APLICACIÓN DEL MODELO GAUSSIANO PARA DETERMINAR …
175
APLICACIÓN DEL MODELO GAUSSIANO PARA DETERMINAR LA CALIDAD DEL AIRE DE MANIZALES JAIME HERNAN BUITRAGO ARANGO UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, SEDE MANIZALES FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA MAESTRÍA EN MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO, CON ÉNFASIS EN ÁREAS URBANAS Manizales 2003
Transcript of APLICACIÓN DEL MODELO GAUSSIANO PARA DETERMINAR …
APLICACIÓN DEL MODELO GAUSSIANO PARA DETERMINAR LA
CALIDAD DEL AIRE DE MANIZALES
JAIME HERNAN BUITRAGO ARANGO
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, SEDE MANIZALES
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
MAESTRÍA EN MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO, CON ÉNFASIS EN
ÁREAS URBANAS
Manizales
2003
APLICACIÓN DEL MODELO GAUSSIANO PARA DETERMINAR LA
CALIDAD DEL AIRE DE MANIZALES
JAIME HERNAN BUITRAGO ARANGO
Código 6899504
MODALIDAD
TRABAJO DE TESIS
DIRECTOR:
JORGE ELIÉCER MARÍN ARIAS
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, SEDE MANIZALES
FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA
MAESTRÍA EN MEDIO AMBIENTE Y DESARROLLO, CON ÉNFASIS EN
ÁREAS URBANAS
Manizales
2003
A mi familia en especial don Eduardo y doña Cecilia, quienes siempre me
han apoyado en el diario vivir, y a Ti que aunque no mencione tu nombre y
ahora te encuentres lejos, sabes que eres quien me ha motivado a finalizar
mis estudios.
En la vida todos merecemos una segunda oportunidad, espero que nuestro
planeta nos la pueda dar ........
AGRADECIMIENTOS
Quiero dar los más sinceros agradecimientos y expresar mi gratitud a mi
amigo y compañero de trabajo en CORPOCALDAS, Mauricio Velasco, quien
fue el actor fundamental para poder llevar a feliz término la
materialización de este trabajo, pues con su conocimiento y aportes se
pudo establecer y darle claridad a todo el proceso; a mi director de tesis
Jorge Eliécer Marín Arias, profesor que basado en su experiencia siempre
me brindó su orientación para que el trabajo aportará a la solución de las
necesidades en la parte ambiental (en esencia hacia el recurso aire) en la
ciudad de Manizales; igualmente expreso mi reconocimiento a los
compañeros de CORPOCALDAS, quienes contribuyeron desde su perfil
profesional a mejorar y precisar el contenido de la información.
ABSTRACT
The proposal of this thesis is “applying the Gauss’ model to establish the
dispertion of pollution in Manizales city”.
To carry out the Gauss’ model, the following characteristics were used:
population, economical sectors, environment and weather (temperature,
rainfall, wind and sunshine).
Once the city’s characteristics were exposed, the inventary process to
determine pollution’s sources (fixes and mobile sources) and pollution
potential measurement, started. The preliminary results allowed to
establish a dispertion model (CO, HC and CO2), and were used like
pollution agents. Thus, the model got the behavior of the pollution agents
when they were emited to the atmosphere.
Finally, the thesis could established the amount of pollution agents and
their dispertion ways.
RESUMEN
El presente trabajo se realizó con el objetivo central de “Aplicar el modelo
gaussiano para determinar la dispersión de los contaminantes
atmosféricos en la ciudad de Manizales”.
El estudio presenta las principales características de la ciudad, entre las
cuales se establece su: población, vocación productiva, la dinámica
ambiental y las condiciones climatológicas (temperatura, precipitación,
dirección del viento y brillo solar), estas últimas necesarias para realizar el
modelamiento.
Una vez descritas las características de la ciudad, se inició el proceso de
determinación del inventario de fuentes de contaminación (fuentes fijas y
fuentes móviles) y la cuantificación del potencial contaminante. Con la
cuantificación de la carga contaminante se procedió a la aplicación un
modelo de dispersión (se analizaron contaminantes como monóxido de
carbono (CO), hidrocarburos (HC) y dióxido de carbono (CO2)), que
permitiera establecer el comportamiento de los contaminantes luego de ser
emitidos a la atmósfera y la dirección que toman.
Efectuado el estudio se pudo establecer preliminarmente cual es la
situación actual de la ciudad en cuanto a la emisión de contaminantes se
refiere y su dispersión.
TABLA DE CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN............................................................................1
2 OBJETIVOS ..................................................................................7
2.1 GENERAL...............................................................................7
2.2 ESPECÍFICOS.........................................................................7
3 ANTECEDENTES ..........................................................................8
4 MARCO TEÓRICO........................................................................19
4.1 MODELOS DE DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES
ATMOSFÉRICOS ...........................................................................19
4.1.1 Modelo de Caja Fija:.............................................................20
4.1.2 Modelo Gaussiano: ..............................................................21
4.1.3 Modelo Numérico: ................................................................21
4.1.4 Modelo Estadístico: ..............................................................22
4.1.5 Modelo Físico:......................................................................22
4.2 ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA ..............................................23
4.2.1 Determinación de la Estabilidad Atmosférica........................23
4.3 VELOCIDAD Y DIRECCIÓN DE LOS VIENTOS........................25
4.4 BRILLO O RADIACIÓN SOLAR ..............................................25
4.4.1 Condiciones para la Intensidad: ...........................................25
4.5 CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS ......................................26
4.5.1 Fuentes Naturales:...............................................................26
4.5.2 Fuentes Antropogénicas:......................................................28
4.5.2.1 Fuentes Fijas de Contaminación: ......................................28
4.5.2.2 Emisiones de Fuentes fijas:...............................................29
4.5.2.3 Equipos utilizados para determinar la emisión de
contaminantes provenientes de las fuentes fijas. ...........................31
4.5.2.3.1 Equipo para Partículas Totales en Suspensión (TSP) ....31
4.5.2.3.2 Equipo para Partículas Suspendidas Menores a 10
Micras (PM-10)...........................................................................33
4.5.2.3.3 Equipo para determinar Dióxido de Azufre (S02) y Dióxido
de Nitrógeno (N02) ......................................................................35
4.5.2.3.4 Muestreador Isocinético ...............................................36
4.5.2.4 Fuentes Móviles de Contaminación: ..................................38
4.5.2.5 Emisiones de Fuentes Móviles:..........................................42
4.5.2.5.1 Vehículos a Gasolina:...................................................44
4.5.2.5.2 Vehículos Diesel:..........................................................46
4.5.2.6 Fuentes Compuestas e Indirectas de Contaminación:........50
5 DESCRIPCIÓN AMBIENTAL DE MANIZALES.................................51
5.1 GENERALIDADES DEL MUNICIPIO........................................51
5.2 CIUDAD DE MANIZALES .......................................................52
5.2.1 Condiciones Ambientales .......................................................1
5.2.1.1 Fauna:................................................................................1
5.2.1.2 Flora:..................................................................................1
5.2.1.3 Fuentes Hídricas: ...............................................................1
5.2.1.3.1 Río Chinchiná: ...............................................................1
5.2.1.3.2 Quebrada Manizales: .....................................................2
5.2.1.3.3 Quebrada Olivares (Minitas): ..........................................2
5.2.1.4 Clima..................................................................................2
5.2.1.5 Régimen de Vientos: ...........................................................4
5.2.1.6 Calidad del Aire: .................................................................5
5.2.1.7 Industria: ...........................................................................5
6 METODOLOGÍA.............................................................................1
6.1 DETERMINACIÓN DEL MODELO DE DISPERSIÓN
ATMOSFÉRICO PARA SER APLICADO EN LA CIUDAD DE MANIZALES
..............................................................................................3
6.1.1 Modelo de Dispersión (Difusión) Gaussiano............................4
6.1.1.1 Consideraciones Adicionales .............................................11
6.2 DESCRIPCIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO UTILIZADO PARA
FUENTES FIJAS ............................................................................12
6.3 DESCRIPCIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO UTILIZADO PARA
FUENTES MÓVILES.......................................................................17
7 DETERMINACIÓN Y CÁLCULO DE LA INFORMACIÓN NECESARIA
PARA LA MODELACIÓN.....................................................................19
7.1 DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD Y DIRECCIÓN DEL
VIENTO.........................................................................................19
7.2 DETERMINACIÓN DE LA ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA EN LA
CIUDAD DE MANIZALES................................................................24
7.3 DETERMINACIÓN DE LAS DESVIACIONES NORMALES .........28
7.4 DETERMINACIÓN DE LOS NIVELES DE EMISIÓN DE LAS
FUENTES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA.............................30
7.4.1 Emisiones para Fuentes Fijas de Contaminación:.................30
7.4.1.1 Cálculo de las Emisiones para Fuentes Fijas de
Contaminación Obligadas a la Solicitud de Permiso de Emisiones. 31
7.4.1.2 Cálculo de las Emisiones para Fuentes Fijas de
Contaminación no Obligadas a Solicitud de Permiso de Emisiones.35
7.4.1.2.1 Estimativo de las Emisiones Provenientes de las
Estaciones de Servicio. ...............................................................36
7.4.1.2.2 Estimativo de las Emisiones por el Consumo de Gas
Natural 38
7.4.2 Cálculo de las Emisiones para Fuentes Móviles....................39
7.4.2.1 Cálculo de las Emisiones para Fuentes Móviles a Gasolina40
7.4.2.2 Cálculo de las Emisiones para Fuentes Móviles Diesel ......41
7.4.3 Determinación de la Carga Contaminante Total ...................43
7.4.4 Consideraciones Generales para Realizar la Aplicación del
Modelo de Dispersión para Fuentes Móviles......................................43
8 RESULTADOS DE LOS MODELOS PRELIMINARES PARA
DETERMINAR LA CALIDAD DEL AIRE EN LA CIUDAD DE
MANIZALES................................................................................48
8.1 MODELO PARA SISTEMA MULTIFUENTE CON DIRECCIÓN
ARBITRARIA DEL VIENTO.............................................................48
8.2 MODELO PARA FUENTE LINEAL CONTINUA DE EMISIÓN
INFINTA........................................................................................52
8.3 MEDICIONES REALES DE CONTAMINANTES ..........................1
9 CONCLUSIONES ...........................................................................3
10 RECOMENDACIONES .................................................................7
11 BIBLIOGRAFÍA.........................................................................10
ANEXOS................................................................................126
GLOSARIO.............................................................................153
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla 1: CLAVE DE LAS CATEGORÍAS DE ESTABILIDAD ...........................24
Tabla 2: NIVEL DE LA RADIACIÓN SOLAR...................................................26
Tabla 3: ESTÁNDARES DE CALIDAD DEL AIRE...........................................30
Tabla 4: MÉTODOS DE MUESTREO .............................................................30
Tabla 5: NORMAS DE EMISIÓN PARA VEHÍCULOS QUE CIRCULAN EN
MANIZALES...................................................................................................44
Tabla 6: CARACTERÍSTICAS CLIMATOLÓGICAS EN LA CIUDAD DE
MANIZALES.....................................................................................................3
Tabla 7: DIRECCIÓN DEL VIENTO EN LA CIUDAD DE MANIZALES.............21
Tabla 8: DIRECCIÓN CORREGIDA DEL VIENTO EN LA CIUDAD DE
MANIZALES...................................................................................................23
Tabla 9: BRILLO SOLAR MENSUAL PARA LA CIUDAD DE MANIZALES.......25
Tabla 10: NIVEL DE LA RADIACIÓN SOLAR CORREGIDO, AÑO 2002.........26
Tabla 11: SÍNTESIS DE LAS ESTABILIDADES ATMOSFÉRICAS QUE SE
PRESENTAN EN LA CIUDAD DE MANIZALES...............................................27
Tabla 12: CONSTANTES DE LAS DESVIACIONES EN LA DIRECCIÓN DEL
VIENTO Y LA CONDICIÓN DE ESTABILIDAD ...............................................28
Tabla 13:VALORES DE LOS COEFICIENTES DE DISPERSIÓN PARA
FUENTES MÓVILES ......................................................................................30
Tabla 14: EMISIONES AMOSTFÉRICAS DE LAS INDUSTRIAS DE
MANIZALES...................................................................................................32
Tabla 15: CARGA TOTAL DE LAS EMISIONES AMOSTFÉRICAS
INDUSTRIALES EN LA CIUDAD DE MANIZALES ..........................................35
Tabla 16: DISTRIBUCIÓN DE COMBUSTIBLES Y NIVEL DE EMISIONES EN
LA CIUDAD DE MANIZALES .........................................................................37
Tabla 17: CONSUMO DE GAS NATURAL POR SECTOR Y NIVEL DE
EMISIONES ...................................................................................................39
Tabla 18: CONCENTRACIÓN PROMEDIO DE CONTAMINANTES POR
VEHÍCULO EN EL AÑO 2002........................................................................40
Tabla 19: NIVELES DE EMISIÓN VEHÍCULOS A GASOLINA ........................40
Tabla 20: DETERMINACIÓN DE LAS CONCENTRACIONES DE LAS
EMISIONES DE LOS VEHÍCULOS DIESEL ....................................................42
Tabla 21: NIVELES DE EMISIÓN VEHÍCULOS DIESEL ................................42
Tabla 22: CUANTIFICACIÓN POTENCIAL TOTAL DE CONTAMINANTES EN
LA CIUDAD DE MANIZALES “AÑO 2002” .....................................................43
Tabla 23: FLUJO DE EMISIÓN DE LOS VEHÍCULOS EN MANIZALES..........47
Tabla 24: SOBRE ELEVACIÓN DEL PENACHO Y ALTURA EFECTIVA DE LAS
FUENTES DE EMISIÓN .................................................................................49
Tabla 25: DISTANCIA DE LAS FUENTES EMISORAS AL PUNTO RECPTOR.50
Tabla 26: DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO2, PROVENIENTE
LAS FUENTES FIJAS, AÑO 2002..................................................................51
Tabla 27: DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO, PROVENIENTE
LAS FUENTES FIJAS, AÑO 2002..................................................................52
Tabla 28: DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO2, PROVENIENTE DE
LAS FUENTES MÓVILES, AÑO 2002 ............................................................53
Tabla 29: DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO, PROVENIENTE DE
LAS FUENTES MÓVILES, AÑO 2002 ............................................................54
Tabla 30: DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE HC, PROVENIENTE DE
LAS FUENTES MÓVILES, AÑO 2002 ............................................................54
Tabla 31: DATOS REALES DE CONCENTRACIÓN DE (CO) REPORTADOS EN
EL CENTRO DE LA CIUDAD DE MANIZALES..................................................1
Tabla 32: CAMBIO EN LA CONCENTRACIÓN DE CO, A LA SALIDA DEL
EXHOSTO DE LOS VEHÍCULOS .....................................................................2
ÍNDICE DE ILUSTRACIONES
Figura 1: Muestreador de alto volumen, para la medición de TSP. ..............32
Figura 2: Muestreador Isocinético.................................................................36
Figura 3: Analizador de Emisión de Gases para Vehículos Gasolina Tipo
“Horiba”. .......................................................................................................45
Figura 4: Medidor Portátil de Opacidad de Humo ........................................47
Figura 5: Panorámica del Centro de Manizales ..............................................1
Figura 6: Rosa de Vientos para la Ciudad de Manizales ...............................4
Figura 7: Parque Industrial Juanchito ............................................................6
Figura 8: Dimensiones del cubo usado para el balance de materia. ..............5
Figura 9: Función Distribución Gaussiana o Normal ......................................8
Figura 10: Pluma gaussiana de emisión. .......................................................9
Figura 11: Dispersión de Contaminantes Debida a una Fuente Puntual con
Dirección Arbitraria del Viento. .....................................................................13
Figura 12. Rosa de Vientos del Aeropuerto La Nubia, en Manizales...........20
Figura 13: Rosa de Vientos Diurna de la Estación Meteorológica EMAS, 2002
......................................................................................................................22
Figura 14:Flujo Vehicular Zona Centro de Manizales. ..................................45
1 INTRODUCCIÓN
La Contaminación Atmosférica se debe a la presencia de materiales
indeseables en el aire, en cantidades suficientes como para producir
efectos nocivos, en especial daños en la salud humana, la vegetación y el
medio ambiente global, así como tornar el aire a un color café o generar
olores desagradables. Una gran parte de materiales indeseables en el aire
provienen de fuentes que aún no están bajo el control humano; pero en
lugares poblados, en especial países industrializados, las fuentes
principales de estos materiales indeseables son las actividades humanas.
En casos extremos la contaminación del aire puede afectar el cuerpo
humano mediante el contacto con la piel, los ojos o el aparato respiratorio;
la afectación respiratoria se ha convertido en la forma que mayor daño
causa a la salud. Las enfermedades respiratorias de gran importancia en
el estudio de los efectos de la contaminación son: la bronquitis, el asma, el
enfisema y el cáncer pulmonar1.
Dividiendo el sistema respiratorio en tres partes: la estructura nasofaringe,
el sistema tractobronquial y los pulmones, se aprecia que si entran por la
nariz partículas grandes pueden ser atrapadas por el vello nasal o por la
mucosa y expedidas al toser o sonarse; partículas más pequeñas pueden
penetrar en el sistema tractobronquial y ser capturadas por las mucosas y
removidas al toser o expectorar; las partículas muy pequeñas pueden
entrar hasta los alvéolos pulmonares y permanecer indefinidamente
causando irritación o ser expelidas con el aire.
1 Contaminación del aire origen y control. Wark – Warner. Pag 45, 49 y 55. Tablas de efectos de los contaminantes a diferentes concentraciones.
Cuando además de las partículas se respiran gases irritantes como el
ozono, óxidos de azufre y nitrógeno, las reacciones en todo el sistema
respiratorio se vuelven más agudas, causando afectaciones considerables a
la salud de las personas que entren en contacto con esta clase de
ambiente.
De otro lado, la emisión de sustancias a la atmósfera puede llegar a
generar problemas de tipo ambiental, como consecuencia del ciclo natural
que evidencian: primero se generan por una fuente; luego las condiciones
naturales de la superficie terrestre favorecen la mezcla de los mismos;
seguidamente se presenta una dispersión o distribución en la atmósfera
debido a las masas de aire circundantes; posteriormente a causa de una
permanencia en el ambiente pueden sufrir una serie de transformaciones
químicas antes de retornar a la superficie, proceso que se presenta por
deposición seca o húmeda, incorporándose en este último caso en el agua
de lluvia.
La acumulación de los gases en la atmósfera genera el denominado smog,
causando disminución de la visibilidad, al alterar la transparencia natural
de esta y tornarla de un color pardo, generando afectaciones en los ojos, la
garganta, el pecho y, en ocasiones, deteriorando la vegetación natural.
El monóxido de nitrógeno (NO) generado por cualquier tipo de fuente
siempre tiende a oxidarse a dióxido de nitrógeno (NO2), de acuerdo a la
reacción:
2 NO + O2 2NO2
Proceso que depende de la concentración del monóxido, no obstante
durante la emisión de los gases de escape y la combustión, la
concentración del compuesto baja significativamente, lo que genera una
reacción lenta. Debido a la contaminación que paulatinamente ha vivido
la atmósfera se encuentra presente el ozono (O3) que es un oxidante fuerte
y hace que la reacción anterior se efectúe de forma acelerada. El ozono en
la troposfera se genera debido al ciclo fotolítico del dióxido de nitrógeno
(NO2), ya que el dióxido de nitrógeno es altamente reactivo
fotoquímicamente; para radiaciones por debajo de 0,38 µm, el gas se
disocia:
NO2 + Luz UV NO + O
El oxígeno monoatómico es altamente reactivo y al combinarse con el
oxígeno molecular (O2) en presencia de un tercer compuesto (que puede
ser un hidrocarburo) genera fácilmente ozono, que oxida el monóxido de
nitrógeno a dióxido de nitrógeno.
El dióxido de nitrógeno que se encuentra en la atmósfera absorbe la
energía de la luz del sol para producir oxígeno naciente, está reacción
continua para generar ozono o compuestos intermediarios, y finaliza con la
formación de NO2 nuevamente, las reacciones siguientes simplifican el
procedimiento:
NO2 + Luz UV NO + O
O + O2 + M O3 + M
O3 + NO NO2 + O2
Esta reacción incrementa la relación NO2/NO, que igualmente facilita la
formación de peroxiacilnitratos y otros irritantes oculares asociados a la
formación de smog.
Los neumáticos de los vehículos generan negro de carbono con diámetro
inferior a una micra, debido al desgaste en la carretera; como el fenómeno
que se presenta es una desintegración seca, con frecuencia conduce al
desdoblamiento del sistema polimérico del butadieno-estireno con una
formación considerable de monómero, que junto con la formación de negro
de humo se considera una mezcla que permanece un largo periodo en la
atmósfera.
Conocer los tipos de contaminantes, las fuentes de contaminación y la
dispersión de los contaminantes, es la etapa inicial que le permitirá a los
planificadores urbanos tomar determinación en cuanto a la gestión tanto
ambiental, como social en un lugar determinado; razón por la cual el
presente estudio tiende a evidenciar al máximo posible de acuerdo con la
información existente y las condiciones técnicas disponibles las fuentes de
contaminación en la ciudad de Manizales, su potencial de emisión y el
lugar hacia donde tienden.
Con esto, los futuros procesos de desarrolló urbanístico tendrán presente
estas condiciones, y encontrarán en ellas una herramienta fundamental,
para no incurrir en las omisiones o más bien en el desconocimiento actual
de la problemática ambiental.
Se puede establecer que se presenta una gran descarga de CO2 a la
atmósfera producida por la quema de los combustibles fósiles (carbón,
petróleo y gas natural) empleada por las fuentes fijas y móviles.
Según Teresa Ayllón en su libro “Elementos de meteorología y climatología”
la destrucción de los bosques tropicales además de ser un problema
ecológico, es la responsable del 15 al 30% de las emisiones de CO2,
propiciada sobre todo en los países subdesarrollados por el crecimiento
demográfico y necesidades de tierra de cultivo.
De otro lado la FAO establece que las emisiones de metano por el ganado y
por los residuos representa el 30% y el emitido por los arrozales el 35%.
No obstante no se puede olvidar que la agricultura contribuye al efecto
invernadero con emisiones de óxido nítrico y bióxido de carbono, además
del metano.
La literatura establece que de acuerdo a los cálculos efectuados se puede
determinar que el CO2 en la atmósfera entre 1880 y 1980 se ha
incrementado en más de un 25%, al pasar de 290 ppm a 352 ppm; pero el
caso más preocupante es el del etano, el cual presenta un crecimiento
anual de 1%, y para todo el periodo se reporta incremento del 109%.
El crecimiento poblacional e industrial, que genera diferentes clase de
contaminantes, está obligando a la población a respirar cada día un aire
con unas concentraciones de gases y partículas cada vez más dañinas
para la salud, ya que cuando no se presenta una adecuada dispersión de
los contaminantes en determinado sitio se genera una constante
acumulación de estos.
Con el crecimiento poblacional e industrial y la insuficiente conciencia
ambiental se están generalizando una serie de problemas que de no
tratarse con interés, nos llevará a circunstancias irreversibles que en la
actualidad ya se presentan como:
1. Cambio climático global debido al efecto invernadero, producido por
los gases traza (CO2, SO2 CH4, entre otros).
2. Reducción de la capa de ozono, como consecuencia de las reacciones
que generan productos químicos que contienen cloro, flúor y carbono,
común mente conocidos como clorofluorocarbonos (CFC) y que se utilizan
como refrigerantes, propulsores de aerosoles, disolventes de limpieza y en
la fabricación de espumas. Los cuales constituyen una de las principales
causas del agotamiento del ozono, ya que facilitan la penetración de los
rayos ultra violeta a la superficie terrestre, que como es sabido por todos
producen cáncer en la piel, cataratas, y pueden llegar a destruir las
células vegetales y animales.
3. Con los cambios de temperatura se modifican los paisajes y por ende
se alteran los cultivos agrícolas y ganaderos, lo que conlleva a un cambio
en el proceso de generación de alimentos.
Es así como para la ciudad de Manizales se hace necesario conocer
realmente cuáles son sus principales fuentes de contaminación, cuál es la
carga potencial contaminante de ellas y de que manera se están
dispersando los contaminantes en la atmósfera, para así poder determinar
unas políticas serias de protección y regulación ambiental, al igual que
entrar en los programas de educación y reconversión hacia el uso
sustancias menos deteriorantes de la atmósfera y que puedan prestar los
mismos servicios que los productos contaminantes empleados en la
actualidad.
2 OBJETIVOS
2.1 GENERAL
Aplicar el modelo gaussuano para determinar la dispersión de los
contaminantes atmosféricos de acuerdo con los tipos y las fuentes de
contaminantes en la ciudad de Manizales.
2.2 ESPECÍFICOS
• Elaborar un diagnóstico de las fuentes fijas de emisión atmosférica
que se encuentran obligadas a cumplir con los requerimientos de la
normatividad ambiental vigente y determinar la carga potencial
contaminante de estas fuentes fijas.
• Elaborar un inventario en la ciudad de Manizales de las fuentes fijas
de emisión atmosférica que se encuentran exentas de cumplimiento
de los requerimientos de la normatividad ambiental y estimar el
potencial de emisión de estas fuentes fijas a la atmósfera.
• Efectuar el análisis del potencial contaminante de las fuentes
móviles en la ciudad de Manizales.
• Desarrollar la modelación preliminar de la dispersión de los
contaminantes en la ciudad de Manizales.
3 ANTECEDENTES
El ser humano a través de su historia y afán de desarrollo ha descuidado
su entorno natural, no ha incorporado la cultura del cuidado y protección
de su lugar de residencia y aprovisionamiento de servicios como lo es el
planeta tierra.
El aire como recurso natural no ha escapado a la afectación negativa
ocasionada por el hombre. A simple vista no es importante para el
beneficio de la sociedad, debido a que siempre se dispone de él; pero con el
transcurrir del tiempo y el avance tecnológico, paulatinamente se ha visto
enrarecido, obligando al ser humano a cuestionarse sobre su
conservación.
Ejemplos particulares de la afectación atmosférica datan de tiempos
remotos como es el caso de lo sucedido en Inglaterra en el año de 1272,
cuando una nube de humo cubrió los cielos de Londres como
consecuencia del uso excesivo de carbón marítimo (denominado así,
debido a que se transportaba por vía marítima); esto obligó a reglamentar y
restringir el uso del carbón.
Otros casos de importancia debido al grado de contaminación de la
atmósfera se han evidenciado en: Londres que sufrió un cubrimiento de su
atmósfera en el año de 1873, causando la muerte de 268 personas por
bronquitis; la región industrializada del Valle del Meuse en Bélgica, en el
año de 1930 fue cubierta por una espesa niebla durante tres días,
generando la muerte a 60 personas; el área de Manchester y Salford en
Inglaterra, en enero de 1931 igualmente fue cubierta por una espesa
niebla durante 9 días, ocasionando la muerte a 592 personas; en Donnora
Pensilvania, donde se encontraban instaladas plantas químicas y acerías,
en el año de 1948 fue cubierta durante 4 días por una neblina, que
produjo la muerte de 20 personas y enfermó la mitad de sus pobladores
(7.000). Seis años más tarde, en Londres, Inglaterra, una inversión
térmica, en combinación con la humedad del ambiente y el hollín
producido por la combustión del carbón, mató por asfixia a cientos de
personas y hospitalizó a miles más y una década después las personas que
habían estado en este episodio, evidenciaron una tasa más alta de
enfermedad y morían antes que el promedio de todos los habitantes;
Londres nuevamente en el año de 1952 sufre durante 4 días la neblina,
que ocasionó la muerte a más de 4.000 personas, fenómeno que se repitió
en el año de 1956, generando la muerte a 1.000 personas; estos
acontecimientos obligaron al parlamento Inglés ha imponer una Ley de
Aire Puro. Es así como Gran Bretaña inicia un programa para reducir la
combustión de carbón bituminoso. (Wark, 1999).
