pequeñas, se dispersan con el viento, mientras más ligeras y pequeñas, una mayor distancia.
Afectan al sistema respiratorio, penetran en los pulmones.
CO
(Monóxido de Carbono)
Combustión incompleta Gradualmente se transforma a CO2
Intoxicación, impide la oxigenación de la sangre
Fuente: Elaboración Propia
Conclusiones y Recomendaciones - Conclusiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 187
La concentración de algunos contaminantes atmosféricos de la ciudad de
Santa Cruz de la Sierra ha sido registrada desde el año 2004. Los datos de
la Red de Monitoreo de la Calidad del Aire (Red MoniCA) abarcan un periodo
de tiempo que permite estudiar con detalle el fenómeno de la contaminación.
Analizando los ciclos anuales, se ven patrones muy definidos del
comportamiento de los contaminantes. Se distingue que en la época seca
(meses de julio, agosto, septiembre y octubre) los niveles de contaminantes
se elevan.
La asociación de los contaminantes primarios en las fuentes de emisión es
visible en los ciclos diarios, así como la participación del O3 en los procesos
diarios.
Analizando los ciclos semanales, los días con mayor contaminación son los
días laborables (de lunes a viernes), a excepción del O3, que presenta
mayores concentraciones los fines de semana, al estar correlacionado
negativamente con los NO2 y por ser un contaminante secundario que
demora en su transformación y transporte. El CO tiene su máximo a final de
la semana laboral (jueves y viernes), lo cual indica que se va acumulando a
lo largo de la semana, produciéndose más que la cantidad que se dispersa o
destruye y el fin de semana vuelven a bajar los valores gracias a la
disminución de las emisiones.
A largo plazo, las tendencias muestran que hay contaminantes que están
disminuyendo (PM10), otros se incrementan muy lentamente (NO2) y otros
tienen comportamiento algo irregular, pero el último año han subido bastante
(O3 y CO).
Las zonas con mayor tráfico vehicular registran mayores valores, lo que se
corresponde con la idea de que los vehículos son los principales emisores de
contaminantes.
Conclusiones y Recomendaciones - Conclusiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 188
Los automóviles, con su rápido índice de crecimiento, son la principal fuente
de emisiones, incrementándose con la actual congestión vehicular. A esto se
suman las emisiones industriales, localizadas principalmente en el parque
industrial, al noreste y este de la ciudad.
Las emisiones producidas por los incendios forestales son un factor que
influye bastante en la calidad del aire. Otros trabajos han demostrado los
fenómenos de dispersión y transporte que sufren los contaminantes emitidos
en lugares como el norte de Bolivia y el oeste de Brasil, que finalmente llegan
hasta el sur de Continente, como Argentina, Paraguay, Uruguay y el sur de
Brasil.
Para estimar las cantidades de contaminantes atmosféricos generados, se
ha hecho una estimación, basada en la metodología de un Inventario de
Emisiones.
Como primer paso, se han clasificado las fuentes de los contaminantes en
fijas, móviles y de área. Cada una de estas fuentes tienen sus métodos para
estimar las emisiones, pero el más utilizado es el de los factores de emisión,
en el cual, el contaminante, y la cantidad emitida dependen de la actividad
que se realice y durante cuánto tiempo.
Se han determinado las cantidades de contaminantes generados para la
ciudad de Santa Cruz, distribuyendo geográficamente estas emisiones.
En la estimación realizada de las emisiones, se determinó que en la ciudad
de Santa Cruz se produjeron el año 2008 aproximadamente: 18530 Tn/Año
de PM10, 40158 Tn/Año de CO y 4653 Tn/Año de NOx. Los vehículos son la
principal fuente de CO, de NOx y las fuentes de área son la principal fuente
de PM10.
Conclusiones y Recomendaciones - Conclusiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 189
Geográficamente y meteorológicamente se tienen condiciones que permiten
la dispersión de los contaminantes, aunque la alta radiación solar de la
región fomenta la producción de neblinas fotoquímicas de O3.
El contaminante que más afecta al Índice de Contaminación Atmosférica es
el PM10, el cual se ve afectado por los vientos, las fuentes de área, la hora
del día y el mes del año.
Para establecer el modelo que explique la dispersión de los contaminantes,
se realizaron análisis multivariables que definan estadísticamente dentro de
un intervalo de confianza la relación entre concentración de contaminantes y
factores de emisión, dispersión, interacciones y deposición.
Se propone un modelo de dispersión de contaminantes basado en el modelo
de las multicaja, debido a la disponibilidad de datos, el área del estudio y la
utilización de variables meteorológicas que modifican las tasas de dispersión
y deposición de los contaminantes.
El modelo permitirá hacer pronósticos de calidad del aire para los próximos
días, predicciones anuales de las tendencias de contaminación, predicciones
del impacto de posibles medidas y escenarios de contaminación y la
interpolación de valores de contaminación, en especial en aquellas áreas en
las que no hay una estación de monitoreo cercana.
Se ha dividido la ciudad en 16 áreas y sus alrededores en 8 áreas. Esta
división permite que el modelo esté mejor adaptado a las condiciones
encontradas en la ciudad.
Las variables a utilizarse deben sistematizarse, a fin de que el modelo una
vez en operación sea lo más fácil de operar y los datos generen
informaciones lo más fácilmente posible. Por esto el modelo propuesto utiliza
tablas para organizar la información de ingreso al modelo y permiten operar
de manera más fácil con el mismo.
Conclusiones y Recomendaciones - Conclusiones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 190
El cálculo de los coeficientes de los diferentes elementos del modelo se
realizó en base a la información del diagnóstico. El transporte hacia (Th) y
desde (Ta) la caja está en función a la dirección del viento, estabilidad
atmosférica y la diferencia de emisiones entre áreas. La deposición (Dp) está
en función a la concentración de contaminantes y a las variables
meteorológicas de Humedad Relativa y Precipitaciones. Las
Transformaciones Químicas (Tq) está en función a la concentración de NO2 y
O3 al no haberse encontrado otra correlación más significativa.
Se realizó la validación del modelo, el cual muestra que éste es confiable en
un 50% de las veces con más de 95% de acierto en pronósticos a 3 días. Y
en predicciones de contaminación al siguiente mes, hay una confiabilidad del
85% el 50% de las veces.
La propuesta tiene un costo anual de 20250 US$ y una inversión de 1450
US$. Esto considera incluso algunos costos que ya son asumidos por
instituciones existentes.
El costo del proyecto justifica los grandes beneficios para la comunidad que
tendría un modelo de las características mencionadas.
Conclusiones y Recomendaciones - Recomendaciones
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 191
5.2 RECOMENDACIONES
Fortalecer los datos meteorológicos mediante un acuerdo con el SENAHMI,
el cual tiene una red nacional de Meteorología.