Los problemas de contaminación atmosférica son debidos al aumento
progresivo de la población (según un informe de las Naciones Unidas, se
considera que para el año 2002 existían alrededor de 6.000 millones de
personas y que para el año 2025 la población será de 8.500 millones), que
generan una disminución en la fracción de espacio disponible para cada
persona; a los avances tecnológicos en especial en el campo, obligando a la
población a desplazarse hacia las zonas urbanas, que representan al
rededor del 1% del área de la tierra y albergan en la actualidad a las dos
terceras partes de la población mundial, concentrando así las actividades
desarrolladas y en especial las productivas (se generaron los sectores
industriales), para satisfacer las necesidades de la población, ocasionando
un alto consumo energético; es así como una población creciente asociada
a un alto nivel de vida ha ocasionado una sobreproducción y
concentración de contaminantes en la atmósfera, que por la dinámica del
planeta no ha sido posible regular en su totalidad, generando un
paulatino, pero continuo desequilibrio de la atmósfera terrestre, al
incrementarse los desechos y no efectuarse algún mecanismo de
mitigación.
Este fenómeno es consecuencia de un pasado reciente en el cual la
industria, la agricultura y los productores individuales, no tenían una
conciencia ambiental, y por ende consideraron que era más benéfico y
económico descargar los contaminantes a la atmósfera que efectuar un
control o tratamiento, ya que el contaminador no sufría las consecuencias
de su contaminación, pues el contaminante por lo general es transportado
por las corrientes de viento a lugares muy distantes del lugar donde fueron
generados.
Los cambios en la concepción del mundo por parte de sus moradores, han
dado lugar a una cultura ambiental, que lentamente empieza a producir
sus frutos, ya que la población cada día se encuentra más interesada en
conocer y dar solución a los problemas de contaminación ambiental, razón
por la cual la contaminación del aire empieza a considerarse un problema
público y colectivo de interés primordial.
Esta nueva conciencia es la que está generando procesos de análisis de las
causas del deterioro presentado y de las alternativas que se pueden
implementar para tratar de eliminarlas. Para el caso de la contaminación
atmosférica el determinar la cantidad de contaminantes atmosféricos
lanzados a la atmósfera y establecer cuál es su distribución final ha sido
una constante preocupación de organizaciones como: Environmental
Protection Agency, Council Environmental Quality y el Parlamento
Europeo.
La Organización Mundial de la Salud (OMS) y el Programa de las Naciones
Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA) se unieron en 1992 para publicar
su Urban Air Pollution in the Megacities of the World (Contaminación del
aire urbano en las megaciudades del mundo), un estudio que incluía a 20
de las 24 megaciudades del mundo. Al analizar el caso particular de la
contaminación en la Ciudad de Buenos Aires, se señala que la información
del área es extremadamente pobre y que no existía una red de monitoreo
apropiada para la medición del nivel de gases contaminantes. Señaló que
la situación es crítica y alertó sobre la falta de un estudio apropiado de los
gases contaminantes.
A raíz de este informe, en Argentina se crea el Plan Aire Limpio para la
Fundación Argentina Siglo 21, con el cual se inició el proceso de medición
continua de monóxido de carbono (CO), con un equipo aprobado por la
Environmental Protection Agency (EPA) de Estados Unidos; la calibración
del equipo y su puesta a punto se realizó en el Instituto de Química Física
de los Materiales, Medio Ambiente y Energía “INQUIMAE”. La estación fue
ubicada en Talcahuano al 400, una cuadra de calle y veredas angostas con
edificación alta e intenso flujo vehicular.
En general, se pudo concluir que la concentración de CO esta
directamente relacionada con los cambios de densidad del tránsito que se
suceden a lo largo del día; el descanso nocturno es suficiente para borrar
la contaminación registrada el día anterior. Esta fue la primera estación
automática de monitoreo continuo de un contaminante atmosférico en
Argentina.
En 1995, cuando una disposición restringió la entrada de automotores al
centro de la ciudad según su número de placa, la contaminación dejó de
subir por unos meses, aunque no llegó a bajar; después, el ascenso no
cesó. Ese año, los valores promedio fueron aún mayores debido a las
temperaturas cálidas y las abundantes lluvias, que agudizaron el problema
al formarse en la ciudad una especie de casquete que impedía la
dispersión de los contaminantes hacia las capas altas de la atmósfera2.
Más reciente mente en el año 1996, ya que no se tenía conocimiento de las
emisiones reales de las fuentes móviles, ni una certeza de las condiciones
meteorológicas de las ciudades de Guatemala y San Salvador, se estableció
un modelo de dispersión de contaminantes atmosféricos (NOx) para
fuentes móviles, con apoyo de la Fundación Suiza de Cooperación para el
Desarrollo Técnico (Swisscontact), llamada Programa Aire Puro, cuyo
objetivo principal era mejorar la calidad del aire en las áreas urbanas de
Centro América, para lo cual adquirieron el programa de nominado
ImmProg (Suizo), que es una modificación al modelo Gaussiano de
dispersión, programa que se basa en factores de emisión atmosférica; con
esto se inició un proceso que dio mayor interés a las mediciones de las
condiciones atmosféricas y a la cuantificación de las emisiones de las
diferentes fuentes de emisión.3
La aplicación del modelo en la ciudad de Guatemala estableció que era
necesaria una correlación entre la red de monitoreo y los requisitos para
su aplicación; que se reglamentara la revisión de emisiones vehiculares, la
renovación completa de la flota del transporte público urbano y la
restricción de la importación de vehículos usados.
2 Organización Mundial de la Salud (OMS) y el Programa de las Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA). Contaminación del aire urbano en las megaciudades del mundo. 1992. 3 Dispersión de la contaminación atmosférica causada por el tráfico vehicular “Aplicación de un modelo matemático para Guatemala Ciudad y San Salvador”. Martín Blazer.
De otro lado Gustavo Adolfo Olivares Pino en su tesis de grado “Dispersión
regional de óxidos de azufre en Chile Central” reporta que el desarrollo
económico que Chile ha experimentado desde los años 80 ha tenido y tiene
efectos sobre la calidad del aire en variadas escalas. La zona central de
Chile catalogada como: Regiones V, VI y Metropolitana, concentra cerca del
50% de la población y congrega más del 60% de la actividad productiva del
país. Los problemas de contaminación atmosférica requieren numerosas
herramientas para su evaluación. Los modelos de dispersión son una de
estas herramientas. Este estudio constituye el primer esfuerzo en Chile
por implementar un sistema de modelación de escala regional, esto es,
para problemas que se extienden cientos de kilómetros viento debajo de las
fuentes.
En el marco de un proyecto de cooperación entre la Comisión Nacional del
Medio Ambiente (CONAMA) y el Instituto de Meteorología e Hidrología de
Suecia (SMHI), se implementó el modelo de dispersión MATCH (Multi-scale
Atmospheric Transport and Chemistry) para una zona de 200 x 200 Km2
centrada en Santiago (33,5ºS, 70,8ºW, 500 msnm).
Para la implementación de este modelo se recopiló la información
disponible de emisiones y observaciones de concentraciones atmosféricas
de óxidos de azufre, entendido como dióxido de azufre (SO2) y sulfato (SO4)
en las regiones V, VI y Metropolitana. La información meteorológica
necesaria para la ejecución del modelo de dispersión fue proporcionada
por el modelo de pronóstico del tiempo HIRLAM (High Resolution Limited
Area Model). Para la implementación y evaluación del sistema de
modelación se escogieron seis períodos de un mes cada uno durante los
años 1997, 1998 y 1999. Estos períodos cubren una amplia gama de
situaciones meteorológicas incluyendo episodios de contaminación
asociados a bajas costeras y años donde se presentaron los fenómenos de
El Niño y La Niña. Se realizaron estimaciones de la dispersión regional y
de flujos de deposición de óxidos de azufre en Chile Central. Además, se
estimó la contribución relativa de las grandes fundiciones de cobre a la
calidad del aire en Chile Central en cuanto a óxidos de azufre.
También se efectuó un balance de óxidos de azufre para el dominio de
modelación. El sistema de modelación fue capaz de reproducir los
principales gradientes de concentraciones observados de SO2 en Chile
Central. El modelo reprodujo también las concentraciones observadas y
su variación estacional e interanual, sobre una base de promedios
mensuales. Las concentraciones diarias de SO2 fueron asimismo
reproducidas por el modelo para la estación de Parque O’Higgins en la
zona centro de Santiago.
De acuerdo con los resultados del modelo de dispersión, las emisiones de
las fundiciones dominan el contenido de azufre total tanto en las zonas
rurales como por encima de la capa de mezcla. Además, durante períodos
de episodios de contaminación asociados a bajas costeras, se estableció
que la fundición de Caletones, ubicada unos 150 Km al sur de Santiago,
contribuía con el 50% del azufre total a la atmósfera. En términos de
sulfato, el modelo entregó resultados consistentes con las mediciones
realizadas durante los inviernos de 1998 y 1999. El principal reservorio de
azufre en la zona corresponde al SO2 con un 90% del contenido
atmosférico de óxidos de azufre en el dominio. El mecanismo de remoción
más relevante fue la deposición seca siendo cinco veces más importante
que la deposición húmeda. Con la información entregada por el modelo y
con aquella proveniente de una evaluación de riesgo agrícola, se propuso
una red de monitoreo de la calidad del aire con cobertura regional en Chile
Central. Una continuación de este trabajo, que incluye la evaluación de la
red propuesta, se está llevando a cabo por parte de CONAMA a través del
Centro Nacional del Medio Ambiente (CENMA) desde Abril de 2001.
En Colombia el estudio de calidad del aire no ha tenido el interés
suficiente por parte del estado y de las organizaciones ambientales; sólo se
conocen estimativos de emisiones globales y casos puntuales de análisis
local.
Una consultoría de la corporación autónoma regional del Quindío (CRQ),
en 1997, referente al plan de gestión del recurso atmosférico en el
departamento del Quindío, en el cual se hace una descripción de la calidad
del aire en el departamento del Quindío, que contiene los rasgos
geomorfológicos, los usos del suelo, el análisis de la situación de salud en
el departamento, el diagnóstico de la oferta ambiental y la incidencia de los
factores naturales y antrópicos sobre el nivel de la calidad del aire,
complementada con la aproximación conceptual de la información.
Bajo estos parámetros se determinó una política de calidad del aire
departamental, denominada plan de gestión del recurso atmosférico, que
contiene como principales metas: complementar y actualizar el inventario
de fuentes de contaminación, reducir las emisiones de gases producidas
por los vehículos, reducir los niveles de ruido generados por la
motocicletas, poner en funcionamiento la red de monitoreo de calidad del
aire en Armenia y elaborar un mapa de dispersión sonora.
En Bogotá se llevó a cabo un estudio denominado Contaminación del aire
y enfermedad en población infantil de Puente Aranda, que tenía como
objetivo establecer la asociación entre contaminación del aire y
enfermedad respiratoria.
En el estudio se determinó que la población a estudiar eran los niños
menores de 5 años. La información referente a la salud se tomó de los
datos epidemiológicos existentes en los centros de salud y de un
seguimiento que se realizó durante quince días a una muestra o población
seleccionada.
Se establecieron las fuentes fijas y fuentes móviles como las fuentes de
contaminación. La evaluación de la calidad del aire se efectuó con base en
los criterios establecidos en el Decreto 948 de 1995 y se realizó un censo
para determinar las actividades industriales y de tipo comercial que
existían en la zona, ya que podrían tener ingerencia en la calidad del aire
local.
Para determinar las emisiones atmosféricas industriales se trabajó con la
información que se encontraba en el Departamento Administrativo del
Medio Ambiente (DAMA) como autoridad ambiental y para las fuentes
móviles se trabajó con los factores de emisión recomendados por la
Agencia de Cooperación Internacional del Japón (JICA) en estudio
realizado en 1991. Se aplicó un modelo gaussiano de estado estacionario
denominado PTMTP, para determinar la concentración de partículas en las
fuentes fijas, y el modelo de fuente lineal infinita para las fuentes móviles.
La conclusión más importante del análisis es: “Se presenta una relación
con incidencia de síntomas y enfermedades respiratorias agudas tanto en
lo referente a episodios de IRA como episodios de agudización en síndrome
broncoobstructivo”.
Igualmente se pudo establecer que en Puente Aranda los niveles de
partículas respirables inferiores a Díez micras (PM-10) se encuentran por
encima de la norma internacional de calidad del aire y que con relación a
la norma nacional para partículas en suspensión (TSP), se está duplicando
los niveles permisibles.
De otro lado en la ciudad de Medellín se determinaron las emisiones en
caliente de CO, NOx, SO2, TSP, y VOC’s para el tráfico vehicular. Las
emisiones de VOC’s fueron agrupadas en 5 categorías: metano, alcanos,
alquenos, aromáticos y aldehídos. El área total de estudio fue de 360 Km2,
en la que se encuentra la red de tráfico que incluye las principales
avenidas, calles y autopistas de la ciudad.
Para la estimación de las emisiones, se desarrolló un modelo que calcula la
emisión en celdas con una resolución espacial de 1 Km2 y genera
promedios de emisiones cada hora4. Los datos utilizados para el cálculo
fueron: flujo vehicular en varios sitios de Medellín durante el periodo
1997- 2000, número y tipo de vehículos en cada hora, longitud del tramo
de las vías y los factores de emisión en caliente (se utilizaron los factores
de emisión del estudio corinar).
La elaboración del trabajo permitió concluir que: la emisión de
contaminantes atmosféricos en el Valle del Aburrá, debida a fuentes
vehiculares, se presenta con mayor intensidad en la zona central urbana y
centro-occidental de la ciudad de Medellín, a las 7:00 PM., y el monóxido
de carbono es el contaminante con mayor tasa de emisión, representando
más del doble de las cantidades calculadas para el resto de los
contaminantes estudiados.
En la ciudad de Manizales, en el año 2000 se realizó un estudio
denominado “La calidad del aire en Manizales, propuesta para una red de
4 Cálculo de la emisión vehicular de contaminantes atmosféricos en la ciudad de Medellín mediante factores de emisión corinair. M. Victoria Toro G.1 , John J. Ramírez B., Raúl A. Quiceno G., César A. Zuluaga T.
monitoreo”, que consistió en realizar el análisis de la información
recopilada por CORPOCALDAS en los últimos tres años (periodo en el que
las estaciones instaladas han estado operando), para elaborar un estudio
detallado de las consideraciones básicas a tener en cuenta para el diseño
de una red de monitoreo y determinar el sitio de localización de las
estaciones propuestas.
Este trabajo permitió concluir que los datos obtenidos en las estaciones de
monitoreo, presentan una concentración remanente en el tiempo con
tendencia a la disminución en algunos sectores e incrementos en otros,
como es el caso de los sectores Centro y Milán que son los más afectados,
mientras que Maltería es el sector más limpio, en cuanto a partículas
suspendidas se refiere, lo que permite visualizar un grado de
contaminación importante en el sector centro de la ciudad.
Las conclusiones del documento establecen que se requiere de la
instalación de equipos para la medición a mediano plazo de los demás
contaminantes y que la red de calidad del aire para Manizales deberá estar
conformada por seis (6) estaciones de monitoreo localizadas en sitios
estratégicos de tal forma que se de un cubrimiento total de la ciudad bajo
el parámetro de población expuesta.
Se recomienda que las redes de monitoreo se encuentren provistas de
equipos semiautomáticos medidores de los principales contaminantes
como dióxido de azufre (SO2), dióxido de nitrógeno (NOx), monóxido de
carbono (CO), ozono troposférico (O3) y partículas suspendidas totales y
con diámetro menor a diez (10) micras (PM-10).
4 MARCO TEÓRICO
4.1 MODELOS DE DISPERSIÓN DE CONTAMINANTES
ATMOSFÉRICOS
Los modelos de dispersión no son nada diferente a un grupo de ecuaciones
matemáticas que sirven para interpretar y predecir la distribución de los
contaminantes, expresada en concentraciones, como consecuencia de la
dispersión y el impacto de las plumas que las generan. Los modelos
integran aspectos fundamentales como las condiciones meteorológicas, y
factores relacionados con la temperatura, la velocidad del viento, la
estabilidad atmosférica y la topografía.
Los modelos de dispersión son válidos principalmente para la capa de la
atmósfera más cercana al suelo o capa límite, zona de la atmósfera que
entra en contacto con la superficie terrestre hasta una altura del orden de
1.000 m, ya que allí tienen mayor ingerencia las dos variables principales
para la dispersión de las plumas o columnas de humo que salen de las
fuentes de contaminación como son la temperatura y la distribución de los
vientos; ambas tienen sus variaciones mas significativas a unos cuantos
metros por encima de la superficie terrestre; se estima que la temperatura
en esta capa desciende un promedio 6,5 ºC cada 1.000 m de elevación.
Para aplicar un modelo de dispersión es importante considerar que la
tendencia de los gases a difundirse es muy variable. A veces un
contaminante viaja grandes distancias sin difundirse (potencia de difusión
débil), mientras en otras ocasiones puede llegar a difundirse casi desde la
misma fuente (potencia de difusión fuerte).5
El modelo matemático para calcular la dispersión de los contaminantes en
una zona determinada, deberá predecir con certeza las concentraciones
que resultarían de cualquier conjunto especificado de emisiones de
contaminantes durante un tiempo establecido, de acuerdo a las
condiciones meteorológicas existentes y a su localización, siempre y
cuando no se realicen simplificaciones a la realidad, es decir se tenga
conocimiento completo de todos los parámetros a considerar.
Existen varios modelos para determinar la concentración de los
contaminantes en el aire, los cuales son en diferentes variaciones
simplificaciones de la realidad, lo que permite establecer que los modelos
presentan un grado de inexactitud, pero que igualmente pueden llegar a
ser útiles para una aproximación inicial.
Los modelos más representativos para determinar la concentración de los
contaminantes en el aire son: modelo de caja fija, modelo gaussiano para
contaminantes que no reaccionan, modelo numérico, modelo estadístico y
modelo físico.
4.1.1 Modelo de Caja Fija:
La aplicación de este modelo requiere de una serie de suposiciones que
faciliten la utilización de la información existente como: presentar la
ciudad como una caja rectangular, en la cual uno de los lados es paralelo
a la dirección del viento; la mezcla completa de los contaminantes se
produce a una altura determinada y no existe probabilidad de mezclado a
5 Meteorología, dinámica y física. George J. Haltiner y Frank L. Martin
alturas mayores; la concentración de los contaminantes es uniforme en el
volumen de aire que está sobre la ciudad, y no a más altura, en el lado de
la dirección del viento y en el lado en contra; la dirección del viento es
constante e independiente del tiempo, lugar o elevación por encima del
suelo; la concentración del contaminante que entra a la ciudad es
constante; la salida de los contaminantes sólo se da por la parte que es
paralela a la dirección del viento y nunca por la parte superior.
Las hipótesis anteriores indican que los flujos y los índices de emisiones
son independientes del tiempo, por lo que el estudio se convierte en una
situación de estado estacionario en la que nada cambia con el tiempo.
4.1.2 Modelo Gaussiano:
Los modelos gaussianos de dispersión atmosférica emplean la ecuación de
distribución gaussiana y son ampliamente usados para estimar el impacto
de contaminantes no reactivos, ya que tratan de simular el
comportamiento en conjunto de las plumas emitidas desde fuentes a una
altura de la chimenea determinada.
4.1.3 Modelo Numérico:
Los modelos numéricos usan ecuaciones matemáticas y algoritmos para
formular los conceptos científicos básicos de los procesos físicos y
químicos que ocurren en la atmósfera. Generalmente, se emplean para
modelar fuentes de área en ubicaciones urbanas que incluyen
contaminantes reactivos, requieren de información extremadamente
detallada sobre la fuente y los contaminantes; son poco utilizados.
4.1.4 Modelo Estadístico:
Los modelos estadísticos se emplean cuando la información científica
sobre los procesos químicos o físicos de una fuente están incompletos o
son vagos; es decir depende del análisis estadísticos de datos empíricos
para predecir el comportamiento de contaminantes.
4.1.5 Modelo Físico:
Los modelos físicos requieren estudios de modelos del fluido o en túneles
aerodinámicos del viento. La adopción de este enfoque implica la
elaboración de modelos en escala y la observación del flujo en estos. Este
tipo de modelos es muy complejo y requiere asesoría técnica de expertos;
sin embargo, en el caso de áreas con terrenos complejos y condiciones del
flujo también complejas, flujos descendentes de la chimenea, y edificios
altos, esta puede ser la mejor opción.6
De los modelos de dispersión existentes, el gaussiano es el más usado, ya
que la ecuación establecida para calcular la distribución y variación de las
concentraciones de contaminantes que se encuentran distantes de la
fuente de emisión, emplea cálculos relativamente simples, en los cuales
básicamente se requieren los parámetros de dispersión (σy y σz).
Para poder aplicar el modelo de dispersión de contaminantes se debe
incluir información como: consideraciones regionales generales,
determinación de la estabilidad atmosférica, temperatura ambiente en la
ciudad, cálculo de las frecuencias en los rangos de velocidad y la dirección 6 Manual de auto-instrucción “Conceptos básicos sobre meteorología de la contaminación del aire” que publica el Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente (CEPIS), traducción al español y adaptación del manual de auto-instrucción “SI:409” Basic air pollution meteorology course.
del viento, régimen de lluvias y radiación solar (brillo solar) predominantes,
y concentración de los contaminantes en la ciudad de Manizales.
4.2 ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA
Mediante la estabilidad atmosférica se determina el nivel de dispersión de
los contaminantes en el aire; es decir como influyen las fuerzas que actúan
sobre el desplazamiento de un contaminante analizado. Se pueden
presentar tres situaciones diferentes de acuerdo al comportamiento a
saber: si las fuerzas que actúan hacen que el contamínate se desplace de
su posición inicial pero al cabo de un tiempo retorne a su lugar, se
determina que existe equilibrio estable; si por el contrario las fuerzas
hacen que el contaminante se aleje en forma acelerada de su posición
inicial se dice que el equilibrio de la atmósfera es inestable; y finalmente si
las fuerzas son nulas y el contaminante no puede continuar su
alejamiento o retornar a su posición inicial se estima que existe un
equilibrio neutro o equilibrio indiferente.
Para la aplicación de los modelos de dispersión es necesario conocer que
tipo de estabilidades se presentan en el área de estudio.
4.2.1 Determinación de la Estabilidad Atmosférica
Para de terminar la clase o clases de estabilidad atmosférica que se
presentan en un lugar de terminado, Pasquill, elaboró una clasificación, en
la cual se asume que la estabilidad atmosférica en las capas próximas de
la superficie terrestre depende de la radiación solar neta como una
incidencia de las fuerzas convectivas y de la velocidad del viento como una
resultante de las fuerzas mecánicas.
La determinación de la matriz de las estabilidades atmosféricas
predominantes en la ciudad de Manizales con sus respectivas frecuencias,
depende principalmente de la radiación o el brillo solar. Para lo cual se
utiliza la clave de las categorías de estabilidad atmosférica en función de la
velocidad del viento y la radiación solar.
Tabla 1: CLAVE DE LAS CATEGORÍAS DE ESTABILIDAD
Día Velocidad
del Viento Radiación Solar Noche
m/s Fuerte Moderada Débil Nublado Despejado
< 2 A A –B B E F 2 – 3 A – B B C E F 3 – 5 B B – C C D E 5 – 6 C C –D D D D > 6 C D D D D
Fuente: Wark and Warner. Contaminación del aire origen y control, 1999.
Una vez determinadas las direcciones y la velocidad del viento para el
lugar de análisis y conocida la radicación solar horaria que se presenta en
la zona, se efectúa una correlación de dichos datos con base en la matriz
de categorías de estabilidad, y se establece cuál o cuáles son las
condiciones de estabilidad atmosférica existentes en esta zona.
En el estudio se realizaron las correlaciones para las clases de estabilidad
que se presenten en Manizales durante el día, período en el cual se
evidencia una mayor actividad del sector industrial, comercial y de
movilización de vehículos tanto particulares como públicos en la ciudad, y
por ende donde más se generan problemas de contaminación por
emisiones a la atmósfera.
4.3 VELOCIDAD Y DIRECCIÓN DE LOS VIENTOS
El conocimiento del régimen de vientos en un sector es importante, ya que
puede indicarnos de donde provienen y hacia donde se dirigen los
contaminantes inmersos en las corrientes de aire, generados por las
diferentes fuentes (automotores, industriales y naturales), tales corrientes
están influenciadas por características locales como cordilleras, cuencas
hidrográficas, valles, y barreras artificiales (edificios).
El viento puede definirse como la componente horizontal del aire en
movimiento; el aire se mueve por la diferencia de temperatura entre los
polos y el ecuador o entre las masas continentales y las masas de agua.
4.4 BRILLO O RADIACIÓN SOLAR
4.4.1 Condiciones para la Intensidad:
Se considera que en el trópico se da radiación solar fuerte cuando los
cielos se encuentran despejados (sin nubes) y la altitud del sol es mayor de
60º sobre el horizonte, fenómeno que se presenta entre las 10:00 a.m. y las
2:00 p.m (4 horas), radiación solar moderada cuando la altitud del sol se
encuentra entre 35 y 60º es decir de 8:20 a 10:00 a.m y de 2:00 a 3:40
p.m (para un total de 3 horas y 20 minutos), y radicación solar débil para
altitudes entre 0 y 35º, circunstancia que se da entre las 6:00 y las 8:20
a.m y entre las 3:40 y 6:00 pm- (para un total de 4 horas y 40 minutos),
(CRQ, 1997).
Como la radiación solar sólo se da durante 12 horas en el día, en el año
(365 días) representan un total de 4.380 horas, de acuerdo a estas
consideraciones, en la tabla 2 se relaciona el nivel de radiación solar que
se puede presentar en cualquier lugar del trópico, en este caso la ciudad
de Manizales.
Tabla 2: NIVEL DE LA RADIACIÓN SOLAR
Radiación
Solar
Frecuencia
teórica
diaria (Fd)
Horas/día
Porcentaje
%
Fuerte 4,00 16,67
Moderada 3,33 13,88
Débil 4,67 19,46
Noche 12,00 50,00
Fuente: Plan de gestión del recurso atmosférico, CRQ 1997.
4.5 CONTAMINANTES ATMOSFÉRICOS
La contaminación atmosférica se presenta bajo dos modalidades a saber:
contaminación natural y contaminación antrópica. La contaminación
natural es un suceso que siempre ha existido, mientras que la
contaminación antrópica es ocasionada por las actividades que el ser
humano realiza.
4.5.1 Fuentes Naturales:
Los principales contaminantes naturales que constituyen una fracción de
cualquier muestra tomada para estudiar la contaminación en el aire son:
Polvo en suspensión procedente de volcanes, tierra arrastrada por la
erosión del aire de los terrenos cultivados, hidrocarburos producidos por la
respiración natural de coníferas (blue haze de los Apalaches), polen,
bacterias, partículas orgánicas en descomposición, partículas de carbón de
humo de origen natural y ozono, entre otras.
La contaminación natural de tipo polvo sedimentable es del 15% y de
micropartículas en suspensión es del 25%, fenómeno que se presenta por
las características del terreno; reporte que permite concluir que el aire se
encuentra contaminado por su propia naturaleza (Warner, 1999).
Las erupciones volcánicas, emiten partículas y contaminantes gaseosos,
tales como bióxido de azufre, ácido sulfhídrico y metano; las emisiones y el
daño que se causa en el ambiente pueden ser de gran magnitud y alcanzar
distancias considerables. Las nubes de partículas y gases originados por
los volcanes permanecen en la atmósfera durante largos períodos.
Los incendios forestales, se clasifican como fuentes naturales de
contaminación, aunque puedan ser originados por actividades humanas;
en ambos casos se generan gran cantidad de contaminantes en forma de
humo como monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno y cenizas.
Las tolveras, como se denominan las grandes cantidades de polvo y
materiales de desecho levantados por vientos fuertes, que contienen
cantidades importantes de partículas, constituyen una fuente natural
común de contaminación atmosférica en muchas partes del mundo. La
tolvera genera una reducción de la visibilidad y ocasiona accidentes de
tránsito y limitaciones en el tránsito aéreo.
4.5.2 Fuentes Antropogénicas:
Las fuentes antropogénicas de contaminantes atmosféricos se dividen en
fuentes fijas y móviles.