El sistema de calidad de la Red MoniCA debe mejorar. La incertidumbre de
los datos obtenidos es elevada para el requerimiento del modelo. Los datos
de la red Pasiva y Activa tienen un porcentaje de incertidumbre sistemática
(un 5 a 10%) y experimental (entre 15 y 25%), la cual debería bajar a menos
del 20% en total. En la red Automática, el problema es la falta de datos en
varios periodos debido problemas como: el mal funcionamiento de los
equipos, falta de calibración de los mismos o pérdida de datos, por la falta de
un operador dedicado a mantener los equipos de la Red Automática.
La realización de un inventario de emisiones de la ciudad de Santa Cruz de
la Sierra podrá proporcionar datos más exactos sobre la cantidad de
contaminantes emitidos en la ciudad. Este inventario conviene que sea
planificado desde sus inicios para el uso de sus datos en modelos de la
calidad del aire. Para esto, se deben registrar las fuentes de emisión
(puntuales, lineales y de área), con su ubicación geográfica exacta.
El análisis de los resultados del modelo indica que tiene un grado de
porcentaje de incertidumbre. El modelo debe ser readecuado cada año, y
mejorar su método, haciéndolo cada vez más preciso.
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Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 192
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Anexos
Proyecto de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ 198
ANEXOS
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ i
ÍNDICE DE ANEXOS
ANEXO I - Focos de Incendio en el Departamento de Santa Cruz ii ANEXO II - Emisiones Vehiculares iii ANEXO III - Promedios Mensuales NO2 v
ANEXO IV - Promedios Mensuales O3 vi ANEXO V - Promedios Mensuales Activo PM10 y Automáticos CO, NO2, O3 y PM10 vii ANEXO VI - Datos Mensuales Meteorología viii ANEXO VII - Correlaciones: Ciclo Anual viii ANEXO VIII - Correlaciones Ciclo Semanal ix
ANEXO IX - Correlaciones Ciclo Diario ix
ANEXO X - Datos de la Validación A 3 días x
ANEXO XI - Datos de la Validación a 1 Mes x
ANEXO XII - Presupuesto xi ANEXO XIII - Curriculum Vitae xii ANEXO XIV - CD con el documento completo en PDF, base de datos con los datos recopilados durante el trabajo, archivos Excel con los cálculos y mapas y otros archivos digitales relacionados al trabajo.
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ ii
ANEXO I - FOCOS DE INCENDIO EN EL DEPARTAMENTO DE SANTA CRUZ
Mes
Superficie
Quemada tn de NO2 tn de CO tn de PM10
2005-01
2005-02 0
2005-03 0
2005-04 9800 1626,8 45668 3175,2
2005-05 10500 1743 48930 3402
2005-06 9000 1494 41940 2916
2005-07 28800 4780,8 134208 9331,2
2005-08 228500 37931 1064810 74034
2005-09 369800 61386,8 1723268 119815,2
2005-10 124300 20633,8 579238 40273,2
2005-11 17300 2871,8 80618 5605,2
2005-12 0 0 0 0
2006-01 0 0 0 0
2006-02 0 0 0 0
2006-03 0 0 0 0
2006-04 3800 630,8 17708 1231,2
2006-05 15400 2556,4 71764 4989,6
2006-06 5000 830 23300 1620
2006-07 65200 10823,2 303832 21124,8
2006-08 413400 68624,4 1926444 133941,6
2006-09 369400 61320,4 1721404 119685,6
2006-10 71500 11869 333190 23166
2006-11 40400 6706,4 188264 13089,6
2006-12 0 0 0 0
2007-01 0 0 0 0
2007-02 0 0 0 0
2007-03 0 0 0 0
2007-04 4600 763,6 21436 1490,4
2007-05 9500 1577 44270 3078
2007-06 33300 5527,8 155178 10789,2
2007-07 64200 10657,2 299172 20800,8
2007-08 357500 59345 1665950 115830
2007-09 650200 107933,2 3029932 210664,8
2007-10 321100 53302,6 1496326 104036,4
2007-11 49400 8200,4 230204 16005,6
2007-12 0 0 0 0
2008-01 0 0 0 0
2008-02 0 0 0 0
2008-03 0 0 0 0
2008-04 4100 680,6 19106 1328,4
2008-05 9200 1527,2 42872 2980,8
2008-06 19700 3270,2 91802 6382,8
2008-07 61000 10126 284260 19764
2008-08 115900 19239,4 540094 37551,6
2008-09 366400 60822,4 1707424 118713,6
2008-10 237100 39358,6 1104886 76820,4
2008-11 0 0 0 0
2008-12 0 0 0 0
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ iii
ANEXO II - EMISIONES VEHICULARES
Emisiones en rutaFactor de
Emisión2004 2005 2006 2007 2008
1,18176043 1,781E+09 1,953E+09 2,134E+09 2,735E+09 2,794E+09
0,26930128 2,163E+08 2,288E+08 2,331E+08 2,445E+08 2,772E+08
0,14424038 1,955E+05 2,215E+05 3,860E+05 2,713E+06 7,978E+07
11,0419975 1,664E+10 1,825E+10 1,994E+10 2,555E+10 2,611E+10
0,67558671 5,425E+08 5,740E+08 5,849E+08 6,135E+08 6,953E+08
7,75965066 1,052E+07 1,191E+07 2,076E+07 1,459E+08 4,292E+09
1,11837612 1,685E+09 1,848E+09 2,020E+09 2,588E+09 2,644E+09
0,72921502 5,856E+08 6,195E+08 6,313E+08 6,621E+08 7,505E+08
0,98670171 1,337E+06 1,515E+06 2,640E+06 1,856E+07 5,457E+08
0,01083852 1,633E+07 1,791E+07 1,957E+07 2,508E+07 2,562E+07
0,08268995 6,640E+07 7,025E+07 7,158E+07 7,508E+07 8,510E+07
0,00398356 5,400E+03 6,116E+03 1,066E+04 7,492E+04 2,203E+06
241,974095 3,647E+11 3,999E+11 4,370E+11 5,600E+11 5,721E+11
244,771962 1,966E+11 2,080E+11 2,119E+11 2,223E+11 2,519E+11
234,647083 3,181E+08 3,603E+08 6,279E+08 4,413E+09 1,298E+11
Emisiones en paradaFactor de
Emisión2004 2005 2006 2007 2008
2,6618054 4,011E+08 4,399E+08 4,807E+08 6,160E+08 6,293E+08
0,8530148 6,850E+07 7,247E+07 7,385E+07 7,746E+07 8,779E+07
1,13222699 1,535E+05 1,738E+05 3,030E+05 2,129E+06 6,262E+07
28,9421545 4,362E+09 4,783E+09 5,227E+09 6,698E+09 6,843E+09
3,99131405 3,205E+08 3,391E+08 3,455E+08 3,624E+08 4,108E+08
23,2913746 3,157E+06 3,576E+06 6,233E+06 4,380E+07 1,288E+09
1,17982497 1,778E+08 1,950E+08 2,131E+08 2,730E+08 2,789E+08
0,10290321 8,264E+06 8,743E+06 8,908E+06 9,344E+06 1,059E+07
1,05085207 1,424E+05 1,614E+05 2,812E+05 1,976E+06 5,812E+07
0,05419259 8,167E+06 8,955E+06 9,787E+06 1,254E+07 1,281E+07
0,26460784 2,125E+07 2,248E+07 2,291E+07 2,403E+07 2,723E+07
0,01991781 2,700E+03 3,058E+03 5,330E+03 3,746E+04 1,102E+06
35,8269651 5,399E+09 5,920E+09 6,471E+09 8,291E+09 8,470E+09
57,6126107 4,627E+09 4,895E+09 4,988E+09 5,231E+09 5,930E+09
32,2288013 4,369E+06 4,948E+06 8,624E+06 6,061E+07 1,782E+09
CO2
PM
CO2
VOC
CO
NOx
PM
VOC
CO
NOx
VOC 2,00E+09 2,18E+09 2,37E+09 2,98E+09 3,15E+09
CO 1,72E+10 1,88E+10 2,05E+10 2,63E+10 3,11E+10
NOx 2,27E+09 2,47E+09 2,65E+09 3,27E+09 3,94E+09
PM 8,27E+07 8,82E+07 9,12E+07 1,00E+08 1,13E+08
CO2 5,62E+11 6,08E+11 6,50E+11 7,87E+11 9,54E+11
2004 2005 2006 2007 2008
VOC 4,70E+08 5,13E+08 5,55E+08 6,96E+08 7,80E+08
CO 4,69E+09 5,13E+09 5,58E+09 7,10E+09 8,54E+09
NOx 1,86E+08 2,04E+08 2,22E+08 2,84E+08 3,48E+08
PM 2,94E+07 3,14E+07 3,27E+07 3,66E+07 4,11E+07
CO2 1,00E+10 1,08E+10 1,15E+10 1,36E+10 1,62E+10
Emisiones Totales
en encendido
Emisiones Totales
en ruta
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ iv
VOC 2,18E+09 2,39E+09 2,62E+09 3,35E+09 3,42E+09
CO 2,10E+10 2,30E+10 2,52E+10 3,22E+10 3,29E+10
NOx 1,86E+09 2,04E+09 2,23E+09 2,86E+09 2,92E+09
PM 2,45E+07 2,69E+07 2,94E+07 3,76E+07 3,84E+07
CO2 3,70E+11 4,06E+11 4,43E+11 5,68E+11 5,81E+11
2004 2005 2006 2007 2008
VOC 2,85E+08 3,01E+08 3,07E+08 3,22E+08 3,65E+08
CO 8,63E+08 9,13E+08 9,30E+08 9,76E+08 1,11E+09
NOx 5,94E+08 6,28E+08 6,40E+08 6,71E+08 7,61E+08
PM 8,77E+07 9,27E+07 9,45E+07 9,91E+07 1,12E+08
CO2 2,01E+11 2,13E+11 2,17E+11 2,27E+11 2,58E+11
2004 2005 2006 2007 2008
VOC 3,49E+05 3,95E+05 6,89E+05 4,84E+06 1,42E+08
CO 1,37E+07 1,55E+07 2,70E+07 1,90E+08 5,58E+09
NOx 1,48E+06 1,68E+06 2,92E+06 2,05E+07 6,04E+08
PM 8,10E+03 9,17E+03 1,60E+04 1,12E+05 3,30E+06
CO2 3,22E+08 3,65E+08 6,37E+08 4,47E+09 1,32E+11
VOC 2,47E+09 2,69E+09 2,92E+09 3,68E+09 3,93E+09
CO 2,19E+10 2,40E+10 2,61E+10 3,34E+10 3,96E+10
NOx 2,46E+09 2,67E+09 2,88E+09 3,55E+09 4,29E+09
PM 1,12E+08 1,20E+08 1,24E+08 1,37E+08 1,54E+08
CO2 5,72E+11 6,19E+11 6,61E+11 8,00E+11 9,70E+11
2004 2005 2006 2007 2008
VOC 2.467 2.694 2.923 3.678 3.931
CO 21.879 23.958 26.127 33.415 39.634
NOx 2.459 2.673 2.876 3.553 4.288
PM 112 120 124 137 154
CO2 571.581 618.997 661.010 800.209 969.960
Gas Natural
Totales en g/año
Totales en Tn/Año
Emisiones Totales Vehículos
Gasolina
Diesel
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ v
ANEXO III - PROMEDIOS MENSUALES NO2
CN CU EC ET LP PA PC PI SP UP VM
2004-01
2004-02
2004-03
2004-04
2004-05 12,8 21,7 3,3 3,5 17,2 12,9 15,7 6,3
2004-06 12,8 22,1 8,8 3,7 22,4 13,7 14,5 9,2
2004-07 0,7 17,5 26,2 7,4 2,3 34,0 20,4 16,7 16,1 11,3
2004-08 47,6 1,1 30,7 47,9 15,4 7,8 56,0 30,5 26,8 17,5 22,4
2004-09 42,0 1,8 26,5 34,7 10,7 5,1 43,8 22,0 16,1 11,8 16,3
2004-10 46,9 4,3 33,2 41,8 14,4 6,6 60,3 27,9 46,6 16,8 20,2
2004-11 39,8 0,9 25,3 36,0 11,8 8,1 52,1 32,0 28,0 16,7 17,4
2004-12 31,4 0,5 19,2 30,0 11,1 6,9 29,7 20,2 18,4 12,9 16,0