4.5.2.1 Fuentes Fijas de Contaminación:
Son aquellas que se sitúan en un lugar determinado e inamovible y que
efectúan su emisión en forma dispersa o a través de ductos o chimeneas.
Las fuentes fijas incluyen refinerías, plantas energéticas comerciales y
domésticas y procesos industriales como la molienda, el procesado del
caucho, fábricas, talleres en general, instalaciones nucleares, plantas
procesadoras de cemento, fábricas de fertilizantes, fundiciones de hierro y
acero; es decir, son aquellas que provienen de los sectores productivos que
se encargan de satisfacer las necesidades del ser humano para mejorar su
nivel de vida. Son las principales responsables de la emisión de gases
como NO, NO2, CO, CO2, hidrocarburos y partículas suspendidas en la
atmósfera.
Las emisiones se generan principalmente por la utilización de
combustibles fósiles, al igual que por la transformación química que
sufren los compuestos en los diferentes procesos industriales, y que en
muchas ocasiones no se tenían como contaminantes atmosféricos.
La distribución de combustibles y el consumo doméstico de gas, son otras
fuentes principales de emisión de contaminantes a la atmósfera, que
empiezan a notarse en las ciudades del mundo, ya que los grandes
volúmenes de combustible que suministran o queman, presentan un nivel
considerable de emisiones de contaminantes.
4.5.2.2 Emisiones de Fuentes fijas:
Para determinar el cálculo de las emisiones de las fuentes fijas de
contaminación se clasificaron en dos grupos diferentes, uno las industrias
que están obligadas a presentar informe sobre sus emisiones a la
autoridad ambiental, en este caso CORPOCALDAS, de acuerdo a la
normatividad existente como el Decreto 948/95, relacionado con la
prevención y control de la contaminación atmosférica y la protección de la
calidad del aire y la Resolución 619/97, en la cual se establecen
parcialmente las industrias, obras, actividades o servicios y los factores a
partir de los cuales se requiere permiso de emisión atmosférica para
fuentes fijas y el cumplimiento de las normas de emisión, y las fuentes que
no están obligadas a rendir informe de sus emisiones a la autoridad
ambiental.
Las Normas de Emisión para Fuentes Fijas vigentes a través del decreto
No. 02/82 del Ministerio de Salud y en concordancia con el decreto del
Ministerio del Medio Ambiente No. 948/95, reglamentan las normas de
emisión de partículas descargadas al aire por la operación de calderas a
base de carbón, fábricas de cemento, industria metalúrgica, plantas
productoras de asfalto y mezclas asfálticas, y otras industrias.
A través del decreto No. 02/82, se han establecido los estándares de
calidad del aire ambiente para Colombia:
Tabla 3: ESTÁNDARES DE CALIDAD DEL AIRE
PARÁMETRO PERÍODO MUESTRA
NORMA NACIONAL
NORMA LOCAL (µg/m3
PARTÍCULAS EN SUSPENCIÓN (TSP)
12 meses 24 meses
100 400
80 318
DIÓXIDO DE AZUFRE (SO2)
12 meses 24 meses
Máximo en 3 horas
100 400 1500
79 318 1191
MONÓXIDO DE CARBONO (CO)
8 horas 1 hora
15 (mg/m3) 50 (mg/m3)
12 (mg/m3) 40 (mg/m3)
OZONO (O3) Máximo en 1 hora 170 135 ÓXIDOS DE
NITRÓGENO (NOX) 12 meses 100 79
El Decreto 02 de 1982, igualmente define los métodos de referencia para el
análisis de la calidad del aire ambiente y las frecuencias mínimas de
muestreo, ver tabla 4.
Tabla 4: MÉTODOS DE MUESTREO CONTAMINANTE MÉTODO FRECUENCIA
TSP GRAVIMÉTRICO (alto volumen)
1 muestra continua de 24 horas cada 3 días
SO2 COLORIMÉTRICO (pararrosanilina)
1 muestra continua de 24 horas cada 3 días
CO ANALIZADOR INFRARROJO
(fotometría no dispersiva)
1 muestra continua de 6:00 AM a 10:PM en períodos de 8 horas.
O3 QUIMILUMINISCENCIA (de fase gaseosa)
1 muestra diaria continua de 6:00 AM a 6:00 PM.
NOX JACOBS Y HOCHHEISER 1 muestra continua de 24 horas cada 3 días
Las normas de emisión de dióxidos de azufre (SO2) y óxidos de nitrógeno
(NOx), las establece el Decreto para la operación de plantas de ácido
sulfúrico y ácido nítrico, lo que ha generado que para determinar del
cumplimiento de las normas de emisión en otras posibles fuentes
puntuales de contaminación, algunas veces se asimile su producción en
toneladas de producto terminado como si correspondiera a la operación de
alguna de las plantas mencionadas.
De igual forma sucede con las calderas que consumen combustibles
líquidos, ya que estas no poseen una norma específica y definida, y su
cumplimiento en la práctica se debe asimilar y evaluar por calor
desarrollado con la máxima emisión de partículas que emiten aquellas
calderas que consumen combustibles sólidos como el carbón.
4.5.2.3 Equipos utilizados para determinar la emisión de
contaminantes provenientes de las fuentes fijas.
A continuación se presentan los equipos y los métodos empleados para
calcular las emisiones a la atmósfera de contaminantes como: TSP, PM-10,
SO2 y NO2.
4.5.2.3.1 Equipo para Partículas Totales en Suspensión (TSP)
Para la determinación de las Partículas Totales en Suspensión (TSP), se
utiliza un muestreador de alto volumen tipo 2000 H, el cual consta de una
unidad portafiltro, un motor (6,25 Amperios, 745 wattios, 0,5 HP de
potencia, 1.800 rpm, una tasa de flujo de entre 20 y 60 pies cúbicos por
minuto y 115 voltios de energía), un programador de tiempo y un
rotámetro (0 a 70 pies cúbicos por minuto).
El proceso consiste en hacer pasar durante 24 horas una muestra de aire
succionado por el motor a través de un filtro de celulosa desecado y
pesado previamente, con un caudal entre 40 y 60 pies cúbicos por minuto.
El diseño del equipo obliga al aire a cambiar su dirección en 90º antes de
llegar al filtro que se encuentra localizado en forma horizontal,
depositando allí las partículas que no se han sedimentado por acción de la
fuerza de gravedad.
El tiempo de muestreo y el caudal de aire que pasa a través del filtro son
determinados mediante el programador de tiempo y la calibración del
equipo.
Figura 1: Muestreador de alto volumen, para la medición de TSP.
Cuando ha transcurrido el período seleccionado de muestreo, se deseca el
filtro con las partículas y se pesa; la diferencia de peso en (µg) antes y
después del muestreo, dividida entre el volumen total de aire en (m3) que
pasa a través de él durante el período de muestreo, determina la
concentración de partículas totales en suspensión expresadas en (µg/ m3).
4.5.2.3.2 Equipo para Partículas Suspendidas Menores a 10 Micras (PM-10)
El muestreador HI-VOL para PM-10 consta de una entrada especialmente
diseñada que transmite aquellas partículas con diámetros menores o
iguales a 10 micras y un sistema de control de flujo capaz de mantener
una tasa de flujo constante dentro de las especificaciones de diseño de la
entrada; se conocen dos clases corrientes de sistema de control de flujo:
control de flujo de masa (MFC) y control de flujo volumétrico (VFC).
Existen dos tipos comunes de entradas para los muestreadores PM-10,
que se diferencian por el método de discriminación o selección de las
partículas (impactación y ciclónico).
La entrada de impacto presenta un diseño simétrico que asegura
inalterabilidad por la dirección del viento. El aire ambiente que es
introducido es evacuado de la cámara de amortiguamiento a través de
nueve (9) boquillas dentro de la primera cámara de impacto donde ocurre
la separación inicial de las partículas. A continuación el aire es acelerado
a través de dieciséis (16) boquillas adicionales dentro de una segunda
cámara de impacto. Las boquillas de aceleración tienen diámetros críticos,
calculados por el fabricante para proveer los cambios en la velocidad y
lograr el correcto fraccionamiento de las partículas en las cámaras de
impacto. Finalmente el flujo de aire sale a través de nueve tubos de
ventilación sobre un filtro. Debido a que la velocidad del aire es crítica
para mantener el correcto punto de corte de tamaño de la partícula a la
entrada, es importante fijar la tasa de flujo correcta a través de la entrada
del equipo, la cual es especificada por el fabricante.
La entrada ciclónica permite impartir a las partículas una componente
angular de velocidad de aproximación, a través de una serie de alabes
uniformemente distribuidos. Al pasar la muestra por el tubo de
recolección, las partículas pesadas son expulsadas hacia fuera y retenidas
en la superficie del mismo, cubierto por un absorbedor con el fin de evitar
rebotes. La muestra pasa luego a un tubo intermedio donde la trayectoria
es alterada en dirección ascendente y finalmente otro tubo modifica el flujo
hacia abajo, permitiendo que las partículas sean recolectadas sobre un
filtro.
El mustreador PM-10 de alto volumen, toma un volumen conocido de aire
ambiente a una tasa de flujo constante por medio de una entrada
selectiva, a través de uno o más filtros. Las partículas con rango de PM-10
se recogen en un filtro durante un período de muestreo de 24 horas. Cada
muestra en el filtro se pesa antes y después del muestreo, para determinar
el peso neto ganado.
El volumen total de aire muestreado se determina de la tasa de flujo
volumétrico y el tiempo de muestreo. La concentración de partículas con
tamaño PM-10 en el aire ambiente se calcula dividiendo la masa total de
partículas de 10 micras, entre el volumen de aire muestreado.
Este volumen debe ser corregido a condiciones estándar EPA (25°C, 760
mm Hg o 101 Kpa), y la medida de las PM-10 es expresada en
microgramos por metro cúbico estándar (µg/m3 Std).
4.5.2.3.3 Equipo para determinar Dióxido de Azufre (S02) y Dióxido de Nitrógeno (N02)
Para determinar dióxido de azufre (S02) en el aire ambiente se utiliza la
técnica analítica por vía húmeda de la pararosanilina. En éste método el
dióxido de azufre, es absorbido del aire en una solución de
tetracloromercurato de potásio (TCM) con una concentración 0.04 molar
(M), obteniéndose un complejo, el monoclorosulfonatomercurato, el cual
resiste la oxidación por 02 del aire. Una vez formado, este compuesto es
estable a oxidantes fuertes (por ejemplo el ozono y óxidos de nitrógeno). El
compuesto reacciona con la pararosanilina y formaldehído, formando ácido
metilsulfónico de pararosanilina, de color muy vivo, cuya intensidad
cromática puede medirse con un espectrofotómetro a 548 nanómetros (nm)
y es directamente proporcional a la cantidad de dióxido de azufre (SO2)
colectado. El volumen total de la muestra de aire corregido a condiciones
de referencia, se determina a partir de la velocidad y el tiempo de
muestreo. La concentración de SO2 en el aire ambiente se expresa en
microgramos por metro cúbico patrón (µg/m3 ptn).
Para determinación del dióxido de azufre (SO2), se emplea una sonda de
muestreo de teflón o vidrio que transporta la muestra de aire ambiente
succionado al tren de muestreo, que inicia con el absorbedor (tubo de
polipropileno de 32 mm de diámetro y 164 mm de largo), en el cual se
encuentra el reactivo absorbente TCM, luego a través del tubo
burbujeador, cuya punta disminuye de diámetro progresivamente, hasta
terminar en un orificio con un diámetro interno 0,3 y 0,8 mm, la cual
queda inmersa en el reactivo absorbente, se hace pasar la muestra de aire,
esta unidad debe cubrirse de la luz, luego se conecta a una trampa de
humedad de vidrio o de polipropileno, localizada entre el tubo de absorción
y el dispositivo de control de flujo para evitar el paso de agua hacia ese
dispositivo, como dispositivo de control de flujo se emplea un rotámetro
calibrado o una aguja con un orificio crítico, la cual es protegida por una
membrana para partículas. Para garantizar la velocidad de flujo requerida
en el muestreo se utiliza una bomba de vacío.
Para determinar dióxido de nitrógeno (NO2), se absorbe aire ambiente, en
una solución de hidróxido de sodio y arsenito de sodio, para formar una
solución estable de nitrito de sodio. El ión nitrito producido durante el
muestreo se determina colorimétricamente por reacción del agente
absorbente expuesto con ácido fosfórico, sulfanilamida e dihirocloruro de
N-1 naftilendiamina. El método es aplicable para la colección de muestras
en campo por 24 horas y posterior análisis en el laboratorio. Análisis que
deben desarrollarse para una concentración de 0.04 - 2.0 µg NO2 /ml con
50 ml de reactivo absorbente y una tasa de flujo de 200 cc/min. Se utiliza
el mismo sistema que para la determinación del SO2.
4.5.2.3.4 Muestreador Isocinético El sistema de muestreo en chimenea, es un equipo modular que utiliza
elementos compatibles para permitir su ampliación a distintos métodos;
esta diseñado para la comprobación del cumplimiento y la evaluación de
funcionamiento de las emisiones de chimeneas industriales; ver figura 2.
Figura 2: Muestreador Isocinético
El sistema básico de muestreo isocinético está compuesto de:
Tren de muestreo: se utiliza en la localización de sección transversal de la
chimenea donde se realiza la toma de muestra, esta integrado por:
monorraíl de suspensión que se fija a la chimenea mediante la brida; una
sonda, que extrae la muestra de chimenea, una caja caliente en donde se
encuentra el filtro y/o el ciclón para retención de partículas y se encarga
de evitar la condensación del gas de chimenea, y una caja fría, que
asegura la condensación de los gases, y una válvula de no-retorno con
conexión neumática para transportar la muestra a la unidad de control
remota y un dispositivo de drenaje.
Cordón umbilical: conjunto de conducciones eléctricas y neumáticas que
unen el tren de muestreo y la unidad de control.
Unida de Control: contiene todos los elementos para lectura de
parámetros y ajustes de caudales de aspiración necesarios para la
consecución de condiciones de toma de muestra, lo cual incluye los
sistemas de regulación y control de parámetros para la consecución de
condiciones de isocinetismo.
La unidad de control consta de una unidad de lectura de temperatura de
los gases de chimenea, un regulador que gradúa el calentamiento de la
línea interna de la sonda, un medidor de vacío para de la bomba interna;
un conector para elementos de comunicación entre la unidad de control y
el tren de muestreo, un reloj controlador para ajustar los tiempos de toma
de muestra en cada uno de los puntos de la sección transversal, un
sistema de medición para la presión diferencial del Pitot, un medidor de
caída depresión en el orificio, un control de vacío para ajuste del caudal de
aspiración y consecución de condiciones de isocinetismo, un contador de
gas para la medida precisa del volumen de gas muestreado, un a bomba
de vacío de diafragma de dos cilindros, con capacidad suficiente para
cubrir los posibles rangos de caudales de gases y carga de partículas que
puedan presentarse en distintas chimeneas, y conectores neumáticos y
eléctricos para conexión del cordón umbilical y alimentación general del
sistema.
4.5.2.4 Fuentes Móviles de Contaminación:
Las fuentes móviles de contaminación aparecen desde el momento mismo
en que se crea el automóvil, el barco, el tren y finalmente el avión,
generando así un nuevo tipo de contaminación de la atmósfera, que se ha
definido como elemento de presunto riesgo para la salud humana.
Las emisiones de las fuentes móviles provienen de los automotores, los
cuales constan de una máquina conformada por un conjunto de partes,
que se diseñan para tener una vida útil y a pesar de realizarles su
correspondiente mantenimiento se desgastan, obligando en ocasiones a
efectuar su reparación, cambio o adecuación, procesos que contribuyen a
incrementar las emisiones a la atmósfera generadas por estos
automotores.
El color de los gases de escape puede llegar a ser un determinante de la
clase de contaminante que se esta emitiendo; no obstante si no se percibe
ninguna coloración por el escape no significa de que no ocurran emisiones,
por el contrario, en este caso las emisiones se encuentran compuestas por
una serie de gases incoloros. Normalmente los colores de los gases
emitidos son de tres clases a saber: negro, azul y blanco.
El color negro es un indicativo de un exceso de combustible. Esta
coloración se encuentra comúnmente en los vehículos de transporte
urbano de pasajeros a gasolina y camiones; cuando se trata de vehículos a
diesel la coloración por lo general es debida a que los inyectores no
atomizan correctamente el combustible, lo que indica que están goteando,
o puede ser producido por una sobre dosificación de la bomba de
inyección.
El color azul en los tubos de escape es una manifestación clara de que el
aceite lubricante está llegando hasta las cámaras de combustión;
fenómeno que se presenta como consecuencia de: una gran tolerancia
entre las guías de las válvulas y sus vástagos, el mal estado de los sellos
de las válvulas, los anillos de los pistones, desgaste general del motor, y
por exceso de aceite en el cárter.
El humo blanco, que es básicamente vapor de agua, es la emisión más
típica en cualquier vehículo, depende de varias condiciones como: la
temperatura, la cantidad de agua que se encuentra en el sistema de
escape y la permanencia del automotor a la intemperie o bajo techo que
por el cambio de temperatura le permite acumular agua; la emisión se
hace más notoria al momento de encender por primera vez el vehículo en
horas de la mañana. El vapor de agua se genera al entrar en contacto los
gases de escape calientes con el agua acumulada en el tubo de escape y en
el mofle, y por consiguiente empieza a salir el humo blanco.
Los tipos de contaminantes que se generan por las fuentes móviles son
fundamentalmente: monóxido de carbono, dióxido de carbono,
hidrocarburos, azufre y en menor proporción óxidos de nitrógeno.
Para controlar las emisiones de los vehículos, las casas fabricantes
paulatinamente han ido introduciendo modificaciones en los automotores
como el reactor de inyección de aire (A.I.R), que tiene por objeto continuar
quemando los gases residuales de la combustión cuando han abandonado
el interior de los cilindros, proceso que se obtiene al inyectar aire al
múltiple de escape, para así disminuir las emisiones de monóxido de
carbono e hidrocarburos.
El sistema de ventilación positiva del cárter (P.C.V), permite controlar los
hidrocarburos generados en el cárter, efectúa una succión para absorber
los gases contaminantes que se encuentran en el cárter; paralelamente
succiona aire limpio proveniente del filtro. Los gases y el aire limpio se
mezclan y son conducidos hacia el múltiple de admisión.
Para mitigar las emisiones de óxidos de nitrógeno se ha implementado la
recirculación de los gases de escape (E.G.R), que consiste en desviar a
través de una válvula los gases del tubo de escape y dirigirlos hacia el
múltiple de admisión, con el ánimo de disminuir la temperatura de
combustión y por ende controlan la generación de estos óxidos.
El filtro de aire operado termostáticamente (T.A.C), reduce las emisiones de
hidrocarburos al momento del calentamiento, gracias a que garantiza una
adecuada temperatura del aire que entra al motor.
Control del orificio de avance de la chispa (O.S.A.C): tiene como función
principal controlar la emisión de los hidrocarburos y los óxidos de
nitrógeno del escape. Consta básicamente de una válvula intermedia entre
el carburador y el distribuidor, de forma tal que la válvula controla el
vacío, esto es, retarda por unos segundos la aplicación de vacío al
diafragma del distribuidor.
El convertidor catalítico reduce las emisiones de monóxido de carbono e
hidrocarburos del escape, ya que consiste en un compuesto químico el
cual al entrar en contacto con el monóxido de carbono y los hidrocarburos
los convierte en dióxido de carbono y agua.
Otro de los principales causantes de emisiones en un vehículo lo
constituyen los cables de las bujías, ya que si no se encuentran en buen
estado (presentan fugas de energía), generan desequilibrios en el
funcionamiento del motor y por ende se incrementan las emisiones a la
atmósfera por el inadecuado funcionamiento. Este fenómeno es de
considerable interés en los motores a gasolina, ya que el encendido
depende de la calidad de la mezcla aire - gasolina, que obedece a la calidad
de la chispa de encendido emitida por las bujías. Como ejemplo cabe
destacar que cuando la resistencia de los cables es demasiado alta, la
chispa puede resultar muy pobre e insuficiente para encender la mezcla.
Los vehículos igualmente poseen otras fuentes de contaminación
diferentes al tubo de escape como son: la batería, el motor, el tanque de
gasolina y las llantas.
El aceite que lleva el motor para su lubricación por diversas circunstancias
desprende vapor, sumado a esto los anillos de los pistones no presentan
un sello del 100% lo que genera un escape de los gases de la mezcla aire -
combustible hacia la parte inferior del motor en donde se encuentra el
depósito de aceite (cárter). Al unirse los vapores de aceite con estos gases
se genera una emisión contaminante.
Los vapores del tanque de gasolina también son una fuente contaminante,
ya que al destaparlo para recargar de combustible inmediatamente se
genera un escape abrupto del vapor hacia la atmósfera; este fenómeno se
ha tratado de corregir mediante la incorporación de un sistema de
recirculación de dichos vapores hacia el motor para ser quemados allí.
4.5.2.5 Emisiones de Fuentes Móviles:
Según la Compañía Colombiana Automotriz S.A. (MAZDA), en su informe
contaminación en motores diesel, las ciudades localizadas por encima de
los 2.000 msnm, caso Manizales, juegan un papel importante en el
aumento de las emisiones a la atmósfera generadas por las fuentes
móviles, lo que representa un incremento de: monóxido de carbono hasta
en un 75%, hidrocarburos (HC) en un 130% y partículas en un 50%.
Un informe técnico de Ecopetrol precisa que, desde el punto de vista de la
composición química y tamaño molecular, el combustible más simple es el
gas natural (tiene hidrocarburos de uno y de dos carbonos; más de 85% es
metano y el resto, etano). Las gasolinas constituyen una mezcla más
compleja (contienen hidrocarburos desde 4 hasta 14 carbonos; entre 200 a
300 compuestos diferentes), y el ACPM lo es aún más (posee hidrocarburos
desde 13 hasta 25 carbonos y muchas más posibilidades de compuestos
diferentes).
Para el análisis de las fuentes móviles se efectúo una recopilación de los
vehículos revisados en centros de diagnóstico existentes en la ciudad, y de
los operativos de verificación de emisión atmosférica desarrollados por la
autoridad ambiental (CORPOCALDAS) en Manizales.
Se resalta que las condiciones topográficas de la ciudad (calles con
pendientes de gran inclinación) generan un mayor esfuerzo para el
funcionamiento de los motores de los vehículos y las bajas especificaciones
de las vías traen como consecuencia la congestión vehicular, ocasionando
que las paradas y los arranques sean más frecuentes y así se libera una
mayor carga contaminante a la atmósfera. En Manizales se presenta un
gran eje vial articulador como lo es la Avenida Santander, con dos ejes
alternos (Avenida Paralela y Avenida del Río); en el centro de la ciudad las
carreras 21 y 20 desde la calle 17 hasta la 28, son las vías sobre las cuales
se presenta el mayor tráfico vehicular, ya que incluye los vehículos de
servicio público, que son los que circulan la mayor parte del día.
El cálculo de las emisiones se realizó basado en el tipo de combustible, la
clase de vehículo, las características de la emisión y la normatividad
ambiental vigente, donde se establece que a los vehículos que trabajen a
base de gasolina se les obliga a realizarles la prueba estática de emisiones,
es decir con el vehículo completamente detenido, estacionado, en neutro,
el motor funcionando en marcha ralentí o mínima lo que significa 900
rpm; bajo estos parámetros se fijan los niveles máximos de emisión para
varios rangos de modelos de vehículos. A los vehículos que trabajen con
ACPM se les exige la prueba en libre aceleración (vehículo parqueado y a
diferentes revoluciones) o condiciones de carga máxima del motor,
expresando en porcentaje la interferencia u opacidad del humo (negro,
azul o blanco) que sale por el tubo de escape de cualquier vehículo liviano,
mediano o pesado, es decir por encima de 1.500 rpm.
La tabla NORMAS DE EMISIÓN PARA VEHÍCULOS, presenta los niveles
permitidos por la legislación ambiental colombiana7.
7 Resoluciones reglamentarias del decreto No 948/95. 005/96 y 909/96, que establecen los niveles máximos permisibles de emisión de contaminantes visibles o no, producidos por vehículos automotores de más de tres ruedas movidos a base de gasolina o diesel.
Tabla 5: NORMAS DE EMISIÓN PARA VEHÍCULOS QUE CIRCULAN EN MANIZALES
VEHÍCULOS
“GASOLINA”
VEHÍCULOS
“DIESEL”
Modelo del
Vehículo
CO
%
Volumen
HC
PPM
Modelo del
Vehículo
Liviano
%
Opacida
d
Mediano
%
Opacida
d
Pesado
%
Opacida
d
1974 o
Anteriores 7,5 1200
1980 O
Anteriores 70 70 70
1975 -
1980 6,5 1000
1981 -
1985 65 65 65
1981 -
1990 5,5 900
1986 -
1990 55 60 60
1991 -
1995 4,5 750
1991 -
1995 54 55 55
1996 -
1997 3,5 450 1996 - 200 50 50 50
1998 -
2000 2,5 300
2000 ó
Posteriores 40 40 40
2000 ó
Posteriore
s
1,0 200
4.5.2.5.1 Vehículos a Gasolina:
A los automotores que trabajan a base de gasolina se les midió el nivel de
emisiones en ppm de hidrocarburos (HC), y en % en volumen al monóxido
carbono y el dióxido de carbono.
En la medición se utilizó un analizador de emisión de gases para vehículos
“HORIBA”, mexa – serie 554j, el cual consta de: unidad filtrante de polvo,
entrada de gases estándar, entrada del aire enfriador, el separador de
desagüe (separa contenido de agua de los gases de emisión), unidad de
prefiltro, sonda (para la toma de la muestra) y un tablero de control.
Inicialmente el Horiba es calibrado para los parámetros que mide (HC, CO,
CO2 y O2), proceso que se efectúa mediante el paso de 4 gases de
calibración de acuerdo al compuesto, hasta que el tablero de control
marque las respectivas concentraciones estándar.
Figura 3: Analizador de Emisión de Gases para Vehículos Gasolina Tipo “Horiba”.
Una vez calibrado el equipo se procede a introducir la sonda de verificación
al exhosto del vehículo analizado (después de 10 segundos de introducida
la sonda, el sistema iniciará la medición), y se oprime la letra (M), para
obtener el reporte de las emisiones, se debe tener presente que el vehículo
debe encontrarse en neutro, el motor funcionando en marcha ralentí o
mínima lo que significa 900 rpm.
Es importante resaltar que en la literatura se establece que la mezcla de
hidrocarburos emitido por los motores que trabajan a base de gasolina
equivale a un combustible teórico de formula C7H13, que posee un peso
molecular 97 g/gmol.
En la sección de recurso aire de la Corporación Autónoma Regional de
Caldas CORPOCALDAS, se efectuaron unas medidas del caudal (Q)
promedio de salida de los gases de los vehículos que funcionan a base de
gasolina, el cual debía encontrarse en neutro y el motor funcionando en
marcha ralentí, para lo cual se obtuvo un caudal de salida promedio de
0,393 m3/min, y una altura promedio de salida de los gases de 0,4 m, dato
que será importante al momento de realizar el análisis de contaminantes
para fuentes móviles.
4.5.2.5.2 Vehículos Diesel:
La Facultad de Ingeniería de la Universidad de los Andes, ha establecido
que las emisiones de los motores que trabajan a base de aceite
combustible para motor (ACPM), consisten de compuestos orgánicos e
inorgánicos, distribuidos dentro de las fases gaseosa y sólida, y que el 90%
de las partículas sólidas tienen diámetros equivalentes en masa menores a
1 µm, lo cual posibilita que penetren directamente a los pulmones. Estas
partículas tienen sustancias adsorbidas en su superficie, entre las cuales
se incluyen sustancias, como los compuestos orgánicos volátiles (VOC’s).
Para el proceso de verificación de fuentes móviles que trabajan con ACPM,
se utilizó un medidor portátil de opacidad de humo “Modelo 6500 de
Wager”, el cual esta diseñado para medir la opacidad del humo emitido por
el tubo de escape de un vehículo accionado con diesel en un entorno de luz
ambiental.