2005-01 32,2 1,4 18,3 28,7 9,9 6,6 29,6 18,9 19,7 15,1 16,6
2005-02 44,4 6,1 30,7 37,9 15,3 9,9 52,8 30,2 34,1 26,5 22,9
2005-03 31,3 2,3 19,3 21,9 7,2 3,8 26,7 17,3 16,4 12,5 11,5
2005-04 28,2 2,9 19,3 20,8 5,4 6,9 28,3 20,6 18,2 10,8 11,1
2005-05 20,9 1,8 12,6 19,9 5,0 4,0 24,9 15,9 11,3 6,3 7,8
2005-06 12,9 1,9 7,7 11,0 4,3 2,9 13,3 10,4 9,5 8,7 6,4
2005-07 35,2 2,8 21,5 37,8 0,0 5,9 42,2 22,9 20,9 15,5 17,1
2005-08 26,7 4,2 19,4 22,7 17,7 7,6 30,7 20,9 16,3 28,3 13,1
2005-09 51,7 5,5 23,5 47,2 26,3 10,6 63,3 42,0 25,7 32,6 25,6
2005-10 44,1 1,1 30,9 36,6 7,3 5,4 49,4 33,7 28,7 19,2 15,9
2005-11 42,7 5,4 30,0 37,0 12,6 10,8 45,4 30,6 28,6 22,0 19,2
2005-12 39,0 4,8 24,7 37,5 12,3 7,6 39,0 30,3 26,7 18,9 19,4
2006-01
2006-02
2006-03
2006-04 34,2 3,5 21,7 29,3 13,7 9,3 36,4 24,2 26,3 22,0 14,2
2006-05 27,1 3,7 25,3 32,6 15,9 9,0 32,1 25,4 21,4 23,4
2006-06 28,8 1,7 16,7 22,1 10,8 5,5 30,7 16,4 19,1 11,2
2006-07 30,9 3,6 20,2 21,8 13,3 5,7 28,6 19,5 20,9 15,3
2006-08 35,2 2,9 24,3 34,3 12,8 7,4 42,0 23,7 24,2 18,6
2006-09 67,7 9,7 48,0 53,8 26,3 17,3 75,1 46,0 46,1 31,2
2006-10 50,5 6,7 34,4 47,2 19,8 13,2 59,9 38,5 34,0 27,6
2006-11 34,6 5,0 27,0 34,1 15,0 9,9 47,4 30,0 25,1 21,7
2006-12 26,6 2,6 17,3 24,4 10,1 6,9 32,2 20,8 16,8 11,6
2007-01 29,4 1,9 18,3 24,4 8,7 6,6 32,1 20,5 18,7 12,0 12,6
2007-02 26,8 2,9 17,6 24,5 8,1 2,6 31,2 20,2 18,8 11,9 13,3
2007-03 35,1 0,9 20,1 25,0 9,5 5,4 34,0 25,2 18,9 12,8 11,0
2007-04 28,2 0,6 18,0 21,1 7,2 4,1 32,1 20,7 18,3 12,2 12,0
2007-05 34,4 5,4 29,0 33,2 17,9 13,1 40,1 33,2 32,0 24,9 18,6
2007-06 38,2 3,1 18,0 31,9 15,7 9,1 42,2 21,8 18,6 13,9 13,9
2007-07 39,0 4,9 31,3 42,6 19,4 12,7 52,6 35,0 28,8 25,9 20,5
2007-08 54,5 4,7 39,5 55,5 24,1 14,5 68,5 43,4 38,8 31,4 25,3
2007-09 68,1 4,2 79,9 65,1 25,4 13,7 84,9 49,9 43,8 28,7 26,7
2007-10 66,5 7,4 58,1 57,5 23,1 12,9 72,8 36,2 36,7 26,1 23,2
2007-11 46,1 4,5 49,1 37,1 14,3 11,3 48,4 26,8 27,8 18,8 16,7
2007-12 35,5 1,7 31,7 34,3 8,7 5,8 38,6 25,5 24,3 16,5 11,2
2008-01 36,2 2,5 21,6 30,6 11,5 8,5 39,4 25,7 23,1 16,6 14,3
2008-02 38,8 3,1 23,2 26,3 13,3 8,2 38,5 26,8 31,8 17,8 17,4
2008-03 40,1 2,6 22,9 28,0 11,8 10,9 36,7 27,3 26,2 20,4 15,9
2008-04 33,9 4,6 25,1 24,7 10,7 10,5 37,4 24,6 28,9 22,5 14,1
2008-05 22,7 1,9 13,1 17,9 8,6 1,5 26,7 17,6 9,4 12,8 8,3
2008-06 39,5 3,3 25,7 31,8 12,4 5,5 38,9 22,4 20,4 15,1 11,5
2008-07 44,7 5,3 28,8 37,6 17,6 13,6 43,0 32,0 34,1 19,9 18,5
2008-08 51,3 7,4 38,9 43,9 26,0 16,2 55,5 39,0 37,4 30,6 27,2
2008-09 55,7 8,4 44,9 55,8 28,1 18,5 65,2 42,9 43,5 35,2 29,7
2008-10 66,3 8,2 37,6 54,1 22,8 16,8 69,0 32,2 36,2 25,7 21,8
2008-11 59,9 7,7 44,3 50,8 23,8 18,9 65,3 40,0 40,3 36,3 29,2
2008-12 44,9 4,2 30,8 36,4 18,7 10,5 51,8 31,7 33,2 24,4 23,5
2009-01 50,8 4,8 25,8 36,7 17,7 12,2 44,5 33,2 27,9 24,1 19,8
2009-02 35,2 5,0 21,7 32,7 10,9 12,9 37,9 26,6 16,2 16,4 10,0
NO2 Pasivo
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ vi
ANEXO IV - PROMEDIOS MENSUALES O3
CN CU EC ET LP PA PC PI SP UP VM
2004-01
2004-02
2004-03
2004-04
2004-05 3,2 0,0 0,3 0,5 0,7
2004-06 19,6 10,7 9,3 10,0 12,9 8,2 11,6 16,9 16,2
2004-07 24,7 14,7 9,4 14,7 17,0 8,4 22,4 15,7 18,7 19,8
2004-08
2004-09 0,2 1,1 1,5 0,6 3,0 0,6 1,0 0,4 0,7 1,2 1,1
2004-10 0,6 1,6 2,1 0,9 1,3 0,4 2,9 0,8 1,3 2,3 2,1
2004-11 2,8 5,2 1,3 2,3 3,2 2,9 0,4 2,5 4,5 0,6
2004-12 1,8 2,4 1,2 2,6 0,5 0,2 0,5
2005-01 3,6 1,3 1,4 1,3 3,3 1,0 0,8 2,3 0,7 1,8
2005-02 2,3 11,1 10,1 5,4 7,9 15,8 5,6 7,0 13,6 5,9 11,4
2005-03 0,8 14,6 4,4 4,0 6,8 9,2 0,7 8,6 8,4 4,1 5,6
2005-04 0,8 10,5 2,7 4,7 7,3 8,3 2,1 3,4 4,9 1,2 5,0
2005-05 2,8 10,6 3,4 0,2 9,0 5,2 1,3 2,9 3,9 2,5 7,4
2005-06 7,4 15,7 5,5 3,5 10,5 10,5 2,8 9,7 8,8 6,7 6,8
2005-07 9,6 11,2 10,0 2,2 5,3 10,2 8,2 6,1 11,3 9,0 11,2
2005-08 10,3 9,7 8,0 4,6 11,5 8,0 7,9 4,9 8,4 7,4 8,8
2005-09 22,8 32,2 17,3 16,3 22,9 32,8 14,8 12,4 23,4 17,3 26,6
2005-10 12,0 34,5 18,9 10,2 27,0 14,0 13,7 14,4 18,9 14,0 22,0
2005-11 6,5 13,2 8,8 2,1 9,9 16,0 5,0 7,3 7,3 5,7 12,8
2005-12 5,5 7,4 4,8 2,7 6,8 6,3 3,7 2,6 4,4 4,2 8,0
2006-01
2006-02
2006-03
2006-04 4,3 6,8 4,5 4,5 11,0 5,6 2,9 3,4 4,5 3,9 1,9
2006-05 17,1 27,8 12,1 10,5 21,4 22,1 7,1 19,9 20,3 15,0 0,1
2006-06 6,5 17,3 6,6 3,7 9,4 11,6 4,0 12,6 9,7 10,7
2006-07 9,8 23,2 13,0 8,5 17,6 17,6 6,0 16,2 16,6 15,0
2006-08 26,6 30,8 14,6 0,5 28,3 26,2 12,1 14,8 26,5 24,7
2006-09 16,6 30,7 23,7 14,8 25,8 20,5 14,1 15,5 26,6 26,9
2006-10 12,3 22,9 15,1 10,0 16,9 26,1 12,8 11,4 16,8 16,7
2006-11 11,8 13,5 11,4 3,1 12,0 14,1 5,7 6,3 10,6 5,8
2006-12 7,4 10,4 5,9 2,0 4,3 7,4 1,5 3,7 5,3 5,5
2007-01 3,3 10,6 1,7 0,0 2,9 5,5 0,6 4,4 1,4 4,4 2,8
2007-02 6,5 11,8 3,9 2,8 8,0 9,0 1,5 5,5 5,7 4,0 3,8
2007-03 8,7 15,1 7,8 3,0 9,5 12,0 2,5 5,7 7,5 6,2 7,6
2007-04 6,4 9,7 4,2 3,6 4,1 12,4 1,9 5,3 7,7 5,0 7,9
2007-05 12,0 17,2 8,1 7,4 13,2 12,6 4,4 14,5 8,8 9,6 13,6
2007-06 7,6 13,0 7,3 3,3 10,8 9,8 3,9 7,3 1,3 10,1 7,1
2007-07 21,0 23,6 14,3 12,3 16,3 19,6 7,9 24,4 16,3 16,4 8,0
2007-08 18,0 24,2 14,4 11,6 19,3 12,9 9,2 14,6 16,5 13,7 3,6
2007-09 13,7 23,9 13,7 7,2 12,9 24,0 9,7 16,0 16,2 15,1 9,6
2007-10 3,4 6,4 2,7 2,5 4,7 12,3 1,2 4,4 4,8 3,9 4,1
2007-11 0,9 9,4 4,9 4,2 6,6 11,0 4,3 6,3 8,4 4,8 4,5
2007-12 4,2 10,1 2,3 2,6 6,3 6,6 0,9 6,8 2,9 4,4 5,0
2008-01 1,7 9,5 1,4 2,2 5,2 4,7 1,3 2,2 2,6 2,9 2,0
2008-02 2,2 5,2 0,5 5,2 5,5 4,6 0,5 4,0 1,1 2,7 4,6
2008-03 5,2 13,3 5,5 5,6 8,0 8,5 1,5 5,2 4,0 4,7 11,3
2008-04 10,5 14,6 6,5 6,1 8,5 9,3 2,7 7,1 4,9 4,2 8,2
2008-05 5,7 10,7 5,4 3,9 6,3 6,4 2,4 6,7 4,1 5,7 5,3
2008-06 10,4 18,2 6,4 9,2 11,0 13,1 2,7 12,5 12,3 8,8 13,7
2008-07 4,2 7,0 3,3 3,1 3,6 4,8 1,2 5,0 3,9 3,6 4,5
2008-08 9,5 36,3 17,5 8,7 22,0 24,0 9,5 19,0 18,1 18,3 23,0
2008-09 10,8 32,2 15,6 9,1 16,1 18,1 12,0 5,6 11,4 21,6 30,3
2008-10 28,7 53,0 28,3 27,6 36,0 42,2 19,5 37,8 39,0 33,2 38,2
2008-11 24,7 39,4 23,9 25,8 27,9 34,8 18,1 29,2 26,6 26,5 34,1
2008-12 17,6 40,1 17,5 17,9 23,7 31,1 12,5 25,5 19,4 22,5 27,9
2009-01 13,7 30,9 15,9 13,5 20,5 24,1 10,5 18,8 19,9 21,0 20,0
2009-02 9,2 23,7 11,9 16,0 10,9 20,1 5,3 12,9 10,6 13,8 14,4
O3 Pasivo
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ vii
ANEXO V - PROMEDIOS MENSUALES ACTIVO PM10 Y AUTOMÁTICOS CO, NO2, O3
Y PM10
CU ET LP UP
2004-01
2004-02
2004-03
2004-04
2004-05
2004-06
2004-07
2004-08 109 210
2004-09 112 259 396 155
2004-10 45 68 117
2004-11 181 78 100 300
2004-12 92
2005-01 94
2005-02 123 131
2005-03 77 201 150 249
2005-04 73 140 135 114
2005-05 84 119 130 124
2005-06 87 125 137 132
2005-07 88
2005-08 97 136 169 123
2005-09 92 173 183 194
2005-10 128
2005-11 56 124 99 135
2005-12 71 160 186 163
2006-01 101 102 105
2006-02 80 102 95 102
2006-03 88 110 98 105
2006-04 88 107 95 99
2006-05 71 112 110 93
2006-06 66 120 100 91
2006-07 105 141 138 134
2006-08 129 159 158 138
2006-09 127 124 150 132
2006-10 85 133 151 136
2006-11 68 127 118 92
2006-12 69 120 112 97
2007-01
2007-02 21 24 27 32
2007-03 14 33 15 38
2007-04 44 88 51 135
2007-05 34 61 37 34
2007-06 63 82
2007-07 95 129
2007-08 69 85 120 131
2007-09 86 128 122 179
2007-10 72 84 54 150
2007-11 25 72 80 119
2007-12 28 42 79 59
2008-01 21 49 60 113
2008-02 19 27 54 26
2008-03 21 32 106 75
2008-04 18 29 71 84
2008-05 26 18 89 71
2008-06 21 32 59
2008-07 34 58 96
2008-08 46 85 81 88
2008-09 42 67 88 100
2008-10 32 54 63 83
2008-11 22 44 37 72
2008-12 14 51 34 67
2009-01 18 38 32 63
2009-02 18 44 34 99
Activo PM10
CO (ug/m3) NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) PM10 (ug/m3)
2004-01
2004-02
2004-03
2004-04
2004-05
2004-06
2004-07
2004-08
2004-09
2004-10
2004-11
2004-12
2005-01
2005-02
2005-03
2005-04
2005-05
2005-06
2005-07
2005-08
2005-09
2005-10
2005-11
2005-12
2006-01
2006-02
2006-03
2006-04
2006-05
2006-06
2006-07
2006-08
2006-09 0,8 51,4 45,7
2006-10
2006-11 1,1 27,8 1,2
2006-12 0,4 16,5 8,3
2007-01 0,9 11,4 8,7
2007-02 0,8 14,2
2007-03 0,7 14,2
2007-04
2007-05
2007-06
2007-07
2007-08
2007-09
2007-10
2007-11
2007-12
2008-01 0,3 16,6
2008-02 0,5 18,0 46,4
2008-03 0,2 21,2 58,4
2008-04 0,1 19,9 67,2
2008-05 18,8 68,3
2008-06 0,6 20,7 89,1
2008-07 0,8 25,8 87,1
2008-08 0,7 23,1 110,3
2008-09 0,9 27,2 69,8
2008-10 0,9 21,3 6,5
2008-11 0,9 22,4 17,8
2008-12 1,0 31,9 32,4
2009-01 1,0 25,6 9,7
2009-02 0,8 16,9 40,3
Automáticos Estación ET
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ viii
ANEXO VI - DATOS MENSUALES METEOROLOGÍA
TIMESTAMP
Por mes
SumaDeRai
n_mm_Tot
Solar_kwh/
m2
PromedioD
eRH
PromedioD
eAirTC_Avg
MínDeAirTC
_Avg
MáxDeAirT
C_Avg
2007/10 39,12 24898,79 60,76 19,16 6,18 34,82
2007/11 257,81 26054,03 69,50 24,80 15,28 34,99