Figura 4: Medidor Portátil de Opacidad de Humo
El sistema funciona colocando el detector de luz directamente en el tubo
de escape y con conexión al medidor de humo 6500 Wager; inicialmente no
presenta obstáculo diferente al aire circundante entre los dos extremos, lo
que emite una intensidad de luz determinada. Una vez accionado el
acelerador del vehículo se presenta un flujo de humo que genera una
desviación en la honda de la luz determinada a causa de las partículas que
se presentan, y que se ve reflejado en el detector al sólo registrar la luz que
pasa a través de la columna de humo, y la compara con la luz emitida
inicialmente; la diferencia entre los dos valores se interpreta como la
opacidad del vehículo analizado.
El sistema consta de una unidad de control “P/N 194-0003” (que
interpreta la intensidad de luz emitida), un sensor (aloja la fuente y el
detector de luz) y una unidad que conecta el sensor al tubo de escape. La
medición se efectúa para una aceleración del vehículo por encima de 1.500
rpm.
Para los automotores diesel, se hizo necesario establecer una muestra de
sus emisiones, ya que debido a la normatividad actual éstos sólo son
evaluados mediante una prueba cualitativa con base en niveles de
opacidad. Para el presente estudio mediante los operativos de verificación
de CORPOCALDAS, se analizaron los vehículos tomando muestras con un
equipo analizador de emisión de gases para vehículos “HORIBA”, como si
fueran vehículos que trabajasen a base de gasolina, los cuales se
clasificaron por modelo para poder determinar el nivel de emisión, ver
tabla 21, así se pudo determinar la concentración de cada uno de los
contaminantes de referencia (CO, CO2 y HC), igualmente se determinó el
caudal de salida de los gases, la altura promedio de salida de las emisiones
(la cual es equivalente a 2,78 m) y el diámetro de salida del exhosto (3
pulgadas), el diámetro se encuentra generalizado para todos los vehículos,
ya que sólo se encontraron dos fuentes con un diámetro inferior (2,5
pulgadas).
4.5.2.6 Fuentes Compuestas e Indirectas de Contaminación:
Existen otras fuentes de emisión atmosférica que involucran una
combinación de fuentes móviles y fijas, como son las compuestas y las
indirectas. Las primeras están constituidas por las zonas urbanas, y las
segundas representan una concentración apreciable de fuentes móviles
relacionadas con su operación, entre las cuales están carreteras, centros
comerciales y complejos deportivos, entre otros.
El departamento de ordenación del territorio y medio ambiente de España
considera que es otro factor más de contaminación la expansión de
núcleos industriales entremezclados con los urbanos a lo largo de la
historia de una forma un tanto desordenada, sin tener en cuenta los
efectos que pueden causar algunas situaciones atmosféricas por el
“microclima” que generan debido a la situación geográfica, topografía
complicada, distintas alturas en edificios, orientaciones de las calles, ríos
que atraviesan dichos núcleos, proximidad de la zona costera, embalses,
lagos, etc. Se considera que la industria, la construcción y el comercio son
los responsables de el 7,6% del origen del PM10 en el mundo, (según
geocities.com).
5 DESCRIPCIÓN AMBIENTAL DE MANIZALES
5.1 GENERALIDADES DEL MUNICIPIO
Fermín López y José Hurtado con sus familias fueron los primeros en
establecerse en el Municipio, en 1834 construyeron cabañas en el sector
occidental del Cerro Sancancio y en inmediaciones del río Chinchiná,
desde donde empezaron a tumbar la selva y a implantar cultivos y pastos
en los fértiles suelos de Manizales; en el sector de Morrogacho se
asentaron Manuel María Grisales, Antonio Ceballos, Joaquín Arango,
Marcelino Palacio y muchos más8. La exuberancia y la bondad de los
nuevos territorios pronto fueron noticia, organizando en 1848 la
“Expedición de los 20”, sus integrantes llegaron a su destino en 1849,
quienes solicitaron ante la Cámara Provincial de Antioquia el derecho de
propiedad que les fue otorgado el 12 de octubre del mismo año, dándole
oficial y jurídicamente vida a Manizales, en el territorio comprendido entre
los ríos Guacaica y Chinchiná y desde el río Cauca hasta la cima de la
Cordillera Central en el páramo de Letras; el cual posee un área de 43.984
Ha.; limita con el municipio de Marulanda al oriente, Neira al norte,
Anserma y Palestina al occidente y Chinchiná y Villamaría al sur.
El municipio en el contexto regional se encuentra localizado en la
ecorregión andina del eje cafetero, presenta rangos altitudinales que varían
entre 3.800 y los 800 msnm, temperaturas que varían entre los 4 y 24 ºC,
precipitaciones entre 1.600 y 2.600 mm/año. Posee un régimen de lluvias
bimodal, es decir, se acentúa en los periodos comprendidos entre marzo a
mayo y septiembre a noviembre.
8 Extractado de Caldas patrimonio y memoria cultural, capítulo 2, página 2 y 3, donde se expresa “las diferentes colonizaciones, de Arma hasta Manizales”.
Las fuentes hídricas del municipio hacen parte de la cuenca del río Cauca
en la vertiente Occidental de la Cordillera Central, donde se destacan los
ríos Cauca, Chinchiná, Guacaica y Blanco, entre otros, los cuales le
garantizan una adecuada oferta hídrica.
Administrativamente el municipio se encuentra dividido en: cabecera
municipal, 7 corregimientos, 59 veredas y 21 vecindarios, como se indica
en el mapa 1 “Municipio de Manizales”.
Las estadísticas DANE para el año de 2002, presentan para el municipio
de Manizales un total de 372.278 habitantes, el 93,47% concentrados en
la ciudad y el 6,53% en el área rural; población que representa el 32,83%
del total departamental.
5.2 CIUDAD DE MANIZALES La ciudad de Manizales según en Instituto Geográfico Agustín Codazzi
“IGAC” cuenta con un área de 5.416 Ha., se ubica a media ladera, sobre la
vertiente occidental de la Cordillera Central, a una altura de 2.150 msnm,
tomado en el punto geodésico ubicado en el costado suroriente de la
Catedral Basílica, las coordenadas geográficas de su ubicación son 5° 04’
15,3” latitud norte y 75° 30’ 52,1” longitud oeste del meridiano de
Greenwich, con origen en el punto Liceo Isabel La Católica, equivalente a
las coordenadas planas 52.391,13 metros norte y 173.727,04 metros este.
Figura 5: Panorámica del Centro de Manizales
La ciudad de Manizales posee según el DANE una población de 348.337
habitantes, datos que la sitúan como la ciudad que cuenta con el mayor
número de habitantes en el departamento de Caldas. Los habitantes se
distribuyen en 11 comunas, que articulan los diferentes barrios que
comprenden la ciudad, de acuerdo a lo que ilustra el mapa 2 “Área urbana
de Manizales”.
5.2.1 Condiciones Ambientales
5.2.1.1 Fauna:
Los diferentes estudios realizados por expertos y reportados en el Plan de
Ordenamiento Territorial de Manizales y en el Plan de Ordenamiento
Ambiental del Territorio de la Cuenca del Río Chinchiná, presentan una
fauna de presencia probable así: 27 familias y 53 especies de mamíferos, 7
familias y 14 especies de peces, 7 familias y 27 especies de reptiles, 45
especies y 5 familias de anfibios y 406 y 52 familias de aves.
5.2.1.2 Flora:
Según los análisis efectuados por diferentes expertos entre ellos la doctora
Mélida Restrepo de Fraume, la selva andina y altoandina típica de la
región presenta cuatro estratos bien diferenciados: estrato herbáceo con
predominio de aráceas y helechos arborescentes; estrato arbustivo o
sotobosque donde predominan los chusques y sietecueros; estrato arbóreo
donde hacen presencia principalmente los encenillos y mano de oso; y el
estrato arbóreo superior donde se encuentra el árbol nacional, es decir, la
palma de cera, especies que son las más representativas, pero no las
únicas que se encuentran en estas selvas.
Para nadie es desconocido que el establecimiento de cafetales tecnificados
ha contribuido notoriamente a la desaparición de las selvas tropicales,
limitando al municipio a la existencia de individuos aislados de familias de
la flora natural, y los cuales no pueden garantizar su sostenibilidad en el
tiempo.
5.2.1.3 Fuentes Hídricas:
La ciudad se encuentra rodeada por varias fuentes hídricas superficiales
como son: río Chinchiná, quebrada Manizales, y quebrada Olivares, que se
muestran en el mapa 2 “Perímetro urbano de la ciudad de Manizales”.
5.2.1.3.1 Río Chinchiná:
Nace a 3.600 msnm en Laguna Negra, localizada en el páramo de Letras,
corre en dirección este-oeste, posteriormente en la parte occidental del
municipio cambia su dirección a norte, como consecuencia del sistema de
fallas de Romeral; recorre la ciudad a partir del sector Lusitania; sirve de
límite a Manizales con los municipios de Villamaría, Chinchiná y Palestina;
desemboca en el río Cauca en la hacienda El Retiro del corregimiento de
Arauca (Palestina), a una altura de 800 msnm.
5.2.1.3.2 Quebrada Manizales:
Nace en el Alto del Colmillo (Manizales) a 3.520 msnm; atraviesa áreas
productivas y la zona industrial (Juanchito) de la ciudad. Después de
recorrer once kilómetros por el sureste de Manizales, desemboca en el río
Chinchiná en el Parque Bicentenario (El Bosque), a una altura de 1.950
msnm; sus principales tributarios son las quebradas La Elvira, Farallones,
La Coqueta, La Selva, Cristales, Cimitarra y Santa Rita.
5.2.1.3.3 Quebrada Olivares (Minitas):
Nace en el Alto de La Coca, municipio de Manizales en inmediaciones de
las veredas Las Palomas y Buenavista a 3.150 msnm, posee una longitud
de 17,5 Km.; recibe las aguas de las quebradas La Peña, La Arenosa,
Sietecueros, El Popal, El Solferino y El Águila. Su recorrido por Manizales
lo realiza sobre el sector norte, en dirección oriente-occidente; luego de
cruzar la ciudad cambia su dirección a norte-sur y con un mayor
encañonamiento, para finalmente desembocar en el río Guacaica a los
1.350 msnm.
5.2.1.4 Clima
En el presente estudio los parámetros de la información climatológica
fueron tomados de las estadísticas Corporativas, del programa “Balance
hídrico y clasificación climática para el departamento de Caldas”,
presentados en la Agenda para la gestión ambiental del municipio de
Manizales, de la información reportada de la estaciones meteorológica de
EMAS, y de la Universidad de Caldas (datos suministrados por
CENICAFE), ver tabla 6, este conjunto de información permite establecer
que el régimen de lluvias en la ciudad es ecuatorial tetraestacional con dos
períodos bien definidos de lluvias y dos períodos secos al año; las
precipitaciones oscilan entre los 24 y 216 mm/mes, la disposición de
lluvias se da más en una orientación suroccidente - nororiente, dejando los
menores regímenes hacia los extremos suroriente – noroccidente.
Tabla 6: CARACTERÍSTICAS CLIMATOLÓGICAS EN LA CIUDAD DE MANIZALES
Mes Precipitación
mm/mes Brillo Solar Horas/mes
Velocidad delViento m/s
Temperatura ºC
Enero 167 159 2,83 19,20Febrero 56,6 135 2,62 18,91Marzo 116,2 134 2,64 18,28Abril 215,4 83 2,31 17,51Mayo 207 113 2,72 18,67Junio 137,8 124 2,47 18,63Julio 58,8 170 2,98 19,13Agosto 24,8 173 3,35 19,54Septiembre 151,8 139 2,8 18,89Octubre 216 114 1,83 19,02Noviembre 150,5 127 2,43 18,8Diciembre 105,8 117 2,48 19,12Promedio 193,98 132.33 2,60 18,81
Fuente: EMAS (precipitación y velocidad del viento), 2002.
CENICAFE (Brillo solar), 2002.
5.2.1.5 Régimen de Vientos:
En la ciudad de Manizales las corrientes de viento están influenciadas por
características naturales como la localización en la parte alta de la
Cordillera Central, el estar rodeada al norte por la micro cuenca de la
quebradas Olivares y al sur por la cuenca del río Chinchiná y presentar
barreras artificiales (edificios, viviendas, y cualquier otro tipo de
construcción), los cuales son determinantes en la proveniencia y destino
de los contaminantes inmersos en las corrientes de aire, esto permite
concluir que los vientos soplan en todas las direcciones, como se ha
registrado en la rosa de vientos generada entre los meses de febrero a
mayo de 2000, proveniente de la estación meteorológica de propiedad de
CORPOCALDAS, ubicada en la terraza del Colegio Liceo Isabel La Católica.
Fuente; CORPOCALDAS, 2000.
Figura 6: Rosa de Vientos para la Ciudad de Manizales
Velocidad m/s
5.2.1.6 Calidad del Aire:
De acuerdo con los datos de las estaciones de monitoreo de calidad del aire
que posee CORPOCALDAS en la ciudad de Manizales, la principal fuente
de contaminación de material particulado es el parque automotor, ya que
los vehículos existentes poseen procesos de combustión con déficit de
oxígeno; adicionalmente se encuentran concentrados en pocas vías de baja
sección transversal y fuertes pendientes (7% en promedio); además, la
considerable altura de las edificaciones en el centro de la ciudad no
permite la adecuada dispersión de los contaminantes por el aire, como lo
demuestran los resultados para la ciudad de Manizales.9
5.2.1.7 Industria:
El Plan de Ordenamiento Territorial del Municipio reporta que el sector
industrial de Manizales representa el 3,83% del área urbana (ver mapa 3
“Industrias y estaciones de servicio en la ciudad de Manizales”), y se
encuentra, según el Código de Construcciones y Urbanizaciones (acuerdo
054 de 1993), categorizado por grupos así:
Grupo 1, industria doméstica artesanal.
Grupo 2, industria liviana, de bajo impacto urbanístico y que no ocasiona
impacto ambiental a sus vecinos.
Grupo 3, de bajo impacto ambiental, pero con restricciones de localización
por su magnitud e impacto urbanístico.
Grupo 4, industria pesada, que puede generar contaminación ambiental
como ruidos, olores, vibraciones, etc, y entorpecer el tráfico vehicular, por 9 Agenda para la gestión ambiental del municipio de Manizales, CORPOCALDAS, pagina 72, promedios mensuales de concentraciones diarias de partículas.
lo tanto tiene restricción de localización y debe situarse en zonas de uso
industrial.
Grupo 5, sus procesos de elaboración pueden generar efectos nocivos
sobre el medio ambiente, ocasionando peligros e inconvenientes para la
seguridad colectiva.
La zona industrial del municipio se encuentra conformada por un núcleo
principal fuera del área residencial (Parques Industriales Juanchito y
Manizales) y cuatro a menor escala así:
Figura 7: Parque Industrial Juanchito
Núcleo 1: localizado al oriente de la ciudad en la comuna 7, comprende
parte de los barrios La Enea y Maltería; allí se asientan la mayor parte de
las industrias de la ciudad como: Pulverizar, Decafé, Descafecol, Sicolsa,
Bellota, Productos Químicos Andinos, Herragro, Super de Alimentos,
Tejidos Unica, Iderna, Progel, Tablemac, Colombit, Toptec, Industria
Licorera de Caldas y varias empresas que suministran gas propano en el
municipio de Manizales (Colgas de Occidente y Gases de Caldas).
Núcleo 2: localizado en la comuna 9, el sector de La Panamericana–
Aranjuez, en límites con el municipio de Villamaría, allí se encuentran;
Gas Cafetero (envasa el gas en la planta y distribuye en camiones),
Colombiana de Deshidratados y una fundidora.
Núcleo 3: localizado en la comuna 1, el sector de La Estación Uribe, donde
se localizan las trilladoras (Manizales, Gómez, Almacafé), INCOTEX,
Fundición 3A, Energía Integral Andina, Muebles metálicos Manizales y
Café Tisquesusa.
Núcleo 4: ubicado en la comuna 6, en el sector de Alta Suiza, quizás el
segundo núcleo industrial en importancia de la ciudad, allí se encuentra
CELEMA, Industrias Normandy, Disfruta, MABE Colombia y herramientas
(Invermec), rodeados por una zona residencial.
Núcleo 5: en áreas comprendidas entre las comunas 4 y 10, en los barrios
Colombia, El Camping, Persia y El Guamal (ubicado principalmente detrás
del Hospital de Caldas), conformado por una pequeña agrupación de
industrias y bodegas, en donde se destacan las empresas Jabonerías
Hada, La Fuente (Unilever Andina), Industrias Jubal y Estrada, Induma y
Riduco.
Se puede establecer que existe otro pequeño sector adicional en el sector
de la Universidad Autónoma con la Fosforera Manizales y en las antiguas
instalaciones de Unica (Siteco y Dulces don Manuel), el cual no es
considerado en el Plan de Ordenamiento Territorial de Manizales.
6 METODOLOGÍA
Aplicar el modelo gaussiano para determinar la calidad del aire en la
ciudad de Manizales, requirió inicialmente establecer las condiciones
climatológicas de la ciudad de Manizales y posteriormente efectuar una
diagnóstico de las fuentes de contaminación, discriminando su tipo y clase
de contaminantes.
Para el análisis de las características climatológicas se procedió a recopilar
la información de brillo solar horario de la estación de la facultad de
agronomía de la universidad de Caldas, suministrada por CENICAFE, y los
informes estadísticos reportados por la estación climatológica de la
Empresa Metropolitana de Aseo “EMAS”, en donde se encuentran los datos
de precipitación diaria y mensual, velocidad y porcentaje de dirección
diaria y mensual del viento y temperatura. De acuerdo con esta
información y las horas de brillo solar que se presentan en la ciudad se
determinaron las condiciones de estabilidad atmosférica para Manizales.
Una vez establecidas las condiciones climáticas, es decir el porcentaje de
brillo solar y la velocidad del viento, con la ayuda de las claves de las
categorías de estabilidad presentadas por D. B. Turner, en el Workbook of
atmospheric dispersión estimates, se determinan las estabilidades
atmosféricas predominantes en la ciudad de Manizales.
En el caso de determinación de las fuentes de contaminación, inicialmente
se analizaron las fuentes fijas de contaminación y, entre ellas, las que
deben cumplir con el concepto favorable de la autoridad ambiental; a estas
fuentes se le estableció de acuerdo con los estudios efectuados, la clase de
contaminantes, su concentración, su cantidad y localización al interior de
la ciudad, y finalmente las fuentes móviles de contaminación.
Para las fuentes fijas bajo control de la Corporación se empleó el sistema
de recolección secundaria, ya que cada entidad se encuentra obligada a
presentar un informe periódico ante esta autoridad ambiental. Se
construyó una base de datos y se establecieron así los tipos de
contaminantes y la carga contaminante potencial general.
Posteriormente se efectuó un análisis de las principales fuentes fijas de
contaminación exentas de concepto ambiental para su funcionamiento,
pero que igualmente emiten algún tipo de contaminante a la atmósfera
como es el caso de: estaciones de servicio, pequeñas empresas que poseen
procesos de combustión, panaderías y pequeños establecimientos, etc;
como sobre esta clase de fuentes no existe un estudio, se hizo necesario
generar la información con base en la clase y la cantidad de combustible
utilizado. Basado en estos parámetros y de acuerdo a estimativos se pudo
establecer el tipo de contaminante y la carga contaminante. .
De estas fuentes se establecieron como primordiales para considerar en el
estudio las emisiones del abastecimiento de combustible para automotores
y el consumo de gas natural por parte de los sectores residencial,
comercial e industrial de Manizales, ya que con ellos se está cubriendo un
alto porcentaje de las fuentes contaminantes en la ciudad.
Se procedió a determinar la cantidad de combustible distribuido en las
estaciones de servicio y los consumos de gas por sector, y mediante la
aplicación de factores de emisión se estableció la carga total contaminante
emitida por estas fuentes.
Para el análisis de las fuentes móviles de emisión, se trabajó con base en
los operativos de control efectuados por la autoridad ambiental y los
centros de diagnóstico localizados en la ciudad de Manizales, lo que
permitió generar una base de datos para determinar las cargas
contaminantes y su correspondiente concentración.
Una vez cuantificadas las cargas contaminantes de las tres clases de
fuentes principales de emisión establecidas, se determinó la carga
potencial horaria para cada tipo de contamínate analizado.
6.1 DETERMINACIÓN DEL MODELO DE DISPERSIÓN ATMOSFÉRICO
PARA SER APLICADO EN LA CIUDAD DE MANIZALES
La selección de un modelo de dispersión de calidad del aire depende de la
clase de contaminante emitido, de la complejidad de la fuente, del tipo de
topografía que rodea la instalación, de la frecuencia con que se realicen las
mediciones y de las características ambientales, ya que es importante
considerar que existen varios contaminantes que se pueden formar a
partir de la combinación de contaminantes precursores, como es el caso
del ozono que al nivel del suelo se forma cuando los compuestos orgánicos
volátiles (VOC’s) y los óxidos de nitrógeno (NOx) actúan bajo la acción de la
luz solar.
Para la determinación del modelo de dispersión la literatura, recomienda
que cuando no se dispone de la información suficiente, es decir,
cuantificación total de las emisiones a la atmósfera por sector,
determinación de las velocidades del viento a la altura deseada y
porcentaje de representación en cada una de las direcciones
predominantes y determinación de los niveles estratigráficos de la
temperatura, entre otros aspectos, como sucede en la ciudad de Manizales,
se deben efectuar diferentes consideraciones preliminares y usar modelos
flexibles de dispersión de contaminantes como es el caso del modelo
Gaussiano.
La mayor parte de las experiencias en modelos de dispersión de
contaminantes, se basan en la aplicación del modelo Gaussiano (Programa
aire puro en Guatemala y El Salvador, dispersión regional de óxidos de
azufre en Chile Central, evaluación de tres modelos de dispersión de CO
para la ciudad de Bucaramanga, cálculo de la emisión vehicular de
contaminantes atmosféricos en la ciudad de Medellín mediante factores de
emisión corinair y contaminación del aire y enfermedad respiratoria en la
población infantil de Puente Aranda, entre otros).
6.1.1 Modelo de Dispersión (Difusión) Gaussiano
El modelo de dispersión gaussiano es una ecuación de balance de
materiales (contaminantes) del aire de la zona que se estudia, permite
establecer las condiciones de frontera y se puede aplicar la ecuación de
balance. Como para el presente análisis lo que interesa es la acumulación
de los contaminantes en un área determinada, se establece que las
acumulaciones, son iguales a la suma de las salidas y las destrucciones
menos las entradas y las creaciones.
Bajo esas suposiciones se efectúa el respectivo balance, inicialmente se
considera un balance de materiales entorno a un cubo del espacio cercano
a la columna de humo figura (8) y un material que no se ha creado ni
destruido en la atmósfera.
dy
dz
dx
Figura 8: Dimensiones del cubo usado para el balance de materia.
De aquí resulta que:
( ) ( )∑ ∑−=
salidadegastosentradadeGastos
nacumulaciódeVelocidad
(1)
Como el volumen no cambia con el tiempo y la velocidad de acumulación
es la derivada con respecto al tiempo de la cantidad contenida, queda:
Velocidad de acumulación = ( )tCdxdydz
tCVCV
t ∂∂
=∂∂
=∂∂ (2)
Donde:
V: Volumen del cubo
C: Concentración
Esto no es otra cosa que el cálculo de la tasa de difusión de una especie
gaseosa en la dirección X.
En cualquier área de sección transversal, en donde no se tiene flujo
másico al interior del cubo, ya que se mueve en la dirección del viento,
pero si a través de las seis caras del cubo, se establece que la tasa de
cambio dentro de un volumen diferencial dxdydz, debido al transporte de
volumen y los procesos de difusión, se puede expresar por la ecuación:
( ) ( ) ( ) ( )
∂∂
∂∂
+
∂
∂∂∂
+
∂∂
∂∂
+∂∂
=∂∂
zDzC
zyDyC
yxDxC
xCu
xtC (3)
Donde:
u: Velocidad del viento
Dx, Dy y Dz: difusividades de masa en las direcciones X, Y y Z,
respectivamente.
Con el ánimo de obtener un resultado apropiado en el cálculo de las
emisiones atmosféricas los autores han debido efectuar una serie de
simplificaciones a la ecuación anterior:
1. La transferencia de masa debido al movimiento del volumen es
mayor que la contribución debida a la difusión de masa.
2. Se asume estado estacionario para la dispersión de contaminantes a
la atmósfera.
3. Se considera la velocidad del viento constante en las tres
direcciones.
4. Se supone que las difusividades de masa Dx, Dy y Dz, son
constantes.
Las cuatro idealizaciones anteriores transforman la ecuación 3 en:
∂∂
+
∂∂
=
∂∂
2
2
2
2
zz
yy
CDCDxCu (4)
La ecuación anterior es un tipo de ecuación diferencial parcial de segundo
orden, cuya solución es:
+
−= −
xu
Dz
DyKC
zyx 4
exp*22
1 (5)
De lo anterior se concluye que las diferentes teorías de función de
distribución de contaminantes tienden hacia la función gaussiana, que no
es nada diferente a considerar que los contaminantes se distribuyen en la
atmósfera en forma de campana (campana de gauss), es decir
simétricamente a un eje determinado como se aprecia en la figura (9), y
donde se aplican los principios de la estadística, en la parte de la
desviación normal (σ), que determina que el 68% del área bajo una curva
se encuentra comprendida entre ±σ y más del 95% esta entre ±2σ. Se
establece que una variable se encuentra normalmente distribuida si la
función de densidad f(x) satisface la ecuación:
( )( )
−−= 2
2
2/1 2exp
21)(
σµ
πσxxf (6)
Donde:
µ, es un número real
σ, es un número real diferente de cero.
Figura 9: Función Distribución Gaussiana o Normal
Según Kenneth Wark el modelo Gaussiano de dispersión atmosférica trata
de simular el comportamiento en conjunto de las plumas emitidas desde
fuentes a una altura de la chimenea. Para fuentes localizadas en un
punto, como en el caso de una chimenea, a pesar de que la pluma tiene su
origen a una altura h de la chimenea, se eleva a una altura adicional ∆H;
debido a la capacidad de flotación de los gases calientes y a la cantidad de
movimiento de los gases que salen verticalmente a una velocidad Vs, esto
es a una altura H= h + ∆H como se muestra en la figura (10).
f(x)
-2σ +2σ+σ-σ
X
Fuente: Turner 1970.
Figura 10: Pluma gaussiana de emisión.
Se supone que los gases que salen de la chimenea se encuentran en el
punto de coordenadas X=0, Y=0 y Z=H, (0,0,H). igualmente se establece un
estado estacionario, una difusión de masa despreciable en la dirección X,
una velocidad del viento constante, al igual que las difusividades de masa
en las direcciones X, Y y Z.
Bajo estas suposiciones los investigadores han efectuado la demostración
de que la representación del perfil de concentración a favor del viento,
emitido por una fuente a una altura H del nivel del suelo con reflexión
esta dada por la ecuación:
( )
−+−= 2
2
2
2
21exp
2 σσσσπHZy
uQC
yzy
(7)
∆H
Donde:
Q : Fuerza de la fuente de emisión; es decir, la masa emitida por unidad de
tiempo.
σz y σy: Desviación normal vertical y horizontal respectivamente. Estos
valores están relacionados con los coeficientes de difusión o difusividades
de masa de un gas a través del aire en la dirección vertical (Z) y horizontal
(Y). Se expresa en m.
u: Velocidad del viento.
Z : Diferencia de nivel de terreno en el punto de calculo X, con relación a la
base de la chimenea.
H: Altura efectiva de la chimenea.
X: Distancia al foco de emisión para la cual se calcula la concentración.
Como los coeficientes de difusión de masa son una función de la posición
X en la dirección del viento y de las condiciones de la estabilidad
atmosférica, se hizo necesario establecer las condiciones climáticas de la
ciudad de Manizales, para así poder determinar estos coeficientes.
En los estudios de contaminación atmosférica, la concentración que
interesa conocer es la que se da a nivel del suelo, lugar en donde se
encuentran los receptores; de la ecuación 7 para (Z=0), se obtiene.
+−= 2
2
2
2
21exp
σσσσπHy
uQC
yzy
(8)
Basados en la cuantificación de las concentraciones de los contaminantes
emitidos por las diferentes fuentes, se procedió efectuar la determinación
del modelo de dispersión atmosférica para la ciudad de Manizales.