2007/12 203,45 25265,16 74,13 25,56 19,35 35,43
2008/01 339,09 24064,51 77,90 25,37 20,86 33,67
2008/02 200,91 23198,89 72,58 25,48 19,01 33,97
2008/03 156,72 25898,62 73,05 25,22 18,69 32,77
2008/04 146,30 20544,08 71,45 23,18 12,67 31,65
2008/05 50,80 19457,97 67,03 21,04 8,42 30,68
2008/06 26,16 15312,93 67,11 18,13 10,66 27,78
2008/07 43,69 19889,85 64,63 23,24 15,22 31,35
2008/08 69,34 21663,83 55,36 23,33 14,87 33,12
2008/09 67,06 24031,38 45,47 23,64 11,91 34,13
2008/10 123,95 25915,03 63,06 25,25 16,26 34,41
2008/11 50,04 29085,03 58,59 27,08 17,76 36,08
2008/12 116,33 27698,69 63,38 26,75 19,83 37,47
2009/01 224,79 30637,33 65,89 25,85 17,18 36,23
2009/02 167,13 24308,00 71,10 25,78 20,95 32,78
2009/03 82,55 14087,29 70,78 26,05 20,13 34,19
ANEXO VII - CORRELACIONES: CICLO ANUAL
NO2 O3 PM10 CO NO2 O3 PM10 CO
Enero 23,3129574 7,5 73,0 0,79 -5% -28% -23% 13%
Febrero 22,4862319 5,0 66,8 0,76 -9% -53% -29% 8%
Marzo 18,2665055 7,4 81,3 0,67 -26% -30% -14% -5%
Abril 17,1135422 6,3 92,3 0,60 -30% -41% -2% -14%
Mayo 18,0502514 9,4 83,3 0,53 -27% -11% -12% -24%
Junio 17,7612683 12,3 85,1 0,62 -28% 16% -10% -12%
Julio 23,8175169 12,9 98,5 0,70 -3% 22% 4% 0%
Agosto 33,8728718 13,4 112,3 0,63 38% 27% 19% -9%
Septiembre 34,2261801 14,0 137,6 0,77 39% 33% 46% 10%
Octubre 32,0680515 16,8 91,3 0,84 30% 59% -3% 21%
Noviembre 28,2297315 9,0 95,8 0,84 15% -15% 1% 20%
Diciembre 19,4026398 8,5 71,5 0,64 -21% -19% -24% -8%
Total 24,5797702 10,6 94,4 0,70
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ ix
ANEXO VIII - CORRELACIONES CICLO SEMANAL
NO2 O3 PM10 CO
Lunes 12,2627388 9,90633868 55,8540907 0,73128905
Martes 11,5246254 7,77963827 54,7222582 0,71795752
Miércoles 11,8099022 7,54324845 56,5663455 0,75765932
Jueves 12,157889 8,36255823 55,1787977 0,79668278
Viernes 12,1055369 9,82732384 56,4466233 0,78159439
Sábado 11,478828 8,10944941 53,2878608 0,71395688
Domingo 10,4583217 9,4742015 47,5285691 0,62552084
11,685406 8,71467977 54,2263636 0,7320944
NO2 O3 PM10 CO
Lunes 5% 14% 3% 0%
Martes -1% -11% 1% -2%
Miércoles 1% -13% 4% 3%
Jueves 4% -4% 2% 9%
Viernes 4% 13% 4% 7%
Sábado -2% -7% -2% -2%
Domingo -11% 9% -12% -15%
ANEXO IX - CORRELACIONES CICLO DIARIO
Hora
PromedioDe
CO
PromedioDe
NO2
PromedioDe
O3
PromedioDe
PM10 Hora CO NO2 O3 PM10
00:00 0,722731712 7,58 6,58 50,03 00:00 -1% -35% -21% -23%
01:00 0,636852595 6,28 7,33 43,05 01:00 -13% -46% -12% -33%
02:00 0,568839109 5,44 7,93 38,16 02:00 -22% -53% -5% -41%
03:00 0,525743595 5,05 8,36 34,54 03:00 -28% -56% 0% -47%
04:00 0,504850366 5,15 8,43 33,81 04:00 -31% -56% 1% -48%
05:00 0,510041414 7,01 7,97 37,42 05:00 -30% -40% -4% -42%
06:00 0,580490301 10,98 6,59 48,56 06:00 -21% -5% -21% -25%
07:00 0,725468907 13,52 5,17 70,10 07:00 -1% 16% -38% 8%
08:00 0,792095239 13,70 5,68 80,86 08:00 8% 18% -32% 25%
09:00 0,746315791 12,81 7,96 72,65 09:00 2% 10% -4% 12%
10:00 0,733618236 12,62 10,15 68,76 10:00 0% 9% 22% 6%
11:00 0,700761183 12,20 11,88 66,54 11:00 -4% 5% 43% 3%
12:00 0,698091606 11,79 12,69 65,55 12:00 -5% 2% 52% 1%
13:00 0,622904487 10,91 13,82 63,73 13:00 -15% -6% 66% -1%
14:00 0,617437384 11,74 14,11 61,08 14:00 -16% 1% 70% -6%
15:00 0,652471486 12,56 13,14 62,98 15:00 -11% 8% 58% -3%
16:00 0,708908049 13,83 12,21 65,09 16:00 -3% 19% 47% 1%
17:00 0,772535888 15,81 9,93 69,36 17:00 6% 36% 19% 7%
18:00 0,913671131 17,97 6,34 85,34 18:00 25% 55% -24% 32%
19:00 1,058529691 18,46 4,50 101,36 19:00 45% 59% -46% 57%
20:00 1,046629216 16,93 4,27 104,83 20:00 43% 46% -49% 62%
21:00 0,985527547 14,60 4,31 89,80 21:00 35% 26% -48% 39%
22:00 0,907555972 12,05 4,75 76,50 22:00 24% 4% -43% 18%
23:00 0,831688809 9,58 5,68 62,68 23:00 14% -17% -32% -3%
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ x
ANEXO X - DATOS DE LA VALIDACIÓN A 3 DÍAS
Fecha NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3) PM10 (ug/m3) NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3) PM10 (ug/m3) NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3)PM10 (ug/m3)
2006/12/02 20,5 4,8 0,23 #N/A 20 5 0,3 2,6% 5,0% 29,0%
2006/12/26 16,8 2,8 0,39 #N/A 17 2,5 0,4 1,0% 10,6% 3,1%
2007/02/22 16,0 #N/A 0,78 #N/A 15 0,7 6,1% 9,8%
2008/01/26 10,5 #N/A 0,55 #N/A 10 0,5 5,2% 8,4%
2008/02/12 24,5 #N/A 0,45 #N/A 25 0,5 2,1% 11,4%