6.1.1.1 Consideraciones Adicionales
En la aplicación de un modelo de dispersión se deben tener presente
varias condiciones adicionales como son:
1. Las concentraciones que se estiman representan aproximadamente
sólo los cientos de metros más bajos de la atmósfera.
2. El tiempo de muestreo corresponde aproximadamente a 10 minutos,
ya que el modelo da los mejores resultados para periodos cortos de
tiempo.
3. Las concentraciones se calculan a diferentes distancias (X) a lo largo
de la línea central.
4. Las desviaciones verticales y horizontales, están basadas en la
representación del terreno como si fuera un campo abierto, en el
cual no existen edificaciones alrededor.
La modelación de la dispersión de los contaminantes en la ciudad de
Manizales, se desarrolló mediante la aplicación de un modelo para fuentes
fijas y otro para fuentes móviles, ya que debe considerarse el
comportamiento de las plumas de emisión y la frecuencia de emisión,
estos modelos son simples variaciones al modelo gaussiano normal.
6.2 DESCRIPCIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO UTILIZADO PARA
FUENTES FIJAS
El modelo dispersión atmosférica para la emisión de fuentes fijas que se
utilizó fue el “SISTEMA GAUSSIANO MULTIFUENTE CON DIRECCIÓN
ARBITRARIA DEL VIENTO”, que trata de simular la concentración en un
punto receptor localizado a sotavento del conjunto de plumas emitidas
desde fuentes puntuales a la altura de la chimenea, como se muestra en la
figura 11.
El modelo se aplica a la zona industrial (Comuna 7) de la ciudad de
Manizales, para los contaminantes monóxido de carbono (CO) y dióxido de
carbono (CO2), que son los más relevantes en su generación por parte del
sector industrial.
Figura 11: Dispersión de Contaminantes Debida a una Fuente Puntual con Dirección Arbitraria del Viento.
Donde:
(Xfi,Yfi): Coordenadas de localización de la fuente puntual genérica i.
(Xr,Yr): Coordenadas de la localización del receptor.
α: Ángulo que forma el vector de la dirección del viento con respecto al eje
X.
La posición del receptor con respecto a la fuente i, se puede calcular
mediante:
firi XXX −=' firi YYY −=' (9)
Fuente i- ésima (Xfi,Yfi)
Y
X’
x
(Xr,Yr)
y
Y’
u
X
α
Receptor
Para el eje de coordenadas x – y, en la dirección OX, se tiene:
αα senYXX iii *cos* '' +=
(10)
αα senXYY iii *cos* '' −=
Para determinar la concentración en el punto del receptor se empleó el
concepto de superposición, que dice que la concentración debida a dos o
más fuentes es igual a la suma de las concentraciones que cada una de las
fuentes genera en ausencia de todas las demás, por lo tanto de la ecuación
8 se tiene:
−−= ∑
=2
2
2
2
1 22exp1)0,,(
zi
i
yi
i
ziyii
iN
irr
HYuQ
YXCp
σσσσπ (11)
Donde:
Np: Número de fuentes puntuales a barlovento del punto receptor.
Q: Caudal másico de la fuente iésima, en µg/s
σyi y σzi: Coeficientes de dispersión evaluados en función de la distancia Xi,
de la ecuación 10, en m.
ui: Velocidad del viento de la fuente iésima, en m/s.
Hi: Altura efectiva de la chimenea de la fuente iésima, en m.
Se recalca que para fuentes localizadas en un punto, como en el caso de
una chimenea a pesar de que la pluma tiene su origen a una altura h de la
chimenea, se eleva a una altura adicional ∆H; debido a la capacidad de
flotación de los gases calientes y a la cantidad de movimiento de los gases
que salen verticalmente a una velocidad Vs.
Lo que indica que para la aplicación del modelo se hace igualmente
necesario determinar la altura del penacho o sobre elevación de la
columna de humo, en este caso se consideraron las ecuaciones
desarrolladas por Gary A. Briggs, ya que ellas involucran la mayor parte de
los datos que se lograron determinar para la ciudad de Manizales. Una de
las recomendaciones especiales para la aplicación, consiste en que las
estabilidades atmosféricas varíen entre A y D, caso que se presenta en la
ciudad de Manizales, no obstante en la literatura se reportan otras
ecuaciones que permiten determinar la altura del penacho.
=∆
uX
H aF 3/23/1 **6.1 (12)
Aplicando la ecuación de flujo de flotabilidad de Briggs, para atmósferas
inestables se tiene:
−
=TsTaTsDVgF s *
4**
2
(13)
Para:
Xa= 119*F0.4 para F > 55
Xa= 49 * F0.625 para F < 55 (14)
Donde:
∆H: Altura de sobre elevación del penacho, m.
g: Aceleración de la gravedad (9,81 m/s2).
Vs: Velocidad de salida del gas de la chimenea, m/s.
D: Diámetro de la chimenea, m.
Ts: Temperatura absoluta de los gases de emisión en K.
Ta: Temperatura absoluta ambiental en K. En la ciudad de Manizales en
el año 2002 se reportó un promedio mensual de temperatura de 291,81 K.
Xa: Distancia final de la elevación, m.
U: Velocidad del viento corregida a la altura de la chimenea, m/s.
H: Altura de la chimenea, m.
Con estas consideraciones la ecuación 11, se convierte en:
+∆−−= ∑
=2
2
2
2
1 2)(
2exp1)0,,(
zi
i
yi
i
ziyii
iN
irr
hHYuQ
YXCp
σσσσπ (15)
6.3 DESCRIPCIÓN DEL MODELO MATEMÁTICO UTILIZADO PARA
FUENTES MÓVILES
Se aplicará el modelo de dispersión de fuentes móviles para los
contaminantes monóxido de carbono (CO) y hidrocarburos (HC), que son la
clase de contaminantes controlados por la legislación ambiental
colombiana y para el dióxido de carbono (CO2), que a pesar de no ser
considerado como contamínate por la normatividad, es uno de los gases
que están contribuyendo al efecto invernadero o calentamiento de la
superficie terrestre, como lo establece un estudio reciente publicado por la
revista Nature, en donde se considera que el contenido en dióxido de
carbono en la atmósfera ha venido aumentando 0,4% cada año, debido al
uso de combustibles fósiles como: petróleo, gas y carbón.
Para el caso de fuentes móviles se empleó el "MODELO PARA FUENTE
LINEAL CONTINUA DE EMISIÓN INFINITA”, modelo que asume la emisión de
los contaminantes como una fuente lineal infinita, es decir que existe un
flujo constante de vehículos sobre una vía, lo cual significa que a lo largo
de ella siempre existe un foco de emisión.
En el presente estudio, se tiene un tráfico vehicular a lo largo de un sector
de la ciudad, carrera 21 entre calles 17 y 28, trayecto en el cual circulan
los vehículos de servicio público y particulares, presentándose un alto flujo
vehicular, adicionalmente se estableció como punto de referencia el centro
de la vía; por lo tanto el comportamiento de los contaminantes se puede
asimilar como a los generados por una fuente continua lineal infinita; y a
demás se supone que la dirección del viento es perpendicular a la línea de
emisión.
Se ha demostrado que una ecuación apropiada para la dispersión de
contaminantes a favor del viento, desde una fuente a nivel del suelo (altura
efectiva de la fuente de emisión, H, igual a cero y la línea central (y=O) está
dada por10:
( )
−=
2
2/1 21exp
22)0,(
zz
Hu
qxCσσπ
(16)
Donde:
C(x,0): Concentración a nivel del suelo de un contaminante en la dirección
del viento, se expresa en µg/m3.
H: Altura promedio de descarga de los contaminantes por los vehículos, se
expresa en m.
X: Distancia desde el centro de la vía al punto que se desea determinar la
concentración, m.
q: Emisión de la fuente lineal continua infinita por distancia unitaria, se
expresa g/s.m.
σz: Desviación vertical normal, se expresa en m.
u: Velocidad del viento, se expresa en m/s.
Se estima que la concentración de los contaminantes debe ser uniforme en
la dirección Y a una distancia X determinada de la fuente.
10 Wark and Warner. Contaminación del aire origen y control. 1999, pag 177.
7 DETERMINACIÓN Y CÁLCULO DE LA INFORMACIÓN NECESARIA PARA LA MODELACIÓN
7.1 DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD Y DIRECCIÓN DEL VIENTO
En la aplicación de un modelo de dispersión de contaminantes se hace
indispensable conocer la dirección y la velocidad del viento en el lugar que
se está analizando; para el caso de la ciudad de Manizales, se tomaron los
reportes de las estaciones meteorológicas del aeropuerto La Nubia y de
EMAS, para ser aplicados a los modelos de fuentes fijas y fuentes móviles
respectivamente.
La rosa de vientos del aeropuerto La Nubia, es el indicativo de las
condiciones del viento para hacer la aplicación del modelo de dispersión
para fuentes fijas, ya que no existe una estación más cercana a la zona
industrial de Manizales, que permita medir las condiciones atmosféricas
allí. La rosa de vientos establecida ha sido para las horas diurnas, es decir
de las 5:30 a.m a las 6:00 p.m, reportes que se han llevado durante los
últimos 19 años, ver figura 12.
Figura 12. Rosa de Vientos del Aeropuerto La Nubia, en Manizales
De la rosa de vientos se puede concluir que la dirección “NW”, es la
dirección predominante durante todo este periodo, con un porcentaje de
ocurrencia del 26%, seguida por la dirección W con el 9% y luego por la
dirección SW con el 4%, como se puede apreciar en la figura 12.
Para la aplicación del modelo de dispersión para fuentes móviles, se
trabajó con los datos de dirección y velocidad del viento reportados por la
estación meteorológica de EMAS, ver tabla 7.
Tabla 7: DIRECCIÓN DEL VIENTO EN LA CIUDAD DE MANIZALES
DÍA % Dirección
NOCHE % Dirección Mes
Velocidaddel
Viento m/s OSO NNO O N E ESE ESE SE E ENE O N
Enero 2,83 24 19 12 11 12 60 9 3Febrero 2,62 26 16 9 9 11 4 55 6Marzo 2,64 20 13 12 7 28 8 35Abril 2,31 15 22 8 11 37 10 26 6Mayo 2,72 16 13 12 12 31 7 34 6Junio 2,47 15 13 11 11 18 3 46 7Julio 2,98 18 17 10 14 15 4 54 11Agosto 3,35 23 13 10 10 15 26 7Septiembre 2,8 22 15 9 10 60 8 10 3Octubre 1,83 17 15 10 54 10Noviembre 2,43 23 13 10 17 53Diciembre 2,48 22 13 11 10 60Fuente: Empresa Metropolitana de Aseo “EMAS”, 2002
De la información anterior se puede establecer que para el año 2002, se
presentó una velocidad promedio de 2,62 m/s, con una predominancia del
viento de 20,08% en la dirección oeste suroeste “OSO”, 15,17% en la
dirección nor-noroeste “NNO”, 8% norte “N”, 4,42% este “E”, 4,33 oeste “O”
y 1,5% este sureste “ESE”. En la figura 13 se despliega la rosa de vientos
diurna en la estación meteorológica de EMAS (año 2002).
Figura 13: Rosa de Vientos Diurna de la Estación Meteorológica EMAS, 2002
Debido a que los datos de velocidad del viento en esta estación fueron
tomados a una altura de 6,75 m, sobre el nivel del terreno, se hizo
necesario efectuar la corrección de la velocidad del viento a la altura a la
cual se va a realizar el cálculo del modelo de dispersión y a las condiciones
de la ciudad de Manizales, es decir a 1,7 m, y un valor del coeficiente de
rugosidad recomendado para áreas urbanizadas de 0,40; en este caso se
utilizó la ley de exponenciales de Deacon, que establece:
P
ZZ
uu
=
11
(17)
Donde:
u: Velocidad del viento calculada a la altura Z.
u1: Velocidad del viento a la altura de trabajo Z1.
P: Coeficiente de rugosidad, P = 0,40.
De la ecuación anterior se deduce que:
4,0
1
1
=
ZZ
uu (18)
Aplicando la ecuación anterior se obtienen los valores de la velocidad del
viento corregidos.
Tabla 8: DIRECCIÓN CORREGIDA DEL VIENTO EN LA CIUDAD DE MANIZALES
DÍA % Dirección
NOCHE % Dirección Mes
Velocidaddel
Viento m/s OSO NNO O N E ESE ESE SE E ENE O N
Enero 1,63 24 19 12 11 12 60 9 3Febrero 1,51 26 16 9 9 11 4 55 6Marzo 1,52 20 13 12 7 28 8 35Abril 1,33 15 22 8 11 37 10 26 6Mayo 1,57 16 13 1212 31 7 34 6Junio 1,42 15 13 1111 18 3 46 7Julio 1,72 18 17 1014 15 4 54 11Agosto 1,93 23 13 1010 15 26 7Septiembre 1,61 22 15 910 60 8 10 3Octubre 1,05 17 15 10 54 10Noviembre 1,40 23 13 10 17 53Diciembre 1,43 22 13 11 10 60Año 2002 1,51 20,08 15,17 4,33 8 4,42 1,5 18 3,17 40,3 5 0,8 0,5
7.2 DETERMINACIÓN DE LA ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA EN LA
CIUDAD DE MANIZALES
La aplicación de los modelos de dispersión requiere del conocimiento de la
clase de estabilidad atmosférica que se presenta, para su determinación se
hace necesario establecer la clase de radiación solar teórica mensual
presentada en la ciudad de Manizales, basados en la tabla 2 “NIVEL DE LA
RADIACIÓN SOLAR”, se puede calcular las frecuencias teóricas mensuales
(Brillo solar teórico) (Ftm):
Ftm = Fd *días del mes (19)
A través de la ecuación 19, se determinó el numero de horas teóricas al
mes que se presenta cada tipo de radiación solar en la ciudad de
Manizales, ver tabla 9.
La información suministrada por CENICAFE, ver anexo A “BRILLO SOLAR
DIARIO PARA LA CIUDAD DE MANIZALES”, permitió establecer la
cantidad de horas al día reales que se presenta cada tipo de radiación
solar.
La determinación de las horas reales se efectúo mediante una sumatoria
de las horas de radiación solar reportadas para cada rango de radiación,
según la hora del día en la cual se ha presentado la radiación; la tabla 9
resume los valores de brillo solar teórico y real para la ciudad de Manizales
durante el año 2002.
Tabla 9: BRILLO SOLAR MENSUAL PARA LA CIUDAD DE MANIZALES
BRILLO SOLAR Débil Moderada Fuerte
Teórico Real Teórico Real Teórico Real Mes
Horas/mes Enero 144,7 9,5 103,3 63,1 124,0 86,2Febrero 130,7 55,6 93,3 38,7 112,0 62,9Marzo 144,7 17,2 103,3 51,1 124,0 65,7Abril 140,0 13,5 100,0 29,8 120,0 40,1Mayo 144,7 18,7 103,3 46,0 124,0 48,7Junio 140,0 31,1 100,0 46,5 120,0 46,5Julio 144,7 39,9 103,3 67,8 124,0 61,8Agosto 144,7 25,3 103,3 71,4 124,0 75,8Septiembre 140,0 21,5 100,0 57,9 120,0 59,9Octubre 144,7 13,4 103,3 54,6 124,0 46,2Noviembre 140,0 19,3 100,0 49,4 120,0 58,6Diciembre 144,7 7,8 103,3 46,9 124,0 62,5
Datos calculados a partir de la información suministrada por CENICAFE,
2002
Una vez determinadas las radiaciones teórica y real, y mediante la
corrección al porcentaje de la frecuencia en que se presenta cada tipo de
radiación solar en Manizales, se efectúo el cálculo de la frecuencia de la
radiación solar real.
RadiacióndeTeóricasTotalesHorasfrecuenciadeeóricoRadiacióndealesHorasalSolarRadición Τ
=%*ReRe% (20)
La tabla 10, sintetiza los datos corregidos de la radiación solar presentados
en el año 2002 para la ciudad de Manizales.
Tabla 10: NIVEL DE LA RADIACIÓN SOLAR CORREGIDO, AÑO 2002
Mes
Velocidad del
Viento m/s
% Radiación Solar Débil
% Radiación Solar
Moderada
% Radiación
Solar Fuerte
Enero 2,83 1,3 8,5 11,6Febrero 2,62 8,3 5,8 9,4Marzo 2,64 2,3 6,9 8,8Abril 2,31 1,9 4,1 5,6Mayo 2,72 2,5 6,2 6,5Junio 2,47 4,3 6,5 6,5Julio 2,98 5,4 9,1 8,3Agosto 3,35 3,4 9,6 10,2Septiembre 2,8 3,0 8,0 8,3Octubre 1,83 1,8 7,3 6,2Noviembre 2,43 2,7 6,9 8,1Diciembre 2,48 1,0 6,3 8,4
Comparando los datos de velocidad del viento tomados en la estación
meteorológica de EMAS y la radiación solar que se enseña en la tabla 10
con las claves de categoría de estabilidad dadas en la tabla 1, se
determinaron las clases de estabilidad atmosférica que se presentan en la
ciudad; en la tabla 11 se reportan las estabilidades atmosféricas para
Manizales.
Tabla 11: SÍNTESIS DE LAS ESTABILIDADES ATMOSFÉRICAS QUE SE PRESENTAN EN LA CIUDAD DE MANIZALES
Radiación Solar Mes
Velocidad del Viento
m/s Débil Moderado Fuerte
Enero 2,83 C B A Febrero 2,62 C B A Marzo 2,64 C B A Abril 2,31 C B A Mayo 2,72 C B A Junio 2,47 C B A Julio 2,98 C B A Agosto 3,35 C B B Septiembre 2,80 C B A Octubre 1,83 C B A Noviembre 2,43 C B A Diciembre 2,48 C B A
La determinación permite concluir que de acuerdo a las características
topográficas del área en la cual se encuentra localizada la ciudad, se
cuenta con una gama de estabilidades que varían desde muy inestable
(categoría A), hasta ligeramente inestable (categoría (C).
El cálculo de las clases de estabilidad atmosférica, permitió establecer que
basados en los datos de brillo solar y velocidad del viento, en Manizales no
se presenta estabilidad clase D “Neutra”, pero de acuerdo al anexo A,
donde se puede apreciar que durante el día no se dan las 12 horas
completas de sol, se establece que en la ciudad se presentan días nublados
con niveles bajos de la nubosidad, que son condiciones de estabilidad
neutra, razón suficiente para considerar dentro de la modelación esta clase
de estabilidad, y determinar que acontece con la dispersión de los
contaminantes.
7.3 DETERMINACIÓN DE LAS DESVIACIONES NORMALES
El cálculo de las desviaciones se realizó mediante la aplicación de las
ecuaciones matemáticas y los valores de las constantes a utilizar (tabla 12)
planteados por Martín11, teniendo presente que son función de la posición
X en la dirección del viento, así como de las condiciones de estabilidad
atmosféricas existentes, se tiene que:
b
y aX=σ (21)
fcX dz +=σ (22)
Donde:
b = 0,894, independiente de X.
X: Distancia a la cual se determina la desviación, en Km, pero una vez
determinadas las desviaciones se presentan en m.
Tabla 12: CONSTANTES DE LAS DESVIACIONES EN LA DIRECCIÓN DEL VIENTO Y LA CONDICIÓN DE ESTABILIDAD
KmX 1⊆ KmX 1⊇
Estabilidad a c d f c d f
A 213 440,8 1,941 9,27 459,7 2,094 -9,6
B 156 106,6 1,149 3,3 108,2 1,098 2,0
C 104 61,0 0,911 0 61,0 0,911 0
D 68 33,2 0,725 -1,7 44,5 0,516 -13,0
E 50,5 22,8 0,678 -1,3 55,4 0.305 -34,0
F 34 14,35 0,740 -0,35 62,6 0,180 -48,6
Fuente: D. O. Martín. J Air Pullution. Control Association. 26, No 2 (1976): 145. 11 D.O. Martin. The Change of concentration standard deviation with distance, 1976, 145
Con base en las ecuaciones 21 y 22, y los datos reportados en la tabla 12,
se calculó el valor de las desviaciones para cada una de las estabilidades
atmosféricas que se presentan en la ciudad de Manizales, teniendo en
cuenta la distancia (X) a la cual se quiere calcular el valor de la
concentración de los contaminantes en el modelo de dispersión.
En el modelo de dispersión para fuentes fijas, las desviaciones están dadas
para la distancia a la que se encuentra cada fuente emisora del receptor, lo
que indica que el valor de X varia de acuerdo a la fuente y a la clase de
estabilidad que se analice, en el anexo B, se presentan los valores de las
desviaciones de las 21 fuentes de emisión analizadas en el estudio, a las
tres distancias diferentes del punto receptor.
Para el caso del modelo de dispersión de fuentes móviles al tenerse una
fuente lineal infinita de emisión, el valor de la distancia X, es un único
valor que varia de acuerdo al lugar donde se localice el receptor, lo que
indica que X es la variable independiente en el modelo, la tabla 13 reporta
el comportamiento de las desviaciones con respecto a la distancia X, y a la
clase de estabilidad.
Tabla 13:VALORES DE LOS COEFICIENTES DE DISPERSIÓN PARA FUENTES MÓVILES
Estabilidad D Estabilidad C Estabilidad B Estabilidad A σy σz σy σz σy σz σy σz X Km
(m) 0,02 2059 247 3149 1728 4723 4490 6449 94920,05 2958 912 4525 2500 6787 5197 9267 97580,1 8680 4554 13275 7487 19912 10864 27188 143190,2 16130 8637 24669 14079 37004 20074 50524 286580,3 23177 12169 35447 20370 53171 30028 72598 518630,4 29974 15386 45843 26473 68765 40498 93890 837160,5 36592 18386 55964 32441 83947 51370 114620 1240700,6 43070 21224 65872 38302 98808 62572 134911 1728130,7 49434 23935 75605 44077 113408 74058 154845 2298550,8 55702 26541 85191 49779 127787 85791 174479 2951210,9 61887 29058 94651 55417 141977 97746 193853 3685441,0 68000 31500 104000 61000 156000 109900 213000 4500701,1 74048 33743 113250 66533 169875 122137 231945 5516431,2 80038 35890 122411 72022 183617 134181 250708 6638111,3 85975 37951 131492 77470 197238 146324 269305 7866911,4 91864 39937 140499 82881 210748 158558 287752 9203651,5 97709 41856 149437 88257 224156 170879 306059 1064908
7.4 DETERMINACIÓN DE LOS NIVELES DE EMISIÓN DE LAS
FUENTES DE CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA
Con base en la clasificación de fuentes fijas y fuentes móviles se procedió a
cuantificar las emisiones a la atmósfera, de acuerdo con la información
disponible.
7.4.1 Emisiones para Fuentes Fijas de Contaminación:
Llevar a cabo la determinación y evaluación de las emisiones de los
diferentes contaminantes en la ciudad de Manizales requirió el desarrollo
de un inventario de las fuentes contaminantes (industrias que están
obligadas a presentar informe sobre sus emisiones a la autoridad
ambiental y las fuentes que no están obligadas a rendir informe) y el
establecimiento de un enfoque metodológico para el cálculo de
contaminantes atmosféricos.
7.4.1.1 Cálculo de las Emisiones para Fuentes Fijas de
Contaminación Obligadas a la Solicitud de Permiso de
Emisiones.
El cálculo de las emisiones de las fuentes fijas se desarrolló teniendo en
cuenta los datos con los que CORPOCALDAS cuenta desde hace 19 años.
No obstante, para la determinación del modelo únicamente se tendrán en
cuenta los datos reportados de las emisiones para el año 2002, es decir
periodo para el cual están en vigencia los reportes de emisión atmosférica
del sector industrial.
Los cálculos se efectuaron a partir del informe de emisiones presentado
por cada empresa que se encuentra obligada de hacerlo, de acuerdo con la
legislación vigente. Como se mencionó en la descripción de la ciudad, las
fuentes fijas de contaminación en el área urbana de Manizales se
encuentran establecidas fundamentalmente en la comuna siete, sector de
Maltería en los Parques Industriales Juanchito y Manizales y en el sector
de Milán, el resto de industrias se localizan de forma dispersa en el área de
la ciudad.
La información básica recopilada ha sido la indispensable para efectuar el
cálculo de las emisiones y las unidades son las reportadas en cada
informe. Estos cálculos son efectuados a condiciones de referencia, 25ºC y
1 atmósfera de presión, como se indica en la tabla 14.
Tabla 14: EMISIONES AMOSTFÉRICAS DE LAS INDUSTRIAS DE MANIZALES
# de
Fuentes de
Emisión
h (m) Temp. K
Q m3/min
CO2 (%V)
CO Kg/h
SO2 Kg/h
Partícul Kg/h
NO2 Kg/h
1 25,30 434,00 125,00 9,20 0,00 0,00 0,04 0,192 16,81 642,00 86,51 0,00 0,00 0,00 0,43 0,003 19,90 459,00 114,00 10,40 0,00 4,49 5,30 0,004 16,60 465,00 113,00 10,61 0,00 4,16 4,21 0,005 30,00 418,78 110,74 3,30 0,00 0,70 9,10 11,906 6,60 294,00 49,00 0,00 0,00 0,00 1,09 0,007 22,00 493,50 188,11 0,00 0,00 14,17 2,82 0,008 38,00 362,06 526,91 0,00 0,00 0,00 0,07 0,009 36,00 362,06 373,74 0,00 0,00 0,00 1,30 0,0010 16,50 417,11 92,09 0,00 0,00 0,00 3,83 0,0011 17,00 307,72 142,35 0,00 0,00 0,00 2,05 0,0012 20,00 401,30 22,57 0,00 0,00 0,00 0,10 0,1913 15,00 344,20 185,58 0,00 0,00 0,00 0,00 0,1914 15,34 502,10 15,04 9,70 0,19 0,19 0,91 0,5115 15,31 557,50 4,54 12,42 0,06 0,01 0,01 0,0316 15,00 386,80 393,27 2,05 23,79 0,37 5,46 3,1117 15,00 424,60 3,48 8,91 0,01 0,00 0,00 0,0218 15,00 329,00 346,86 0,00 0,00 0,00 1,82 0,0019 22,00 495,00 8,10 8,20 0,00 7,76 2,13 0,0020 15,00 594,00 1,53 6,40 0,00 0,00 0,01 0,0021 21,26 426,60 44,88 1,73 2,70 0,35 0,17 0,29
Fuente: CORPOCALDAS. 2002
Donde:
H: Altura de la chimenea, m.
T: Temperatura de salida de los gases, K.
Q: Caudal de salida a las condiciones de referencia, en m3/min.
Para efectuar la conversión de unidades del CO2, se hizo necesario pasar
esta concentración a partes por millón “ppm”. Por lo tanto se considera
que:
1 volumen de contaminante gaseoso = 1 ppm (23)
106 volúmenes de (contaminante + aire)
De lo anterior se establece que: 1% en volumen = 10.000 ppm
La expresión ppm, puede expresarse en µg/m3, mediante,
TRVPMPV
VV
Vm
mg
aire
contcont
aire
cont
aire
cont
**)*(*)*(
3 ===ρµ (24)
Donde:
Se supone que el gas contaminante es un gas ideal.
P: presión, 1 atm.
PM: peso molecular del gas
Vcont: Volumen de contaminante
Vaire: Volumen de aire
R: Constante de los gases ideales, 0,08208 KKgmol
matm°*
* 3
T: Temperatura, 298 ºK.
R*T = 0,0245 Kgmol
matm 3*
De acuerdo al análisis de unidades, la ecuación anterior queda en Kg/m3,
razón por la cual debe multiplicarse por 109, para expresarse en µg, y
dividirse por 106, para establecerla en ppm, entonces la ecuación queda
convertida en:
0245,0*
3
PMppmmg=
µ (25)
Con los datos obtenidos en unidades de µg/m3, se realizó la multiplicación
por el flujo de salida a las condiciones de chimenea Q (se tuvo presente el
tiempo y los días de la semana laborados por parte de estas empresas), y
se efectuaron las conversiones necesarias para llegar a los resultados
deseados, Kg/h.