2008/04/14 17,9 #N/A 0,37 65,3 19 0,4 66 6,0% 9,1% 1,1%
2008/05/31 22,9 #N/A 0,43 122,4 21 0,4 121 8,1% 7,5% 1,1%
2008/11/30 35,2 #N/A 0,93 45,1 37 0,9 50 5,2% 3,4% 10,8%
2008/12/01 37,2 #N/A 1,02 51,8 34 1 52 8,7% 1,6% 0,5%
2009/01/04 28,0 #N/A 0,86 19,6 28 0,9 22 0,1% 5,2% 12,4%
NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3) PM10 (ug/m3) NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3) PM10 (ug/m3) NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3)PM10 (ug/m3)
2006/12/03 17,5 5,5 0,06 #N/A 18 6 0,1 2,7% 9,0% 54,6%
2006/12/27 16,5 2,6 0,54 #N/A 17 3 0,5 2,9% 16,0% 7,8%
2007/02/23 13,6 #N/A 0,72 #N/A 14 0,6 2,6% 16,2%
2008/01/27 13,8 #N/A 0,50 #N/A 11 0,5 20,1% 1,0%
2008/02/13 23,2 #N/A 0,51 #N/A 26 0,5 11,9% 2,7%
2008/04/15 24,8 #N/A 0,60 63,7 20 0,6 65 19,2% 0,8% 2,0%
2008/06/01 23,5 #N/A 0,43 124,3 29 0,4 125 23,3% 7,5% 0,6%
2008/12/01 37,2 #N/A 1,02 51,8 40 0,9 54 7,4% 11,5% 4,3%
2008/12/02 23,1 #N/A 0,66 16,5 20 1,1 25 13,6% 66,0% 51,2%
2009/01/05 40,6 #N/A 1,14 27,0 35 1,1 25 13,8% 3,6% 7,3%
NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3) PM10 (ug/m3) NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3) PM10 (ug/m3) NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3)PM10 (ug/m3)
2006/12/04 27,0 9,7 0,15 #N/A 19 8 0,2 29,7% 17,8% 33,7%
2006/12/28 13,5 3,8 0,72 #N/A 14 4 0,9 3,9% 4,2% 25,7%
2007/02/24 14,8 #N/A 0,76 #N/A 15 0,8 1,1% 5,7%
2008/01/28 16,1 #N/A 0,45 #N/A 12 0,6 25,2% 33,7%
2008/02/14 16,6 #N/A 0,43 #N/A 27 0,6 62,7% 39,9%
2008/04/16 26,4 #N/A 0,65 65,7 18 0,7 70 31,8% 6,9% 6,5%
2008/06/02 20,7 #N/A 0,43 123,4 25 0,4 126 20,9% 7,5% 2,1%
2008/12/02 23,1 #N/A 0,66 16,5 29 0,7 42 25,3% 5,6% 154,1%
2008/12/03 32,7 #N/A 0,79 43,3 29 0,8 36 11,2% 1,1% 16,8%
2009/01/06 24,4 #N/A 0,90 21,0 28 1 25 14,5% 11,1% 19,0%
Valor Promedio Registrado Valor Predicho % Error
Valor PredichoValor Promedio Registrado % Error
Valor Promedio Registrado Valor Predicho % Error
ANEXO XI - DATOS DE LA VALIDACIÓN A 1 MES
Fecha NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3) PM10 (ug/m3) NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3) PM10 (ug/m3) NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3) PM10 (ug/m3)
2004-11 24,4 2,3 164 20,5 1,4 89 15,9% 42,1% 45,9%
2004-12 17,9 1,1 46 21,4 2,0 51 20,1% 76,3% 10,9%
2005-04 15,7 4,6 116 13,0 5,3 136 16,8% 14,3% 17,1%
2005-12 23,6 5,1 145 22,0 5,0 135 6,9% 1,5% 6,9%
2007-07 28,4 16,4 112 28,1 8,1 94 1,1% 50,5% 15,6%
2007-11 27,4 5,9 74 32,3 4,9 70 18,0% 18,0% 5,5%
2008-03 24,0 6,6 0,2 73 23,2 5,8 0,3 59 3,2% 11,9% 29,8% 18,4%
2008-09 41,4 16,6 0,9 91 37,0 25,1 0,8 76 10,7% 51,2% 1,5% 16,5%
2008-11 39,9 28,3 0,9 48 35,0 31,4 1,0 57 12,4% 11,0% 15,1% 17,7%
2009-01 29,4 19,0 1,0 40 28,9 20,5 0,8 43 1,6% 8,0% 13,5% 7,4%
Valor Promedio Registrado Valor Predicho % Error
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ xi
ANEXO XII - PRESUPUESTO
Item Descripción Costo Total
(Bs) Costo Total
($US)
Papel 7 paquetes de 500 hojas a 30 Bs cada 210,00 30,00
Tinta de Impresora 4 Cartuchos BN y 2 Cartuchos Color 840,00 120,00
Documentos 7 Empastados y 10 Anillados 365,00 52,14
Transporte 40 semanas 800,00 114,29
Teléfono 300 minutos 450,00 64,29
Internet 40 semanas de uso 1200,00 171,43
Computadora 40 semanas de uso 1620,55 231,51
Libros
6 libros 5728,21 818,32
Vicent, E. Lopez, A..Dispersion de Contaminantes de la Atmósfera (Alfaomega,2004)
Godish, T.Air Quality, 4th Edition (CRC,2003)
Wilks, D..Statistical Methods in the Atmospheric Sciences, Volume 91, Second Edition (Academic Press,2005)
Jacobson, M..Fundamentals of Atmospheric Modeling, 2º ed. (Cambridge University Press,2005)
Borrego, C. Miranda, A.M..Air Pollution Modeling and its Application XIX (Springer,2008)
Sportisse, B.Air Pollution Modelling and Simulation (Springer,2002)
Capacitación Curso de meteorología 600,00 85,71
Total 11813,77 1687,68
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ xii
ANEXO XIII - CURRICULUM VITAE
Hoja de Vida (Al 7 de agosto de 2009)
.I Datos Personales
Nombre y Apellidos : Fernando Chávez Gomes da Silva
Fecha de nacimiento : 10 de octubre de 1986
Lugar de nacimiento : Santa Cruz de la Sierra
Nacionalidad : Boliviana
Cédula de Identidad : 5347501 SC.