=
hmQ
gKg
mgCFlujo min60*
min*
10*
3
93 µµ (26)
Donde:
Flujo: Expresado, en Kg/h
C: Concentración, en µg/m3.
Q: Caudal, en m3/min.
De acuerdo a los datos reportados en la tabla 14 y las ecuaciones 23, 25 y
26, se determinó el nivel de emisiones de las industrias más
representativas del parque industrial de la ciudad de Manizales.
Tabla 15: CARGA TOTAL DE LAS EMISIONES AMOSTFÉRICAS INDUSTRIALES EN LA CIUDAD DE MANIZALES
# de Fuentes Emisión
CO2 µg/m3 CO2 Kg/h
CO2 µg/m3
CO Kg/h
SO2 Kg/h
Partí Kg/h
NO2
Kg/h Carga total Kg/h
1 165262040,82 1239,47 0,00 0,00 0,00 0,04 0,19 1239,692 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,43 0,00 0,433 186817959,18 1277,83 0,00 0,00 4,49 5,30 0,00 1287,624 190590244,90 1292,20 0,00 0,00 4,16 4,21 0,00 1300,575 59278775,51 393,86 0,00 0,00 0,70 9,10 11,90 415,566 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,09 0,00 1,097 0,00 0,00 0,00 0,00 14,17 2,82 0,00 16,998 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,07 0,00 0,079 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,30 0,00 1,3010 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 3,83 0,00 3,8311 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 2,05 0,00 2,0512 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,10 0,19 0,2913 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,19 0,1914 174243673,47 157,26 206415,49 0,19 0,19 0,91 0,51 159,0515 223103755,10 60,80 233023,80 0,06 0,01 0,01 0,03 60,9116 36824693,88 868,92 1008307,76 23,79 0,37 5,46 3,11 901,6517 160052693,88 33,44 38293,93 0,01 0,00 0,00 0,02 33,4618 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,82 0,00 1,8219 147298775,51 71,57 0,00 0,00 7,76 2,13 0,00 81,4620 114964897,96 10,55 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 10,5621 31076448,98 83,69 1001767,58 2,70 0,35 0,17 0,29 87,19
Total 1489513959,18 5489,59 2487808,57 26,75 32,19 40,85 16,42 5605,80
7.4.1.2 Cálculo de las Emisiones para Fuentes Fijas de
Contaminación no Obligadas a Solicitud de Permiso de
Emisiones.
Debido a la inexistencia de datos cuantitativos de emisión en varios
sistemas de emisión, se hizo necesario utilizar factores de emisión (FE)
para estimar la cantidad y tipo de contaminantes que puede producir una
actividad determinada.
Es importante destacar que los factores de emisión son simplemente cifras
que interrelacionan la actividad que genera el contaminante con la
cantidad de contaminantes emitidos a la atmósfera. Suelen expresarse
como el peso del contaminante liberado por la unidad de peso, volumen,
distancia o duración de la actividad contaminante; estas cifras son
aproximadas y el éxito del resultado depende fundamentalmente de la
similitud entre las condiciones que sirvieron para su determinación y las
condiciones a las cuales se aplica el factor.
De acuerdo a lo anterior es indispensable tener en cuenta las restricciones
inherentes a los estimativos de la cantidad de contaminantes cuando se
aplican los factores de emisión recomendados para cada una de las
actividades ya que en algunas los valores resultan muy superiores o muy
bajos a los que se pueden encontrar en tiempos reales.
Se realizó la cuantificación de la cantidad de emisiones de contaminantes
generadas en la ciudad por las fuentes no obligadas al permiso de la
autoridad ambiental, para lo cual se estableció que las actividades más
representativos de las emisiones a la atmósfera en la ciudad de Manizales
eran las estaciones de servicio (suministro de combustible) y los sectores
doméstico, comercial e industrial, para estos últimos la determinación de
los contaminantes se efectúo mediante la cuantificación del consumo de
gas natural de cada uno de ellos.
7.4.1.2.1 Estimativo de las Emisiones Provenientes de las Estaciones de Servicio.
En este caso se presenta la cuantificación de la cantidad de combustible
distribuido en las estaciones de servicio localizadas en el área urbana de
Manizales, discriminadas por el tipo de combustible que suministran, de
acuerdo a la información reportada por la empresa Terpel del Centro S.A. y
los factores de emisiones atmosféricas provenientes de una estación de
servicio de suministro de gasolina en sus diferentes componentes como es
el caso de: las emisiones por el desfogue (pérdidas por respiración y por
entrega de gasolina), emisiones del tubo llenador y emisiones por
derrames, ascienden a un total de 5,53 g compuestos orgánicos volátiles
(VOC’s)/gal12.
De la cantidad emitida por la distribución de combustibles, se determinó la
carga contaminante aportada por cada tipo de combustible a la atmósfera;
en este caso no se consideran las emisiones del ACPM, ya que presenta un
bajo grado de volatilidad y, por ende, las emisiones son despreciables. En
la tabla 16, se resumen los resultados obtenidos.
gKg
mesgalEmisiones
galsVOCg
mesKgEmisiones
1000**)'(53.5= (27)
Tabla 16: DISTRIBUCIÓN DE COMBUSTIBLES Y NIVEL DE EMISIONES EN LA CIUDAD DE MANIZALES
Año 2000 Año 2001 Año 2002 Nº de
Estaciones
Combustible
Suministrado gal/mes
Emisión de
Kg
VOC’s/mes
24 Gasolina Corriente 1.450.095 1.244.153 1.092.672 6.042,48
21 Gasolina Extra 64.781 62.851 93.977 519,69
20 ACPM 474.988 547.346 428.738
Fuente: Terpel del Centro, 2002.
12 Noel de Nevers, Ingeniería de contaminación del aire. p 312
7.4.1.2.2 Estimativo de las Emisiones por el Consumo de Gas Natural
En la ciudad de Manizales el suministro de gas domiciliario se inició a
principios del año 2002, razón por la cual sólo se presentan estadísticas
para este período. Es importante resaltar que para poder determinar las
emisiones a la atmósfera procedentes del gas natural, se calcularon los
factores de emisión de cada sustancia contaminante a partir del Inventario
Nacional de Fuentes y Sumideros de Gases de Efecto Invernadero,
elaborado por el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios
Ambientales “IDEAM”, en marzo de 1999.
Factores de emisión para el gas natural:
Emisiones Kg/m3 de gas consumido
CO2 CO NOx VOC Partículas Industrias 2,148633 0,000770 0,005774 0,001925 0,000289Comercial y residencial 2,147932 0,001925 0,001925 0,001925 0,000305
Con base en estos parámetros se estableció el nivel de emisión generado
por el consumo de gas natural en la ciudad de Manizales.
Factormes
mconsumomesKgEmisión *
3
= (28)
En la tabla CONSUMO DE GAS NATURAL POR SECTOR Y NIVEL DE
EMISIONES, se reportan los resultados obtenidos de acuerdo a la
información suministrada por Gas Natural del Centro S.A. E.S.P, en el año
2002.
Tabla 17: CONSUMO DE GAS NATURAL POR SECTOR Y NIVEL DE EMISIONES
Consumos m3 Emisiones en Kg/mes
Mes Sector
residencial y
comercial
Sector industrial CO2 CO NOx VOC Partí
c
Enero 659.492 1.545.711 4.737.709 2.459 10.194 4.244 647
Febrero 716.451 1.531.257 4.828.997 2.558 9.309 4.326 660 Marzo 667.102 1.232.339 4.080.734 2.233 7.867 3.656 559 Abril 792.119 1.467.376 4.854.270 2.654 9.358 4.349 665 Mayo 753.759 1.924.630 5.754.346 2.932 11.092 5.155 785 Junio 791.945 1.909.663 5.804.209 2.994 11.188 5.200 793 Julio 748.992 2.044.202 6.001.023 3.015 11.567 5.376 818 Agosto 829.155 1.886.840 5.835.095 3.048 11.248 5.227 797 Septiembre 819.485 2.329.577 10.009.179 3.371 26 6.061 922 Octubre 826.289 2.299.515 6.715.626 3.361 12.945 6.016 916 Noviembre 910.395 1.894.943 6.027.003 3.211 11.618 5.399 825
Diciembre 854.628 1.659.232 5.400.763 2.922 10.411 4.838 739
Total 9.369.812 21.725.28570.048.956 34.759 116.824 59.847 9.128 Datos calculados a partir de los consumos suministrados por la empresa Gas Natural del Centro S.A. E.S.P, 2002. 7.4.2 Cálculo de las Emisiones para Fuentes Móviles
El cálculo de las emisiones de las fuentes móviles se realizó con base en
los operativos de control de CORPOCALDAS y los vehículos revisados en
los dos centros de diagnóstico existentes en la ciudad. De los 14.200
vehículos revisados en el año 2002, se puede establecer que la
concentración promedio de contaminantes por vehículo en Manizales es:
Tabla 18: CONCENTRACIÓN PROMEDIO DE CONTAMINANTES POR VEHÍCULO EN EL AÑO 2002
Combustible # Vehículos
CO %V
CO2 %V
HC ppm
Gasolina 12.817 1,55 11,12 317,71 Diesel 1.383 0,22 2,29 33,20
7.4.2.1 Cálculo de las Emisiones para Fuentes Móviles a Gasolina
En la cuantificación de las emisiones de las fuentes móviles a gasolina, se
partió del caudal determinado en CORPOCALDAS (0,393 m3/min), y con la
concentración y la cantidad de vehículos revisados durante el año 2002, se
estableció el nivel de emisión horaria por cada vehículo, de acuerdo a las
ecuaciones (23, 25 y 26), teniendo en cuenta el tipo de contaminante
analizado, igualmente se cuantificó la cantidad total de emisiones, proceso
que se efectuó mediante la sumatoria de cada uno de los contaminantes.
La tabla 19 resume los cálculos realizados.
Tabla 19: NIVELES DE EMISIÓN VEHÍCULOS A GASOLINA
Año #
Vehículos
CO
Kg/h
CO2
Kg/h
HC
Kg/h
1997 9271 5.144,96 55.922,74 541,793
1998 7.007 4.433,43 32.522,08 330,785
1999 10.680 7.341,80 36.520,8 381,771
2000 16.479 8.643,97 49.060,55 600,412
2001 12.248 7.335,67 55.765,58 419,959
2002 12.817 5.342,24 60.352,06 380,94
7.4.2.2 Cálculo de las Emisiones para Fuentes Móviles Diesel
Para el cálculo de las emisiones de las fuentes móviles diesel se midió el
valor de la velocidad de salida de los gases (vehículo a libre aceleración por
encima de 1.500 rpm y parqueado) y se calculó del diámetro del exhosto,
ver tabla 20, y se estableció el caudal de salida de esta clase de fuentes
contaminantes; con el diámetro (φ) se halló el área de los tubos de escape y
con la velocidad se determinó el caudal para cada uno de estos vehículos,
proceso que se ilustra en la ecuación (29):
4* 2φπ
=A (29)
De donde se obtiene:
2
2
00456,04
37.39
3*
mmin
in
A =
=
π
AVQ *= (30)
Donde:
Q: Caudal de salida de los gases, m3/min.
V: Velocidad de salida de los gases, m/s.
A: Área del tubo de escape, m2.
Tabla 20: DETERMINACIÓN DE LAS CONCENTRACIONES DE LAS EMISIONES DE LOS VEHÍCULOS DIESEL
Modelo Caudal m3/min
CO %V
HC ppm
CO2 %V
Modelos anteriores 5,67 0,21 31,82 2,30
1995 5,6 0,23 37,50 2,19 1996 4,65 0,21 44,00 1,59 1997 4,73 0,25 40,50 2,69 1998 4,51 0,43 28,50 2,59 1999 4,68 0,20 27,58 2,32 2000 4,84 0,12 26,67 2,36
El cálculo de las emisiones se efectúo con base en la ecuaciones (23, 25 y
26), teniendo presente que el ACPM que se distribuye en Colombia posee
una formula molecular aproximada equivalente a C17H36, lo que da un
peso molecular promedio de 216,15 g/gmol, obviamente realizando las
conversiones necesarias para llevarlas a emisiones a Kg/h, se tiene.
Tabla 21: NIVELES DE EMISIÓN VEHÍCULOS DIESEL
Año #
Vehículos
CO
Kg/h
CO2
Kg/h
HC
Kg/h
1997 290 235,23 4.047,99 27,51
1998 1290 1.058,01 16.700,85 127,97
1999 1477 1.259,73 19.064,57 141,49
2000 1480 1.241,75 18.958,88 138,94
2001 1568 1.281,05 20.169,32 146,62
2002 1383 1.069,17 17.598,72 125,072
7.4.3 Determinación de la Carga Contaminante Total
El cálculo de las emisiones atmosféricas generadas tanto por la fuentes
fijas como las móviles permite cuantificar el potencial de contaminantes
por hora que se generan en la ciudad, si se llegará a presentar el caso de
que las fuentes fijas trabajasen completamente, y que los vehículos
analizados se encontraran circulando al mismo tiempo en las calles de la
ciudad, caso que no se ha presentado en la actualidad; la tabla 22 resume
los valores de las cargas contaminantes presentadas por las diferentes
fuentes de emisión en la ciudad de Manizales.
Tabla 22: CUANTIFICACIÓN POTENCIAL TOTAL DE CONTAMINANTES EN LA CIUDAD DE MANIZALES “AÑO 2002”
CO SO2 Partícula
s NO2 CO2 HC VOC's Fuente de
Contaminación Carga Contaminante Kg/h
Industrias 26,75 32,19 40,85 16,42 5.489,59 Vehículos a Gasolina 5.342,24 60.352,06 380,94
Vehículos Diesel 1.069,17 17.598,72 125,07
Estaciones de Servicio 9,11
Consumo Gas Natural 4,02 1,06 13,52 8.107,52 6,93
Total 6.442,18 32,19 41,91 29,94 91.547,89 506,01 16,0
7.4.4 Consideraciones Generales para Realizar la Aplicación del Modelo de Dispersión para Fuentes Móviles
La Secretaría de Tránsito en el estudio de origen y destino para el
transporte urbano en la ciudad de Manizales reporta que para la carrera
21, en el sector centro (entre calles 17 y 28) la velocidad promedio de los
vehículos es de 20 Km/h. Igualmente presenta el parque automotor
existente en la ciudad de Manizales, ver anexo C.
Como es sabido en la ciudad de Manizales para disminuir el número de
vehículos en circulación, la administración municipal tomó la
determinación de implantar la medida del pico y placa (restricción de la
circulación por días de los vehículos en el centro de la ciudad, de acuerdo
al número de la placa) tanto para vehículos particulares como públicos,
lográndose en esta forma que cerca del 20% del parque automotor de la
ciudad deje de circular diariamente en el centro de Manizales.
Basado en la información del anexo C, que relaciona los vehículos de
servicio público (que trabajan con ACPM), como son: buses, busetas, micro
buses y mini buses, que en conjunto suman un total de 1.917 vehículos y
el estimativo del 20% de los vehículos que dejan de circular diariamente
por la restricción de pico y placa, se estableció que en promedio transitan
diariamente en la ciudad alrededor de 1.530 vehículos que trabajan a base
de combustible diesel.
De acuerdo al resumen de información de rutas año 2002, anexo D,
presentado por la Secretaría de Tránsito de Manizales, se realizó el análisis
de la columna frecuencia (tiempo de espaciamiento para despacho de
vehículos servicio público tipo bus, buseta, micro bus y mini bus, que
circulan en el centro de la ciudad) y el destino de la ruta, en este caso que
los vehículos se dirijan de los barrios de la ciudad hacia el centro, es decir
que transiten por la carrera 21, obteniéndose un promedio de 503
vehículos que circulan por hora en el centro de la ciudad.
En el presente estudio al no contar con los datos de flujo vehicular total en
la ciudad de Manizales, se realizó un análisis fotográfico aéreo en el centro
de la ciudad de Manizales durante un período de 10 minutos, para
determinar la cantidad de vehículos que circulaban en un instante,
encontrándose 700 vehículos entre las calles 19 y 28, y las carreras 19 y
25, de los cuales 120 eran vehículos tipo bus o buseta, ver figura 14.
Figura 14:Flujo Vehicular Zona Centro de Manizales.
Analizadas las carreras 19, 20 y 21, sitios por donde deben circular los
vehículos de servicio público de transporte colectivo, se encontró que de
210 vehículos que se registraron, 104 eran vehículos tipo bus o buseta, lo
que representa el 49,52% de los vehículos que circulaban en ese momento.
Mediante el cálculo de los vehículos diesel (transporte colectivo) que
circulan por hora en la ciudad de Manizales (503 vehículos) y con base en
el estudio fotográfico donde los vehículos de transporte colectivo
representan el 49,52% del total de vehículos presentes en un instante
determinado, se estableció que los vehículos a gasolina (taxis de servicio
público y vehículos particulares, oficiales y otras clases no determinadas)
que circulan por la carrera 21 en la ciudad son 513 vehículos, es decir
circulan aproximadamente 1.016 vehículos por hora, esto con el fin de
poder cuantificar el nivel de emisiones.
Los valores de la altura de la chimenea o fuente de emisión necesarios
para este estudio se determinaron en pruebas complementarias realizadas
a los vehículos en los operativos de CORPOCALDAS, encontrándose que
para vehículos a gasolina la altura efectiva es de 0,4 m y para vehículos
diesel es de 2,78 m. Debido a que las emisiones de los vehículos se
mezclan a lo largo del recorrido, y el incremento en la concentración de los
contaminantes con la aplicación del dato de la altura de la chimenea en la
ecuación 16, es despreciable, se optó por utilizar un valor de 1,7 m, que
corresponde a la altura aproximada a la cual toma el aire para respirar un
ciudadano de Manizales.
La distancia X a lado y lado de la vía para este análisis se varió de 100 en
100 m, hasta los 1.500 m. La concentración promedio determinada por el
modelo corresponde a tiempos de muestreo de aproximadamente 10
minutos; ya que en las estimaciones de la dispersión atmosférica, las
correlaciones de los datos de σz se efectúan para estos intervalos de
tiempo13; en adición para tiempos mayores esta clase de modelos no
garantiza datos confiables en el análisis.
13 BRUCE TURNER. Worbook of atmospheric dispersion estimaters.
Para hallar el valor de q, establecido en la ecuación 16 del modelo de
dispersión para fuentes móviles, se tomaron los datos recopilados en la
tabla 23, en la cual se presentan las cargas emitidas de cada uno de los
contaminantes, y mediante la aplicación de la ecuación 31, se tiene:
Tabla 23: FLUJO DE EMISIÓN DE LOS VEHÍCULOS EN MANIZALES
Clase de
Vehículo
Total
Vehículos Veh/h CO2 g/s CO g/s HC g/s
Gasolina 12.817 513 16764,461 1483,956 105,817 Diesel 1383 506 4888,533 296,992 34,742
dieselgas VelTVehvehicularFlujoQ
VelTVehvehicularFlujoQq
+
=
*#*
*#* (31)
Donde:
Q: Flujo de emisión g/s.
#TVeh: Número total de vehículos revisados en los centros de diagnóstico.
Flujo Vehicular: Cantidad de vehículos que circulan por hora, Veh/h.
Vel: Velocidad promedio de circulación, (20.000 m/h).
De la aplicación de la ecuación anterior se obtienen los valores de q, para
cada uno de los contaminantes así:
CO2: 0,1224 g/m.s
CO: 0,0083 g/m.s
HC: 0,0008 g/m.s
8 RESULTADOS DE LOS MODELOS PRELIMINARES PARA DETERMINAR LA CALIDAD DEL AIRE EN LA CIUDAD DE
MANIZALES
Con la información establecida en capítulo anterior sobre clase y cantidad
de contaminantes atmosféricos, dirección y velocidad del viento, clases de
estabilidad atmosférica que se presentan y definidos los tipos de modelos
que se utilizarían, se procedió a la determinación de la dispersión de los
contaminantes en la ciudad de Manizales.
8.1 MODELO PARA SISTEMA MULTIFUENTE CON DIRECCIÓN
ARBITRARIA DEL VIENTO
Como se ha mencionado para determinar la dispersión de los
contaminantes provenientes de fuentes fijas, se utilizó el modelo
Multifuente con Dirección Arbitraria del Viento, el cual se encuentra
expresado en la ecuación 15, modelo que se aplicó para el cálculo de las
concentraciones de CO2 y CO.
+∆−−= ∑
=2
2
2
2
1 2)(
2exp1)0,,(
zi
i
yi
i
ziyii
iN
irr
hHYuQ
YXCp
σσσσπ (15)
En este caso se determinó la dispersión de los contaminantes para dos de
las tres direcciones más representativas del viento como son NW y SW,
como se puede apreciar en la figura 12, es decir para una dirección de
viento de 315 y 45 grados respectivamente.
Con base en la ecuación 13, se calculó el valor de F para cada una de las
fuentes de emisión, ver tabla 24, para una gravedad de 9.81 m/s2 y la
temperatura ambiente de 291.81 K, una vez determinado el valor de F, y
comprobar que siempre es menor de 50, con la ecuación 14 se estableció el
valor de Xa, así:
Xa= 49 * F0.625
Tabla 24: SOBRE ELEVACIÓN DEL PENACHO Y ALTURA EFECTIVA DE LAS FUENTES DE EMISIÓN
# de Fuentes
de Emisión
Q m3/s
(Ts-Ta)/Ts
F m4/s3 Xa ∆H
(m)
h Altura
Chimenea (m)
H Altura
Efectiva (m)
1 2,08 0,33 6,70 160,81 20,27 25,30 45,57 2 1,44 0,55 7,71 175,71 22,54 16,81 39,35 3 1,90 0,36 6,80 162,21 20,48 19,90 40,38 4 1,88 0,37 6,88 163,58 20,69 16,60 37,29 5 1,85 0,30 5,49 142,04 17,46 30,00 47,46 6 0,82 0,01 0,06 8,42 0,59 6,60 7,19 7 3,14 0,41 12,57 238,38 32,51 22,00 54,51 8 8,78 0,19 16,71 284,84 40,25 38,00 78,25 9 6,23 0,19 11,86 229,83 31,11 36,00 67,11 10 1,53 0,30 4,52 125,85 15,10 16,50 31,60 11 2,37 0,05 1,2 55,01 5,59 17,00 22,59 12 0,38 0,27 1,01 49,21 4,89 20,00 24,89 13 3,09 0,15 4,62 127,50 15,34 15,00 30,34 14 0,25 0,42 1,03 49,92 4,98 15,34 20,32 15 0,076 0,48 0,35 25,60 2,23 15,31 17,54 16 6,55 0,25 15,80 274,91 38,57 15,00 53,57 17 0,06 0,31 0,18 16,66 1,33 15,00 16,33 18 5,78 0,11 6,41 156,50 19,62 15,00 34,62 19 0,13 0,41 0,54 33,47 3,08 22,00 25,08 20 0,02 0,51 0,13 13,50 1,04 15,00 16,04 21 0,75 0,32 2,32 82,88 9,15 21,26 30,41
Calculados los valores F y Xa para cada una de las fuentes de emisión, con
base en la ecuación 12 se halló el valor de ∆H (ver tabla 24), es decir la
altura de la sobre elevación del penacho de cada una de las fuentes de
emisión, a una velocidad del viento de 4,4 m/s, registrada por la rosa de
vientos del aeropuerto La Nubia, ver figura 12.
Para determinar el comportamiento de los contaminantes, se localizó un
punto receptor (tres distancias diferentes) a sotavento de las fuentes
emisoras, como se indica en la tabla 25. Estos puntos corresponden al
sector de Maltería localizado en el área de influencia del parque industrial.
Tabla 25: DISTANCIA DE LAS FUENTES EMISORAS AL PUNTO RECPTOR
# de Fuentes de
Emisión X (m) Y (m) X1 (m) Y1 (m) X2 (m) Y2 (m)
1 40 10 90 50 140 902 544 170 594 210 644 2503 1868 262 1918 302 1968 3424 1868 262 1918 302 1968 3425 3780 566 3830 606 3880 6466 3832 738 3882 778 3932 8187 3832 810 3882 850 3932 8908 3832 810 3882 850 3932 8909 3832 810 3882 850 3932 89010 3832 810 3882 850 3932 89011 3832 810 3882 850 3932 89012 2548 1618 2598 1658 2648 169813 2548 1618 2598 1658 2648 169814 940 1230 990 1270 1040 131015 940 1230 990 1270 1040 131016 940 1230 990 1270 1040 131017 940 1230 990 1270 1040 131018 732 950 782 990 832 103019 232 198 282 238 332 27820 232 198 282 238 332 27821 740 978 790 1018 840 1058
Con base en las ecuaciones 9 y 10 se corrigieron los valores de X y Y, con
respecto al ángulo que forman con la dirección del viento, ver anexo B
(valores de X y Y corregidos para el cálculo de la desviación normal para
fuentes fijas “dirección del viento NW –315º ” y valores de X y Y corregidos
para el cálculo de la desviación normal para fuentes fijas “dirección del
viento SW –45º”). No obstante al momento de corregir las distancias en la
dirección X, se presentan unas negativas, lo que significa que las fuentes
de emisión no contribuyen a incrementar la concentración de los
contaminantes en el punto receptor.
Con las distancias corregidas, y mediante la aplicación de las ecuaciones
21 y 22, se calculó el valor de las desviaciones con respecto a las fuentes
de emisión, ver anexo B.
Una vez determinada la información necesaria se procedió a efectuar en el
programa Excel, la aplicación de la ecuación 15, para las tres distancias a
las cuales se varió la localización del receptor, y así establecer el
comportamiento de la concentración de los contaminantes a cada una de
estas distancias y a las diferentes clases de estabilidad, ver tablas 26 y 27.
Tabla 26: DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO2, PROVENIENTE LAS FUENTES FIJAS, AÑO 2002
CO2
µg/m3
CO2
µg/m3
Dirección del viento 315º Dirección del viento 45º Clases de
Estabilidad Para
X,Y
Para
X1,Y1
Para
X2,Y2
Para
X,Y
Para
X1,Y1
Para
X2,Y2
A 0,408 0,351 0,248 0,234 0,073 0,027 B 1,158 0,921 0,603 0,570 0,134 0,051 C 4,341 2,892 1,738 1,645 0,293 0,110 D 36,047 12,972 6,190 5,875 0,743 0,278
Tabla 27: DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO,
PROVENIENTE LAS FUENTES FIJAS, AÑO 2002
CO
µg/m3
CO
µg/m3
Dirección del viento 315 Dirección del viento 45 Clases de
Estabilidad Para
X,Y
Para
X1,Y1
Para
X2,Y2
Para
X,Y
Para
X1,Y1
Para
X2,Y2
A 0 0 0 1,385E-06
1,23E-06
1,090E-06
B 0 0 0 1,206E-05
1,11E-05
1,030E-05
C 0 0 0 3,517E-05
3,27E-05
3,046E-05
D 0 0 0 1,140E-04
1,07E-04
1,007E-04
8.2 MODELO PARA FUENTE LINEAL CONTINUA DE EMISIÓN INFINTA
Como se mencionó en le capítulo 7, la aplicación del modelo se efectúo
para la carrera 21, en el sector centro de la ciudad y para los
contaminantes CO2, CO y HC. Con base en el modelo para fuente lineal
continua de emisión infinita (ecuación 16) se determinó la distribución de
los contaminantes para el año 2002. Los valores de u fueron reportados
en la tabla 8, los de σZ están dados en la tabla 13, los datos de q para cada
uno de los contaminantes se calcularon con la ecuación 31, obteniéndose
los siguientes valores: CO2 0,1224 g/m.s, CO 0,0083 g/m.s y HC 0,0008
g/m.s.
( )
−=
2
2/1 21exp
22)0,(
zz
Hu
qxCσσπ
(16)
Los cálculos realizados con la ecuación 16, se presentan en las tablas 28,
29 y 30, donde se relaciona la distribución de la concentración de los
contaminantes a medida que se alejan de la fuente lineal. En el anexo E
se encuentran los cálculos de la dispersión de la concentración de cada
contaminante, de acuerdo a las condiciones presentadas en los diferentes
mes del año 2002.
En los mapas 4, 5, 6 y 7, se ilustra como es la distribución de la
concentración de CO, a partir de la línea de emisión.
Tabla 28: DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO2, PROVENIENTE DE LAS FUENTES MÓVILES, AÑO 2002
CONCENTRACIÓN DE DIÓXIDO DE CARBONO CO2 µg/m3
X Distancia
(Km) Estabilidad A
Estabilidad B
Estabilidad C
Estabilidad D
0,02 6,820 14,417 37,460 261,986 0,05 6,634 12,457 25,891 70,944 0,1 4,521 5,959 8,646 14,216 0,2 2,259 3,225 4,598 7,495 0,3 1,248 2,156 3,178 5,320 0,4 0,773 1,598 2,445 4,207 0,5 0,522 1,260 1,995 3,521 0,6 0,375 1,035 1,690 3,050 0,7 0,282 0,874 1,469 2,705 0,8 0,219 0,755 1,300 2,439 0,9 0,176 0,662 1,168 2,228 1 0,144 0,589 1,061 2,055
Tabla 29: DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO, PROVENIENTE DE LAS FUENTES MÓVILES, AÑO 2002
CONCENTRACIÓN DE MONÓXIDO DE CARBONO CO µg/m3 X
Distancia (Km) Estabilidad
A Estabilidad
B Estabilidad
C Estabilidad
D 0,02 0,452 0,982 2,551 17,840 0,05 0,308 0,848 1,763 2,116 0,1 0,154 0,406 0,589 0,968 0,2 0,085 0,220 0,313 0,510 0,3 0,053 0,147 0,216 0,362 0,4 0,036 0,109 0,167 0,287 0,5 0,026 0,086 0,136 0,240 0,6 0,019 0,070 0,115 0,208 0,7 0,015 0,060 0,100 0,184 0,8 0,012 0,051 0,089 0,166 0,9 0,010 0,045 0,080 0,152 1 0,003 0,040 0,072 0,140
Tabla 30: DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE HC, PROVENIENTE DE LAS FUENTES MÓVILES, AÑO 2002
CONCENTRACIÓN DE HIDROCARBUROS HC µg/m3 X
Distancia (Km) Estabilidad
A Estabilidad
B Estabilidad
C Estabilidad
D 0,02 0,0470 0,099 0,258 1,805 0,05 0,0457 0,086 0,178 0,489 0,1 0,0311 0,041 0,060 0,098 0,2 0,0156 0,022 0,032 0,052 0,3 0,0086 0,015 0,022 0,037 0,4 0,0053 0,011 0,017 0,029 0,5 0,0036 0,009 0,014 0,024 0,6 0,0026 0,007 0,012 0,021 0,7 0,0019 0,006 0,010 0,019 0,8 0,0015 0,005 0,009 0,017 0,9 0,0012 0,005 0,008 0,015 1 0,0010 0,004 0,007 0,014
8.3 MEDICIONES REALES DE CONTAMINANTES
Para corroborar la información suministrada por la modelación se
efectuaron varias mediciones de la concentración de los contaminantes en
el centro de Manizales, como se aprecia en la tabla 31.
Tabla 31: DATOS REALES DE CONCENTRACIÓN DE (CO) REPORTADOS EN EL CENTRO DE LA CIUDAD DE MANIZALES
Día 1 Carrera 22
Día 2 Carrera 21
Hora Conc ppm
Hora Conc ppm
Hora Conc ppm
11:30 2 15:31 5 9:50 1
11:32 1 15:34 4 9:55 0
11:34 4 15:37 4 10:00 10
11:35 3 15:40 3 10:05 9
11:47 4 15:43 7 10:10 14
11:50 4 15:46 6 10:15 7
11:52 2 15:49 3 10:20 3
11:54 1 15:52 3 10:25 1
11:56 2 15:55 5 10:30 5
11:58 1 16:00 4 10:35 3
12:00 1 16:03 3 10:40 7
15:02 10 16:06 3 10:45 5
15:07 7 16:09 2 10:50 5
15:12 9 16:12 9 10:55 5
15:17 8 11:00 9
15:22 9 11:05 6
15:25 4 11:10 7
15:28 3 11:15 20
Es importante resaltar que el nivel de concentración de CO en el centro de
la ciudad se encuentra entre 1 y 20 ppm, (1,14 y 22,87 mg/m3),
concentraciones que en ningún momento están por encima de la norma de
emisiones que establece el decreto 02 de 1982, en el cual se determina que
para un registro continuo de emisiones de 8 horas, para las condiciones
ambientales de la ciudad de Manizales (factor de corrección de los niveles
de emisión de 0,8), la concentración máxima emitida de CO no debe
superar los 12 mg/m3 y para un registro continuo de 1 hora la
concentración máxima permitida será de 40 mg/m3.
Mediante un monitor de monóxido de carbono que trabaja con celdas
electroquímicas (Ecolyzer 5110), se efectuaron mediciones para determinar
como es el comportamiento del monóxido una vez que ha salido del
exhosto de los vehículos, y se encontró que a una distancia entre 1 y 2 cm
del punto de salida, la concentración del contaminante ha disminuido un
97,43%, con respecto a la medida reportada por la medición con la sonda
al interior del exhosto, ver tabla 32.
Tabla 32: CAMBIO EN LA CONCENTRACIÓN DE CO, A LA SALIDA DEL EXHOSTO DE LOS VEHÍCULOS
Concentración de CO en el interior del Exhosto (ppm)
Concentración de CO entre 1y
2 cm (ppm)
% Reportado en la Atmósfera
38900 1840 4,731200 62 5,178700 236 2,71
53300 828 1,552800 56 2
10600 328 3,092300 40 1,74
78600 2000 2,5496100 2000 2,0861700 950 1,54
Promedio 2,47
9 CONCLUSIONES
1. Se establece que el 85,1% del dióxido de carbono (CO2), generado en
la ciudad de Manizales (70.950 Kg/h), es debido a la emisión de las
fuentes móviles (diesel y gasolina); que el 8,9% es consecuencia del
consumo de gas natural y que el 6% de las emisiones corresponde al
sector industrial. En lo referente a monóxido de carbono las fuentes
móviles emiten el 99,5% es decir 6.411 Kg/h. Las industrias son las
responsables del 54,8% de las emisiones de dióxido de nitrógeno con
16,4 Kg/h.
2. La principal emisión atmosférica producida por el sector industrial,
corresponde al dióxido de carbono (CO2), 5.489,6 Kg/h, que aunque
no es considerado como un contaminante por la normatividad
actual, incide directa y localmente sobre el efecto invernadero global
y el cambio climático.
3. El gas natural empleado por los diferentes sectores (Industrial,
comercial y residencial), se está convirtiendo en la principal fuente
de combustible utilizado en la ciudad de Manizales, lo que ha
contribuido a la recuperación ambiental, ya que este es un
combustible limpio.
4. En el caso del sector industrial, para evaluar la concentración de CO
y CO2 en las chimeneas se emplea el equipo ORSAT QUÍMICO, en el
cual se registra con aproximación hasta un 0,5% (5.000 ppm) del
volumen de CO o CO2, con lo que concentraciones inferiores no son
detectadas y por lo tanto no son reflejadas en algunas emisiones de
las industrias tomadas para el estudio.
5. Se evidencia que la principal fuente potencial contaminante en la
ciudad de Manizales es el parque automotor (tanto vehículos que
trabajan con gasolina como diesel), ver tabla 22, situación que se
presenta bajo las consideraciones de que en un instante
determinado se encuentran en circulación en la ciudad de Manizales
todos los vehículos que han sido analizados en los centros de
diagnóstico.
6. Los cálculos de la estabilidad atmosférica para Manizales basados en
el brillo solar y la velocidad del viento, permiten establecer que de
acuerdo a las condiciones topográficas y climatológicas en la ciudad
se presentan durante el día proporcionalmente los diferentes tipos
de estabilidad, lo que refleja que para la aplicación del modelo de
dispersión, juegue un papel importante la recomendación de
veracidad del modelo sólo para diez (10) minutos.
7. Para los modelos de dispersión se toman los datos de concentración
en la fuente, que es la mayor registrada, la cual es emitida y
dispersada, pero no se tiene en cuenta la vida media de los
contaminantes y las reacciones que se pueden presentar en la
atmósfera, con lo cual los resultados de la modelación pueden diferir
de los datos reales.
8. En el anexo B se aprecia que para el caso del modelo Multifuente
con Dirección Arbitraria del Viento, utilizado para determinar la
dispersión de los contaminantes para fuentes fijas, cuando se
efectúa la corrección de las distancias se presentan unas negativas
en la dirección X, lo que significa estas fuentes no contribuyen a
incrementar la concentración de los contaminantes en el punto
receptor (sector de Maltería).
9. Como se esperaba, los resultados de la modelación reflejan
claramente el comportamiento de los contaminantes, de acuerdo a
cada tipo de estabilidad, es decir que la concentración se incrementa
a medida que va pasando de un grado de estabilidad menos estable
a uno mas estable como se puede apreciar en los mapas 4,5,6 y 7.
10. Para el modelo Multifuente con Dirección Arbitraria del Viento,
la dirección del viento más predominante (NW), es decir la que forma
un ángulo de 315º con el eje este, contribuye a la dispersión de los
contaminante (CO2), a pesar de que el viento circula en forma
paralela al sector de Maltería, situación que se presenta bebido a la
distribución de los contaminantes en forma de campana y a la
cercanía de las fuentes de emisión al punto receptor, permitiendo así
que los contaminantes lleguen a Maltería.
11. El modelo Multifuente con Dirección Arbitraria del Viento, no
reporta una concentración de CO para la dirección del viento
equivalente a 315º, circunstancia que se debe a que las fuentes que
presentan algún tipo de emisión se encuentran a una distancia
corregida negativa, lo que indica que la dispersión del contaminante
no se dirige en esa dirección; para la dirección 45º esta
concentración es casi despreciable, ya que las fuentes emisoras se
encuentran a una considerable distancia del punto receptor y a
pesar que la dirección del viento favorece la dispersión del
contaminante hacia el punto, no alcanzan a contribuir
sustancialmente en el incremento de la concentración en este sector
(Maltería).
12. El modelo para Fuente Lineal Continua de Emisión Infinita,
empleado para determinar la dispersión de los contaminantes
provenientes de las fuentes móviles, permite establecer que de
acuerdo a la dirección predominante del viento en el centro de la
ciudad, los contaminantes se dirigen hacia el sector de la comuna
dos, en dirección nororiente.
13. Las concentraciones de CO en el centro de la ciudad
reportadas por el modelo en ningún momento se encuentran por
encima de la norma de emisiones que establece el decreto 02 de
1982, ya que la mayor concentración que se ha podido encontrar ha
sido 0,018 mg/m3, concentración que en ningún momento excede el
máximo permitido de emisión de CO, para un registro continuo de
emisiones de 8 horas (concentración máxima emitida de CO no debe
superar los 12 mg/m3).
10 RECOMENDACIONES
1. Para darle un mayor grado de precisión a los modelos se hace
necesario, establecer mecanismos que permitan evaluar las
condiciones ambientales al interior de la ciudad o de los puntos que
se desean evaluar, ya que por ejemplo la velocidad y la dirección del
viento varían considerablemente como consecuencia de la influencia
de las edificaciones, y la topografía del área de estudio, y por ende la
dispersión de la concentración del contaminante será menor,
reflejando así una mayor realidad.
2. El presente trabajo enfocó los análisis solamente a contaminantes
gaseosos como CO, CO2 y HC, por lo que se hace necesario elaborar
un diagnóstico más amplio de la calidad del aire en la ciudad de
Manizales, donde se incluyan modelamientos similares para otros
contaminantes como NO2, SO2, que no se han podido evaluar por
este modelo ya que son sustancias reactivas.
3. En los procesos de planificación del municipio y en especial del Plan
de Ordenamiento Ambiental de Manizales, debe considerarse al
recurso aire como un componente fundamental para determinar el
uso del suelo al interior de la ciudad, ya que se ha evidenciado
constantemente, que el crecimiento de las áreas urbanas absorben
los núcleos industriales, originando así problemas de conflicto de
uso, como es el caso del evidenciado en el sector de Milán.
4. De acuerdo a los resultados del presente estudio y de la propuesta
de una red de monitoreo de calidad del aire en Manizales, la
administración municipal y la autoridad ambiental (CORPOCALDAS)
como organismos encargados del seguimiento ambiental, deberían
destinar recursos económicos para la instalación de una red de
monitoreo de calidad del aire en la ciudad de Manizales, que registre
los diferentes tipos de contaminantes contemplados por la
normatividad colombiana; red que se localizaría en lugares
estratégicos bajo el parámetro de población expuesta a los procesos
de emisión de los contaminantes.
5. La información de las emisiones de las fuentes móviles se ha tomado
al interior de los ductos de emisión (vehículos a gasolina), o en el
punto de salida (vehículos diesel), con el automotor estacionado,
debería poderse determinar las emisiones para condiciones
dinámicas de los vehículos, ya que es en este estado en el que se
evidencian altas emisiones a la atmósfera, lo que permitiría
cuantificar realmente los niveles de emisión.
6. Se debe prestar particular interés a los procesos de desarrollo
urbanístico que se están presentando en la actualidad en sectores
aledaños a la zona industrial, ya que como se puede apreciar en la
modelación, pueden llegar a generar problemas de contaminación
por la dispersión ocasionada por el tipo de vientos (direcciones
predominantes) que se presenta en este lugar.
7. Igualmente para el sector de la comuna dos, se hace necesario
establecer medidas de mitigación, para evitar el incremento de la
concentración de los contaminantes, ya que si bien el aporte de la
contaminación por la fuente lineal escogida, en este caso la carrera
21, es bajo, no se puede dejar de desconocer que existen otras
fuentes lineales importantes, que contribuyen con el incremento de
los contaminantes, como es el caso de las carreras 20 y 19, al igual
que la avenida del Centro, sectores que soportan un alto tráfico
vehicular.
8. De acuerdo a las concentraciones encontradas y a la información
que posee la autoridad ambiental, se deben hacer proyectos de
redistribución del tráfico vehicular, tratando de no concentrarlo por
una sola vía, ya que así se limita la capacidad de asimilación del
entorno.
9. Se debe procurar por establecer una malla vial de mejores
especificaciones, que permita un mejor desplazamiento de los
vehículos y una mayor circulación de los vientos, lo que contribuiría
a reducir la concentración de la contaminación en el centro de la
ciudad.
11 BIBLIOGRAFÍA
AYLLÓN, Teresa. Elementos de meteorología y climatología. México:
Trillas, 1996.
BLASER Martín. Dispersión de la contaminación atmosférica causada por
el tráfico vehicular. Aplicación de un modelo matemático para Guatemala
Ciudad y San Salvador. Swisscontact, Agosto 2000. 98 p.
COLOMBIA. ARMENIA. CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DEL
QUINDÍO “CRQ”. Plan de gestión ambiental del recurso atmosférico.
Armenia 1997. 5 v.
COLOMBIA. CALI. DEPARTAMENTO ADMINISTRATIVO DE GESTIÓN
DEL MEDIO AMBIENTE “DAGMA”. Chilacoas. Cali. 199. 80 p.
COLOMBIA. CORPORACIÓN AUTÓNOMA REGIONAL DE CALDAS
“CORPOCALDAS”. Agenda para la gestión ambiental del municipio de
Manizales. Manizales, Blanecolor Ltda., 2002. 232 p.
COLOMBIA. MANIZALES. SECRETARÍA DE PLANEACIÓN. Plan de
ordenamiento territorial. Manizales 2000. v. 4.
DE NEVERS Noel. Ingeniería de control de la contaminación del aire.
México: McGRAW-HILL, 1197. 541 p. ISBN.: 0-07-061397-4.
D. O. Martín. The Change of concentration standard deviation with
distance. Air Pollution. Control Association 26, No 2 (1976).
GUTIÉRREZ GÓMEZ, Maria Cristina. La calidad del aire en Manizales
propuesta para una red de monitoreo. Manizales 2000. 136 p. Trabajo de
grado (Ingeniera Química). Universidad Nacional de Colombia, sede
Manizales. Facultad de Ingeniería y Arquitectura.
HALTINER George J. y Frank L. Martin. Meteorología dinámica y física.
McGRAW-HILL BOOK COMPANY S.A., 1997. p. 86 -102, 196-209, 260 –
282. ISBN.: 84-7837-053-6.
MCKINNON Dale.. Tecnologías para el control de la contaminación por
motores diesel. En: Control de la contaminación por automotores (1º:
1995: Bogotá).
PERRY Roberth. Manual del ingeniero químico. México. 6 ed. McGRAW-
HILL 1992. T. I. P. 1.2- 1.22, 3.57 – 3.82
RYAN Raúl O. 'El uso del análisis probabilístico para mejorar la toma de
decisiones en la regulación ambiental. El caso de la regulación de arsénico
en Chile. Serie económica Nº 50. 25 p. (dii.uchile.cl/progea/doc%204.pdf)
SAE. The engineering society for advancing mobility land sea air and
space. Surface vehicle recommended pratice. U.S.A. 1996. 50 p.
TORO, Maria V, et al. Cálculo de la emisión vehicular de contaminantes
atmosféricos en la ciudad de Medellín mediante factores de emisión
corinair. ACODAL. No. 191. 2001.
Turner D.B. Workbook of Atmospheric Dispersion Estimates. EPA Office of
Air Programs Report AP-26. 1970.
WARK Kenneth y WARNER Cecil F. Contaminación del aire. México:
Limusa, 1999. 637 p.
WARNER O. Peter. Análisis de los contaminantes del aire. Madrid:
Paraninfo. 1981. 366 p.
ANEXO A
BRILLO SOLAR DIARIO EN LA CIUDAD DE MANIZALES AÑO 2002
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Día
Número de horas 1 6 4 10 3 7 5 6 7 4 5 6 72 7 6 8 0 5 6 6 7 2 9 1 73 6 1 8 4 6 3 8 5 5 6 1 24 4 0 5 3 9 1 6 8 10 5 8 25 7 8 4 3 5 1 2 7 5 4 2 36 4 8 3 4 7 1 0 6 6 6 6 37 4 5 3 1 6 2 5 7 7 2 0 48 6 0 7 2 1 5 6 6 9 4 1 39 6 2 3 0 8 2 9 4 3 5 4 710 7 5 6 3 4 5 1 4 2 7 5 711 8 4 6 2 2 4 2 6 3 1 4 112 6 2 7 3 5 6 10 11 9 2 1 713 3 9 6 4 1 1 9 6 8 3 1 414 1 7 2 4 5 6 8 8 3 8 4 015 8 8 1 6 4 6 5 8 6 3 4 016 8 6 4 6 3 5 4 5 1 4 6 317 8 9 0 3 1 2 5 5 1 1 2 018 5 8 4 0 4 4 2 5 0 1 6 019 8 3 0 3 3 11 4 3 2 6 3 420 5 9 1 3 4 2 2 4 5 4 5 221 4 3 0 2 2 5 4 10 7 2 5 222 4 1 4 8 0 2 7 7 6 0 7 523 6 6 2 4 3 5 7 3 4 2 7 824 3 8 2 0 5 5 7 10 5 2 5 425 3 5 4 0 0 3 3 9 5 6 8 626 4 2 8 0 4 7 10 1 3 1 6 827 6 2 4 2 3 5 6 1 3 2 8 528 8 5 5 4 3 1 5 3 0 4 5 529 5 4 6 3 4 8 0 9 3 1 430 0 9 0 1 10 10 6 9 1 6 331 0 6 0 4 4 6 3
Total 159 135 134 83 113 124 170 173 139 114 127 117 Fuente: CENICAFE, 2002, Estación Agronomía Universidad de Caldas.
ANEXO B
FUENTES FIJAS DESVIACIONES NORMALES PARA LAS DIFERENTES CLASES DE
ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA
VALORES DE X y Y CORREGIDOS PARA EL CÁLCULO DE LA DESVIACIÓN NORMAL PARA FUENTES FIJAS “DIRECCIÓN DEL
VIENTO NW –315º”
# de Fuentes de
Emisión X (m) Y (m) X1 (m) Y1 (m) X2 (m) Y2 (m)
1 21,21 35,36 28,28 98,99 35,36 162,632 264,46 504,87 271,53 568,51 278,60 632,153 1135,61 1506,14 1142,68 1569,78 1149,76 1633,424 1135,61 1506,14 1142,68 1569,78 1149,76 1633,425 2272,64 3073,09 2279,71 3136,73 2286,78 3200,376 2187,79 3231,48 2194,86 3295,12 2201,93 3358,767 2136,88 3282,39 2143,95 3346,03 2151,02 3409,678 2136,88 3282,39 2143,95 3346,03 2151,02 3409,679 2136,88 3282,39 2143,95 3346,03 2151,02 3409,6710 2136,88 3282,39 2143,95 3346,03 2151,02 3409,6711 2136,88 3282,39 2143,95 3346,03 2151,02 3409,6712 657,61 2945,81 664,68 3009,45 671,75 3073,0913 657,61 2945,81 664,68 3009,45 671,75 3073,0914 -205,06 1534,42 -197,99 1598,06 -190,92 1661,7015 -205,06 1534,42 -197,99 1598,06 -190,92 1661,7016 -205,06 1534,42 -197,99 1598,06 -190,92 1661,7017 -205,06 1534,42 -197,99 1598,06 -190,92 1661,7018 -154,15 1189,35 -147,08 1252,99 -140,01 1316,6319 24,04 304,06 31,11 367,70 38,18 431,3420 24,04 304,06 31,11 367,70 38,18 431,3421 -168,29 1214,81 -161,22 1278,45 -154,15 1342,09
DESVIACIÓN NORMAL PARA FUENTES FIJAS - ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA CLASE A, “DIRECCIÓN DEL VIENTO NW –315º”
# de Fuentes de
Emisión σy (m) (x,y)
σz (m) (x,y)
σy (m) (x1,y1)
σz (m) (x1,y1)
σy (m) (x2,y2)
σz (m) (x2,y2)
1 6797,76 9518,99 8791,46 9705,20 10732,44 9941,112 64858,43 42615,39 64858,43 42615,39 67950,53 46163,523 238646,85 590366,86 238646,85 590366,86 241302,02 606118,944 238646,85 590366,86 238646,85 590366,86 241302,02 606118,945 443729,40 2555180,22 443729,40 2555180,22 446197,13 2588714,346 428888,45 2358748,59 428888,45 2358748,59 431366,12 2390919,647 419954,70 2244808,94 428888,45 2244808,94 431366,12 2276164,508 419954,70 2244808,94 428888,45 2244808,94 431366,12 2276164,509 419954,70 2244808,94 428888,45 2244808,94 431366,12 2276164,5010 419954,70 2244808,94 428888,45 2244808,94 431366,12 2276164,5011 419954,70 2244808,94 428888,45 2244808,94 431366,12 2276164,5012 146434,35 181517,03 146434,35 181517,03 149246,48 190224,7713 146434,35 181517,03 146434,35 181517,03 149246,48 190224,7714 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 15 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 16 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 17 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 18 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 19 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 20 7602,59 9587,46 7602,59 9587,46 11496,86 10049,2321 N.C N.C N.C N.C N.C N.C
N.C. No considerada
DESVIACIÓN NORMAL PARA FUENTES FIJAS - ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA CLASE B, “DIRECCIÓN DEL VIENTO NW –315º”
# de Fuentes de
Emisión σy (m) (x,y)
σz (m) (x,y)
σy (m) (x1,y1)
σz (m) (x1,y1)
σy (m) (x2,y2)
σz (m) (x2,y2)
1 4978,64 4573,58 6438,81 5072,48 7860,38 5590,512 47501,95 26423,04 47501,95 26423,04 49766,58 27849,393 174783,61 126414,33 174783,61 126414,33 176728,24 128116,574 174783,61 126414,33 174783,61 126414,33 176728,24 128116,575 324984,91 268500,58 324984,91 268500,58 326792,26 270322,036 314115,49 257595,43 314115,49 257595,43 315930,12 259410,127 307572,45 251072,12 314115,49 251072,12 315930,12 252882,648 307572,45 251072,12 314115,49 251072,12 315930,12 252882,649 307572,45 251072,12 314115,49 251072,12 315930,12 252882,6410 307572,45 251072,12 314115,49 251072,12 315930,12 252882,6411 307572,45 251072,12 314115,49 251072,12 315930,12 252882,6412 107247,69 70289,84 107247,69 70289,84 109307,28 71904,0513 107247,69 70289,84 107247,69 70289,84 109307,28 71904,0514 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 15 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 16 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 17 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 18 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 19 5568,09 4770,57 5568,09 4770,57 8420,23 5802,2820 5568,09 4770,57 5568,09 4770,57 8420,23 5802,2821 N.C N.C N.C N.C N.C N.C
N.C. No considerada
DESVIACIÓN NORMAL PARA FUENTES FIJAS - ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA CLASE C, “DIRECCIÓN DEL VIENTO NW –315º”
# de Fuentes de
Emisión σy (m) (x,y)
σz (m) (x,y)
σy (m) (x1,y1)
σz (m) (x1,y1)
σy (m) (x2,y2)
σz (m) (x2,y2)