Estado Civil : Soltero
Idiomas : Español, Portugués e Inglés
Domicilio : Av. La Salle esq. Calle Franz Tamayo # 6
Teléfono : 3431926 / 72669555
E-mail : fernandochavezgomesdasilva@gmail.com
.II Estudios Realizados
Nivel Primario : Colegio “La Salle”
Nivel Secundario : Bachiller en Humanidades, Colegio “La Salle”
Superiores : Graduado por Excelencia, Ingeniería Industrial y de Sistemas,
Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra 2009
.III Cursos Realizados
Curso sobre Climatología y Planificación Urbana, realizado en La Paz, del 29 de enero al 03 de febrero del 2007, con una duración de 40 horas
Seminario Taller Internacional Sistemas de Transporte No Motorizado, realizado en Cochabamba, del 26 al 27 de noviembre del 2007, con duración de 16 horas.
Curso - Taller Sistemas de Tratamientos de Aguas Residuales (SIB, SIQ), realizado en Santa Cruz, del 14 al 17 de abril del 2008, con duración de 6 horas.
Taller de Monitoreo de la Calidad del Aire – Red Automática (Red MoniCA), realizado en La Paz, del 28 al 30 de julio del 2008, y en Santa Cruz el 1 de agosto con duración de 32 horas.
Capacitación en el Manejo de Equipos de Medición de Emisiones Vehiculares y Certificación (Aire Limpio, CECAP), realizado en Santa Cruz, 14 y 15 de agosto del 2008, con duración de 16 horas.
Curso de Monitoreo de Contaminantes con tubos pasivos y olores (Red MoniCA), realizado en La Paz, 19 y 20 de agosto del 2008, con duración de 10 horas.
Workshow in Micro-Automation: STEP7 Micro/Win PLC S7-200 (UPSA - Siemens), realizado en Santa Cruz, 16 al 18 de febrero del 2009, con duración de 24 horas.
Anexos
Trabajo Final de Grado - Dispersión de Contaminantes Atmosféricos en SCZ xiii
.I Actividades y Distinciones
Colegio Abanderado Del Colegio La Salle y premiado como el Mejor Alumno de la Promoción 2004
1er Lugar Olimpiadas de Física, tema Ondas, UPSA, año 2004
1er Lugar Nacional, 100 Becas para los 100 Mejores, Universidad Privada de Bolivia (UPB), Año 2004
1er Lugar, Beca UPSA-Cainco, diciembre del 2004
1er Lugar, Beca “Premio Futuro” CRE, diciembre del 2004
Ganador de la Beca de la Fundación Simón I. Patiño, mayo del 2005
Universidad Beca a la Excelencia, Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra,
2do Lugar, Carrera Ing. Industrial y de Sistemas, 1er Semestre 2005
1er Lugar, Carrera Ing. Industrial y de Sistemas, 2do Semestre 2005
1er Lugar, Carrera Ing. Industrial y de Sistemas, 1er Semestre 2006
1er Lugar, Carrera Ing. Industrial y de Sistemas, 2do Semestre 2006
3er Lugar, Carrera Ing. Industrial y de Sistemas, 1er Semestre 2007
1er Lugar, Carrera Ing. Industrial y de Sistemas, 2do Semestre 2007
1er Lugar, Carrera Ing. Industrial y de Sistemas, 1er Semestre 2008
Participación en la Reunión de Técnicos de la Red MoniCA (Red de Monitoreo de la Calidad del Aire). Cochabamba del 12 de septiembre del 2006.
Participación en la Reunión de Técnicos de la Red MoniCA (Red de Monitoreo de la Calidad del Aire). Cochabamba del 30 de octubre del 2007.
Participante 3er Feria de Emprendimiento, Facultad de Ciencias Empresariales UPSA, con el proyecto “Análisis de Factibilidad para la Implementación de una Fábrica de Ácido Sulfúrico en el departamento de Santa Cruz”, en noviembre 2007
1er Lugar de la Feria TECNOUPSA 2007, con el proyecto “Simulación de la dispersión de los contaminantes del aire (NO2, O3, PM10) de la ciudad de Santa Cruz de la Sierra”, en noviembre 2007
Expositor de Ponencia Estudiantil del Congreso Latinoamericano de Estudiantes de Ingeniería Industrial y Afines - CLEIN 2007, con el tema “Importancia del Uso de Técnicas de Inteligencia Artificial aplicadas a la Simulación”, del 29 de octubre al 3 de noviembre del 2007.
1er Lugar de la Feria TECNOUPSA 2008, con el proyecto “Análisis y control del proceso de secado de madera”, en noviembre 2008
.I Experiencia Laboral
Asistente de Laboratorio de Química, Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra, 2º Semestre (agosto a diciembre) del 2006.
Asistente de Cátedra de la materia de Física III, Universidad Privada de Santa Cruz de la Sierra, 1º Semestre (febrero a junio) del 2007.
Expositor en la Expocruz 2007 y Expocruz 2008 en el Stand de la Dirección de Medio Ambiente, del 21/09/2007 al 30/09/2007 y del 19/09/2008 al 28/09/2008
Expositor en la Expoforest 2008 y Expoforest 2009 en el Stand de la Dirección de Medio Ambiente, del 26/03/2008 al 29/03/2008 y del 25/03/2009 al 28/03/2009
Prácticas Profesionales, Empresa “CIAGRO S.A.”, en el área de Repuestos para Maquinaria Agrícola, 124 horas desde febrero hasta abril del 2008
Prácticas Profesionales, Dirección de Medio Ambiente del Gobierno Municipal de Santa Cruz, en la Unidad Técnico Científica, desde mayo hasta noviembre del 2008
Técnico del trabajo de campo y laboratorio para el estudio de monitoreo de la calidad del aire para el estudio de línea base para la explotación de hierro del Mutún, junio y julio del 2008
Técnico de la Red MoniCA Santa Cruz (Red de monitoreo de calidad del aire), UPSA – Swisscontact – Gobierno Municipal Autónomo de Santa Cruz de la Sierra, desde marzo 2006 a mayo 2009
Asistente en Consultoría, Reporte de emisiones en estaciones de bombeo de la red de gasoductos de Transredes YPFB Transporte, Santa Cruz, abril 2009
Ingeniero de Planta, Industrias Cerámicas INCERCRUZ, desde mayo 2009 a agosto 2009.
Especialista en Monitoreo Ambiental, YPFB Transporte, desde agosto 2009 a la fecha
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