1 3319,09 1823,34 4292,54 2369,67 5240,25 2903,842 31667,96 18159,20 32423,88 18601,01 33177,72 19041,793 116522,41 68492,79 117170,83 68881,21 117818,83 69269,414 116522,41 68492,79 117170,83 68881,21 117818,83 69269,415 216656,61 128863,36 217259,16 129228,57 217861,51 129593,686 209410,32 124472,86 210015,30 124839,31 210620,08 125205,657 205048,30 121831,31 210015,30 122198,53 210620,08 122565,638 205048,30 121831,31 210015,30 122198,53 210620,08 122565,639 205048,30 121831,31 210015,30 122198,53 210620,08 122565,6310 205048,30 121831,31 210015,30 122198,53 210620,08 122565,6311 205048,30 121831,31 210015,30 122198,53 210620,08 122565,6312 71498,46 41638,84 72185,38 42046,53 72871,52 42453,8313 71498,46 41638,84 72185,38 42046,53 72871,52 42453,8314 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 15 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 16 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 17 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 18 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 19 3712,06 2043,56 4674,33 2584,62 5613,49 3114,7420 3712,06 2043,56 4674,33 2584,62 5613,49 3114,7421 N.C N.C N.C N.C N.C N.C
N.C. No considerada
DESVIACIÓN NORMAL PARA FUENTES FIJAS - ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA CLASE D, “DIRECCIÓN DEL VIENTO NW –315º ”
# de
Fuentes de Emisión
σy (m) (x,y)
σz (m) (x,y)
σy (m) (x1,y1)
σz (m) (x1,y1)
σy (m) (x2,y2)
σz (m) (x2,y2)
1 2170,18 332,02 2806,66 803,27 3426,32 1242,852 20705,98 10957,46 21200,23 11201,93 21693,13 11444,663 76187,73 34518,09 76611,70 34670,53 77035,39 34822,524 76187,73 34518,09 76611,70 34670,53 77035,39 34822,525 141660,09 54971,98 142054,06 55081,03 142447,91 55189,916 136922,13 53650,40 137317,70 53761,47 137713,13 53872,367 134070,04 52845,52 137317,70 52957,86 137713,13 53070,028 134070,04 52845,52 137317,70 52957,86 137713,13 53070,029 134070,04 52845,52 137317,70 52957,86 137713,13 53070,0210 134070,04 52845,52 137317,70 52957,86 137713,13 53070,0211 134070,04 52845,52 137317,70 52957,86 137713,13 53070,0212 46748,99 22799,93 47198,13 22990,64 47646,76 23180,8013 46748,99 22799,93 47198,13 22990,64 47646,76 23180,8014 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 15 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 16 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 17 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 18 N.C N.C N.C N.C N.C N.C 19 2427,12 525,04 3056,29 982,37 3670,36 1411,7220 2427,12 525,04 3056,29 982,37 3670,36 1411,7221 N.C N.C N.C N.C N.C N.C
N.C. No considerada
VALORES DE X y Y CORREGIDOS PARA EL CÁLCULO DE LA DESVIACIÓN NORMAL PARA FUENTES FIJAS DIRECCIÓN DEL
VIENTO SW –45º”
# de Fuentes de
Emisión X (m) Y (m) X1 (m) Y1 (m) X2 (m) Y2 (m)
1 35,36 -21,21 98,99 -28,28 162,63 -35,362 504,87 -264,46 568,51 -271,53 632,15 -278,603 1506,14 -1135,61 1569,78 -1142,68 1633,42 -1149,764 1506,14 -1135,61 1569,78 -1142,68 1633,42 -1149,765 3073,09 -2272,64 3136,73 -2279,71 3200,37 -2286,786 3231,48 -2187,79 3295,12 -2194,86 3358,76 -2201,937 3282,39 -2136,88 3346,03 -2143,95 3409,67 -2151,028 3282,39 -2136,88 3346,03 -2143,95 3409,67 -2151,029 3282,39 -2136,88 3346,03 -2143,95 3409,67 -2151,0210 3282,39 -2136,88 3346,03 -2143,95 3409,67 -2151,0211 3282,39 -2136,88 3346,03 -2143,95 3409,67 -2151,0212 2945,81 -657,61 3009,45 -664,68 3073,09 -671,7513 1801,71 -657,61 3009,45 -664,68 3073,09 -671,7514 1534,42 205,06 1598,06 197,99 1661,70 190,9215 1534,42 205,06 1598,06 197,99 1661,70 190,9216 1534,42 205,06 1598,06 197,99 1661,70 190,9217 1534,42 205,06 1598,06 197,99 1661,70 190,9218 1189,35 154,15 1252,99 147,08 1316,63 140,0119 304,06 -24,04 367,70 -31,11 431,34 -38,1820 304,06 -24,04 367,70 -31,11 431,34 -38,1821 1214,81 168,29 1278,45 161,22 1342,09 154,15
DESVIACIÓN NORMAL PARA FUENTES FIJAS - ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA CLASE A, DIRECCIÓN DEL VIENTO SW –45º”
# de Fuentes de
Emisión σy (m) (x,y)
σz (m) (x,y)
σy (m) (x1,y1)
σz (m) (x1,y1)
σy (m) (x2,y2)
σz (m) (x2,y2)
1 10732,44 9941,11 26943,73 14221,38 41995,61 22247,942 115617,99 126252,31 128563,62 156567,02 141356,22 190253,133 307178,32 1074134,72 318756,28 1172241,47 330284,59 1274797,894 307178,32 1074134,72 318756,28 1172241,47 330284,59 1274797,895 581127,47 4814940,72 591874,50 5026523,57 602598,44 5242855,306 607833,00 5350348,55 618523,50 5573767,42 629192,13 5801957,207 616387,17 5528702,25 618523,50 5755937,16 629192,13 5987949,878 616387,17 5528702,25 618523,50 5755937,16 629192,13 5987949,879 616387,17 5528702,25 618523,50 5755937,16 629192,13 5987949,8710 616387,17 5528702,25 618523,50 5755937,16 629192,13 5987949,8711 616387,17 5528702,25 618523,50 5755937,16 629192,13 5987949,8712 559562,01 4405984,91 570356,83 4608097,60 581127,47 4814940,7213 559562,01 4405984,91 570356,83 4608097,60 581127,47 4814940,7214 312330,36 1117189,47 323885,97 1217271,76 335392,90 1321811,1915 312330,36 1117189,47 323885,97 1217271,76 335392,90 1321811,1916 312330,36 1117189,47 323885,97 1217271,76 335392,90 1321811,1917 312330,36 1117189,47 323885,97 1217271,76 335392,90 1321811,1918 248718,24 651360,83 260582,81 727589,47 272383,64 808174,4619 73475,07 52987,39 87081,56 72490,00 100439,39 95452,1220 73475,07 52987,39 87081,56 72490,00 100439,39 95452,1221 253471,95 681330,87 265310,59 759299,54 277086,91 841632,82
DESVIACIÓN NORMAL PARA FUENTES FIJAS - ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA CLASE B, “DIRECCIÓN DEL VIENTO SW –45º”
# de Fuentes de
Emisión σy (m) (x,y)
σz (m) (x,y)
σy (m) (x1,y1)
σz (m) (x1,y1)
σy (m) (x2,y2)
σz (m) (x2,y2)
1 7860,38 5590,51 19733,43 10776,81 30757,35 16526,372 84677,96 51908,78 94159,27 59012,76 103528,50 66236,463 224975,67 171637,79 233455,31 179524,12 241898,57 187441,854 224975,67 171637,79 233455,31 179524,12 241898,57 187441,855 425614,49 373179,78 433485,55 381628,23 441339,70 390093,506 445173,47 394238,10 453003,13 402727,85 460816,77 411233,697 451438,49 401028,61 453003,13 409531,25 460816,77 418049,758 451438,49 401028,61 453003,13 409531,25 460816,77 418049,759 451438,49 401028,61 453003,13 409531,25 460816,77 418049,7510 451438,49 401028,61 453003,13 409531,25 460816,77 418049,7511 451438,49 401028,61 453003,13 409531,25 460816,77 418049,7512 409820,06 356334,59 417726,13 364748,45 425614,49 373179,7813 409820,06 356334,59 417726,13 364748,45 425614,49 373179,7814 228748,99 175138,87 237212,26 183039,30 245639,87 190970,6315 228748,99 175138,87 237212,26 183039,30 245639,87 190970,6316 228748,99 175138,87 237212,26 183039,30 245639,87 190970,6317 228748,99 175138,87 237212,26 183039,30 245639,87 190970,6318 182159,84 132893,70 190849,38 140603,74 199492,25 148352,2819 53812,73 30443,81 63778,04 37067,84 73561,24 43865,7420 53812,73 30443,81 63778,04 37067,84 73561,24 43865,7421 185641,43 135972,98 194311,98 143698,63 202936,89 151462,08
DESVIACIÓN NORMAL PARA FUENTES FIJAS - ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA CLASE C, “DIRECCIÓN DEL VIENTO SW –45º”
# de Fuentes de
Emisión σy (m) (x,y)
σz (m) (x,y)
σy (m) (x1,y1)
σz (m) (x1,y1)
σy (m) (x2,y2)
σz (m) (x2,y2)
1 5240,25 2903,84 13155,62 7418,79 20504,90 11661,242 56451,97 32728,77 62772,85 36466,91 69019,00 40167,903 149983,78 88585,88 155636,87 91989,49 161265,71 95380,854 149983,78 88585,88 155636,87 91989,49 161265,71 95380,855 283742,99 169633,03 288990,37 172830,33 294226,47 176021,876 296782,31 177580,11 302002,08 180763,29 307211,18 183941,007 300958,99 180127,10 302002,08 183305,89 307211,18 186479,318 300958,99 180127,10 302002,08 183305,89 307211,18 186479,319 300958,99 180127,10 302002,08 183305,89 307211,18 186479,3110 300958,99 180127,10 302002,08 183305,89 307211,18 186479,3111 300958,99 180127,10 302002,08 183305,89 307211,18 186479,3112 273213,37 163220,58 278484,08 166429,82 283742,99 169633,0313 273213,37 163220,58 278484,08 166429,82 283742,99 169633,0314 152499,33 90100,14 158141,51 93498,25 163759,91 96884,3215 152499,33 90100,14 158141,51 93498,25 163759,91 96884,3216 152499,33 90100,14 158141,51 93498,25 163759,91 96884,3217 152499,33 90100,14 158141,51 93498,25 163759,91 96884,3218 121439,89 71439,46 127232,92 74913,68 132994,83 78372,2219 35875,15 20620,56 42518,69 24518,26 49040,83 28356,0820 35875,15 20620,56 42518,69 24518,26 49040,83 28356,0821 123760,95 72831,08 129541,32 76298,93 135291,26 79751,44
DESVIACIÓN NORMAL PARA FUENTES FIJAS - ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA CLASE D, “DIRECCIÓN DEL VIENTO SW –45º”
# de Fuentes de
Emisión σy (m) (x,y)
σz (m) (x,y)
σy (m) (x1,y1)
σz (m) (x1,y1)
σy (m) (x2,y2)
σz (m) (x2,y2)
1 3426,32 1242,85 8601,75 4508,08 13407,05 7197,492 36910,91 18527,67 41043,79 20345,77 45127,81 22108,633 98066,32 41971,57 101762,57 43158,10 105442,97 44321,574 98066,32 41971,57 101762,57 43158,10 105442,97 44321,575 185524,26 66423,42 188955,24 67267,90 192378,84 68104,136 194049,97 68510,03 197462,90 69334,42 200868,85 70151,137 196780,88 69170,16 197462,90 69988,39 200868,85 70799,138 196780,88 69170,16 197462,90 69988,39 200868,85 70799,139 196780,88 69170,16 197462,90 69988,39 200868,85 70799,1310 196780,88 69170,16 197462,90 69988,39 200868,85 70799,1311 196780,88 69170,16 197462,90 69988,39 200868,85 70799,1312 178639,51 64708,66 182085,75 65570,43 185524,26 66423,4213 178639,51 64708,66 182085,75 65570,43 185524,26 66423,4214 99711,10 42501,85 103400,22 43677,96 107073,79 44831,6115 99711,10 42501,85 103400,22 43677,96 107073,79 44831,6116 99711,10 42501,85 103400,22 43677,96 107073,79 44831,6117 99711,10 42501,85 103400,22 43677,96 107073,79 44831,6118 79403,01 35665,42 83190,76 36992,12 86958,16 38286,5919 23456,83 12304,88 27800,68 14373,75 32065,16 16345,91 23456,83 12304,88 27800,68 14373,75 32065,16 16345,91
20 80920,62 36200,13 84700,10 37513,64 88459,67 38795,8721 3426,32 1242,85 8601,75 4508,08 13407,05 7197,49
ANEXO C
PARQUE AUTOMOTOR EN LA CIUDAD DE MANIZALES, AÑO 2002
Clase de Vehículo Oficial Particular Público Otro Total Tractor 2 2Montacarga 3 3Tracto camión remolque 1 12 88 101Tracto camión 1 7 8Camión doble troque 2 2Camión 78 885 943 1906Volqueta 27 508 103 638Bus escalera 1 1Bus 10 114 593 717Buseta 9 35 998 1042Micro bus 7 73 325 405Mini bus 1 49 1 51Camioneta 94 5314 290 1 5699Campero 111 6583 592 3 7289Ambulancia 3 3Automóvil 31 21929 2629 3 24592Cuatrimoto 10 10Motocicleta 273 14246 1 14520Otro 4 76 Total 642 49767 6572 8 56989
Fuente: Secretaria de Tránsito Municipal, 2002
ANEXO D
RESUMEN INFORMACION DE RUTAS EN LA CIUDAD DE MANIZALES
AÑO 2002
Longitudm Origen Destino Frec. Longitud
m Origen Destino Frec,
10299,40 Malhabar Villa Pilar 6 10721,13 Bosques del Norte Villa Pilar 12
11856,51 Malhabar Villa Pilar 7 11996,31 Minitas Villa Pilar 6 11782,67 Guamal Villa Pilar 5 9486,24 Cumbre Veracruz 12 10603,40 Colinas Villa Pilar 15 13169,21 Enea Terminal 12 12897,67 Prado Veracruz 4 15770,95 Enea Villa Pilar 20 8965,63 Kennedy Villa Pilar 12 15267,82 Enea Villa Pilar 10 19619,76 Lusitania P.Alcazares 10 19240,66 Enea Villa Pilar 30 9120,66 Aranjuez Liborio 7 15526,15 S. Cayetano S. Cayetano 20 14937,03 Cumbre Est.Uribe 7 17917,92 Malteria Villa Pilar 5 14725,68 Sultana Francia 7 16082,93 Pradera Pradera 6 8426,83 Palermo Veracruz 6 26487,92 La linda La Linda 5 17027,57 Cumbre Aurora 7 23196,30 Geriátrico Geriátrico 6 8965,21 Sultana Terminal 3 19775,76 Estambul Estambul 12 11735,19 Sultana Villa Pilar 7 11952,81 Fátima Tablazo 8 12370,27 Sultana Villa Pilar 5 12171,19 Aranjuez Estambul 20 12996,08 Sultana Villa Pilar 12 10788,62 Pradera Liborio 12 12215,21 Sultana Linda 12 9121,67 Pradera Terminal 12 14430,00 Chimenea Chimenea 6 9969,54 Turín Galería 6 15492,00 Floresta C.Salado 4 8476,17 Floresta Galería 12
8080,64 Bosques del Norte Villa Pilar 7 8731,68 Floresta U.
Manizales 20
9785,81 La carola Veracruz 12 10312,10 Pradera Centro 12 10407,51 Sinai Veracruz 12 11910,73 Turín Geriátrico 7
9200,97 Bosques del Norte Villa Pilar 12 11780,61 Geriatrico Pradera 7
8517,86 Bosques del Norte Veracruz 6 11200,09 Pradera Geriátrico 7
8517,86 Bosques del Norte Veracruz 6 6336,34 Nevado Veracruz 6
9681,27 Solferino Veracruz 5 10683,73 Malhabar Villa Pilar 6
9699,23 Altos de Granada Veracruz 10
Fuente: Secretaria de Tránsito Municipal, 2002.
ANEXO E
FUENTES MÓVILES DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN POR ESTABILIDADES
FUENTES MÓVILES DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO2
ESTABILIDAD A
Ener Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Oct Nov Dic X
Km CO2 (µg/m3), 0,02 6,314 6,820 6,768 7,735 6,569 7,234 5,996 5,334 6,381 9,764 7,353 7,2050,05 6,142 6,634 6,584 7,524 6,390 7,037 5,833 5,188 6,208 9,498 7,153 7,0090,1 4,185 4,521 4,486 5,127 4,355 4,795 3,975 3,536 4,230 6,472 4,874 4,7760,2 2,091 2,259 2,242 2,562 2,176 2,396 1,986 1,767 2,114 3,234 2,435 2,3860,3 1,156 1,248 1,239 1,416 1,202 1,324 1,097 0,976 1,168 1,787 1,346 1,3190,4 0,716 0,773 0,767 0,877 0,745 0,820 0,680 0,605 0,724 1,107 0,834 0,8170,5 0,483 0,522 0,518 0,592 0,503 0,553 0,459 0,408 0,488 0,747 0,563 0,5510,6 0,347 0,375 0,372 0,425 0,361 0,397 0,329 0,293 0,351 0,536 0,404 0,3960,7 0,261 0,282 0,279 0,319 0,271 0,299 0,248 0,220 0,264 0,403 0,304 0,2980,8 0,203 0,219 0,218 0,249 0,211 0,233 0,193 0,172 0,205 0,314 0,236 0,2320,9 0,163 0,176 0,174 0,199 0,169 0,186 0,154 0,137 0,164 0,251 0,189 0,186
1 0,133 0,144 0,143 0,163 0,139 0,153 0,126 0,112 0,135 0,206 0,155 0,1521,1 0,109 0,117 0,116 0,133 0,113 0,124 0,103 0,092 0,110 0,168 0,127 0,1241,2 0,090 0,098 0,097 0,111 0,094 0,103 0,086 0,076 0,091 0,140 0,105 0,1031,3 0,076 0,082 0,082 0,093 0,079 0,087 0,072 0,064 0,077 0,118 0,089 0,0871,4 0,065 0,070 0,070 0,080 0,068 0,075 0,062 0,055 0,066 0,101 0,076 0,0741,5 0,056 0,061 0,060 0,069 0,059 0,064 0,053 0,048 0,057 0,087 0,066 0,064
FUENTES MÓVILES DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO
ESTABILIDAD A
Ener Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Oct Nov Dic X Km CO (µg/m3), 0,02 0,430 0,464 0,461 0,527 0,447 0,493 0,408 0,363 0,435 0,665 0,501 0,4910,05 0,418 0,452 0,448 0,512 0,435 0,479 0,397 0,353 0,423 0,647 0,487 0,4770,1 0,285 0,308 0,306 0,349 0,297 0,327 0,271 0,241 0,288 0,441 0,332 0,3250,2 0,142 0,154 0,153 0,174 0,148 0,163 0,135 0,120 0,144 0,220 0,166 0,1630,3 0,079 0,085 0,084 0,096 0,082 0,090 0,075 0,066 0,080 0,122 0,092 0,0900,4 0,049 0,053 0,052 0,060 0,051 0,056 0,046 0,041 0,049 0,075 0,057 0,0560,5 0,033 0,036 0,035 0,040 0,034 0,038 0,031 0,028 0,033 0,051 0,038 0,0380,6 0,024 0,026 0,025 0,029 0,025 0,027 0,022 0,020 0,024 0,037 0,028 0,0270,7 0,018 0,019 0,019 0,022 0,018 0,020 0,017 0,015 0,018 0,027 0,021 0,0200,8 0,014 0,015 0,015 0,017 0,014 0,016 0,013 0,012 0,014 0,021 0,016 0,0160,9 0,011 0,012 0,012 0,014 0,012 0,013 0,011 0,009 0,011 0,017 2,352 0,013
1 0,009 0,010 0,010 0,011 0,009 0,010 0,009 0,008 0,009 0,014 0,011 0,0101,1 0,007 0,008 0,008 0,009 0,008 0,008 0,007 0,006 0,007 0,011 0,009 0,0081,2 0,006 0,007 0,007 0,008 0,006 0,007 0,006 0,005 0,006 0,010 0,007 0,0071,3 0,005 0,006 0,006 0,006 0,005 0,006 0,005 0,004 0,005 0,008 0,006 0,0061,4 0,004 0,005 0,005 0,005 0,005 0,005 0,004 0,004 0,004 0,007 0,005 0,0051,5 0,004 0,004 0,004 0,005 0,004 0,004 0,004 0,003 0,004 0,006 0,004 0,004
FUENTES MÓVILES DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE HC
ESTABILIDAD A
Ener Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Oct Nov Dic X Km HC (µg/m3), 0,02 0,0435 0,0470 0,0466 0,0533 0,0453 0,0498 0,0413 0,0367 0,0440 0,0673 0,0507 0,04960,05 0,0423 0,0457 0,0454 0,0518 0,0440 0,0485 0,0402 0,0357 0,0428 0,0654 0,0493 0,04830,1 0,0288 0,0311 0,0309 0,0353 0,0300 0,0330 0,0274 0,0244 0,0291 0,0446 0,0336 0,03290,2 0,0144 0,0156 0,0154 0,0176 0,0150 0,0165 0,0137 0,0122 0,0146 0,0223 0,0168 0,01640,3 0,0080 0,0086 0,0085 0,0098 0,0083 0,0091 0,0076 0,0067 0,0080 0,0123 0,0093 0,00910,4 0,0049 0,0053 0,0053 0,0060 0,0051 0,0057 0,0047 0,0042 0,0050 0,0076 0,0057 0,00560,5 0,0033 0,0036 0,0036 0,0041 0,0035 0,0038 0,0032 0,0028 0,0034 0,0051 0,0039 0,00380,6 0,0024 0,0026 0,0026 0,0029 0,0025 0,0027 0,0023 0,0020 0,0024 0,0037 0,0028 0,00270,7 0,0018 0,0019 0,0019 0,0022 0,0019 0,0021 0,0017 0,0015 0,0018 0,0028 0,0021 0,00200,8 0,0014 0,0015 0,0015 0,0017 0,0015 0,0016 0,0013 0,0012 0,0014 0,0022 0,0016 0,00160,9 0,0011 0,0012 0,0012 0,0014 0,0012 0,0013 0,0011 0,0009 0,0011 0,0017 2,3521 0,0013
1 0,0009 0,0010 0,0010 0,0011 0,0010 0,0011 0,0009 0,0008 0,0009 0,0014 0,0011 0,00101,1 0,0007 0,0008 0,0008 0,0009 0,0008 0,0009 0,0007 0,0006 0,0008 0,0012 0,0009 0,00091,2 0,0006 0,0007 0,0007 0,0008 0,0006 0,0007 0,0006 0,0005 0,0006 0,0010 0,0007 0,00071,3 0,0005 0,0006 0,0006 0,0006 0,0005 0,0006 0,0005 0,0004 0,0005 0,0008 0,0006 0,00061,4 0,0004 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0004 0,0004 0,0005 0,0007 0,0005 0,00051,5 0,0004 0,0004 0,0004 0,0005 0,0004 0,0004 0,0004 0,0003 0,0004 0,0006 0,0005 0,0004
FUENTES MÓVILES DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO2
ESTABILIDAD B
Ener Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Oct Nov Dic X
Km CO2 (µg/m3), 0,02 13,35 14,42 14,31 16,35 13,89 15,29 12,68 11,275 13,49 20,64 15,54 15,230,05 11,53 12,46 12,36 14,13 12,00 13,21 10,95 9,743 11,66 17,84 13,43 13,160,1 5,516 5,959 5,913 6,758 5,739 6,320 5,239 4,660 5,575 8,531 6,424 6,2950,2 2,985 3,225 3,200 3,658 3,106 3,421 2,835 2,522 3,017 4,617 3,477 3,4070,3 1,996 2,156 2,139 2,445 2,077 2,287 1,895 1,686 2,017 3,086 2,324 2,2770,4 1,480 1,598 1,586 1,813 1,540 1,696 1,405 1,250 1,496 2,288 1,723 1,6890,5 1,167 1,260 1,251 1,429 1,214 1,337 1,108 0,986 1,179 1,804 1,359 1,3310,6 0,958 1,035 1,027 1,173 0,997 1,097 0,910 0,809 0,968 1,481 1,115 1,0930,7 0,809 0,874 0,867 0,991 0,842 0,927 0,769 0,684 0,818 1,251 0,942 0,9230,8 0,699 0,755 0,749 0,856 0,727 0,800 0,663 0,590 0,706 1,080 0,814 0,7970,9 0,613 0,662 0,657 0,751 0,638 0,702 0,582 0,518 0,620 0,948 0,714 0,700
1 0,545 0,589 0,585 0,668 0,567 0,625 0,518 0,461 0,551 0,843 0,635 0,6221,1 0,491 0,530 0,526 0,601 0,511 0,562 0,466 0,415 0,496 0,759 0,571 0,5601,2 0,447 0,482 0,479 0,547 0,465 0,512 0,424 0,377 0,451 0,691 0,520 0,5101,3 0,410 0,442 0,439 0,502 0,426 0,469 0,389 0,346 0,414 0,633 0,477 0,4671,4 0,378 0,408 0,405 0,463 0,393 0,433 0,359 0,319 0,382 0,585 0,440 0,4311,5 0,351 0,379 0,376 0,430 0,365 0,402 0,333 0,296 0,354 0,542 0,408 0,400
FUENTES MÓVILES DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO
ESTABILIDAD B
Ener Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Oct Nov Dic X Km CO (µg/m3), 0,02 0,909 0,982 0,974 1,113 0,946 1,041 0,863 0,768 0,919 1,406 1,058 1,0370,05 0,785 0,848 0,842 0,962 0,817 0,900 0,746 0,663 0,794 1,214 0,915 0,8960,1 0,376 0,406 0,403 0,460 0,391 0,430 0,357 0,317 0,380 0,581 0,437 0,4290,2 0,203 0,220 0,218 0,249 0,212 0,233 0,193 0,172 0,205 0,314 0,237 0,2320,3 0,136 0,147 0,146 0,167 0,141 0,156 0,129 0,115 0,137 0,210 0,158 0,1550,4 0,101 0,109 0,108 0,123 0,105 0,115 0,096 0,085 0,102 0,156 0,117 0,1150,5 0,079 0,086 0,085 0,097 0,083 0,091 0,075 0,067 0,080 0,123 0,093 0,0910,6 0,065 0,070 0,070 0,080 0,068 0,075 0,062 0,055 0,066 0,101 0,076 0,0740,7 0,055 0,060 0,059 0,068 0,057 0,063 0,052 0,047 0,056 0,085 0,064 0,0630,8 0,048 0,051 0,051 0,058 0,049 0,055 0,045 0,040 0,048 0,074 0,055 0,0540,9 0,042 0,045 0,045 0,051 0,043 0,048 0,040 0,035 0,042 0,065 0,049 0,048
1 0,037 0,040 0,040 0,045 0,039 0,043 0,035 0,031 0,038 0,057 0,043 0,0421,1 0,033 0,036 0,036 0,041 0,035 0,038 0,032 0,028 0,034 0,052 0,039 0,0381,2 0,030 0,033 0,033 0,037 0,032 0,035 0,029 0,026 0,031 0,047 0,035 0,0351,3 0,028 0,030 0,030 0,034 0,029 0,032 0,026 0,024 0,028 0,043 0,032 0,0321,4 0,026 0,028 0,028 0,032 0,027 0,029 0,024 0,022 0,026 0,040 0,030 0,0291,5 0,024 0,026 0,026 0,029 0,025 0,027 0,023 0,020 0,024 0,037 0,028 0,027
FUENTES MÓVILES
DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE HC ESTABILIDAD B
Ener Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Oct Nov Dic X Km HC (µg/m3), 0,02 0,092 0,099 0,099 0,113 0,096 0,105 0,087 0,078 0,093 0,142 0,107 0,1050,05 0,079 0,086 0,085 0,097 0,083 0,091 0,075 0,067 0,080 0,123 0,093 0,0910,1 0,038 0,041 0,041 0,047 0,040 0,044 0,036 0,032 0,038 0,059 0,044 0,0430,2 0,021 0,022 0,022 0,025 0,021 0,024 0,020 0,017 0,021 0,032 0,024 0,0230,3 0,014 0,015 0,015 0,017 0,014 0,016 0,013 0,012 0,014 0,021 0,016 0,0160,4 0,010 0,011 0,011 0,012 0,011 0,012 0,010 0,009 0,010 0,016 0,012 0,0120,5 0,008 0,009 0,009 0,010 0,008 0,009 0,008 0,007 0,008 0,012 0,009 0,0090,6 0,007 0,007 0,007 0,008 0,007 0,008 0,006 0,006 0,007 0,010 0,008 0,0080,7 0,006 0,006 0,006 0,007 0,006 0,006 0,005 0,005 0,006 0,009 0,006 0,0060,8 0,005 0,005 0,005 0,006 0,005 0,006 0,005 0,004 0,005 0,007 0,006 0,0050,9 0,004 0,005 0,005 0,005 0,004 0,005 0,004 0,004 0,004 0,007 8,868 0,005
1 0,004 0,004 0,004 0,005 0,004 0,004 0,004 0,003 0,004 0,006 0,004 0,0041,1 0,003 0,004 0,004 0,004 0,004 0,004 0,003 0,003 0,003 0,005 0,004 0,0041,2 0,003 0,003 0,003 0,004 0,003 0,004 0,003 0,003 0,003 0,005 0,004 0,0041,3 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,002 0,003 0,004 0,003 0,0031,4 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,002 0,002 0,003 0,004 0,003 0,0031,5 0,002 0,003 0,003 0,003 0,003 0,003 0,002 0,002 0,002 0,004 0,003 0,003
FUENTES MÓVILES DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO2
ESTABILIDAD C
Ener Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Oct Nov Dic X Km CO2 (µg/m3), 0,02 34,68 37,46 37,16 42,49 36,08 39,74 32,93 29,30 35,05 53,63 40,39 39,570,05 23,97 25,89 25,70 29,37 24,94 27,46 22,76 20,25 24,23 37,07 27,92 27,350,1 8,004 8,646 8,580 9,806 8,328 9,171 7,601 6,762 8,090 12,38 9,322 9,1340,2 4,257 4,598 4,563 5,215 4,429 4,877 4,043 3,596 4,302 6,583 4,957 4,8580,3 2,942 3,178 3,154 3,604 3,061 3,371 2,794 2,485 2,974 4,550 3,426 3,3570,4 2,264 2,445 2,427 2,773 2,355 2,594 2,150 1,912 2,288 3,501 2,636 2,5830,5 1,847 1,995 1,980 2,263 1,922 2,117 1,754 1,561 1,867 2,857 2,151 2,1080,6 1,565 1,690 1,677 1,917 1,628 1,793 1,486 1,322 1,581 2,420 1,822 1,7850,7 1,360 1,469 1,458 1,666 1,415 1,558 1,291 1,149 1,374 2,103 1,583 1,5520,8 1,204 1,300 1,291 1,475 1,253 1,379 1,143 1,017 1,217 1,862 1,402 1,3740,9 1,081 1,168 1,159 1,325 1,125 1,239 1,027 0,914 1,093 1,672 1,259 1,234
1 0,982 1,061 1,053 1,204 1,022 1,126 0,933 0,830 0,993 1,519 1,144 1,1211,1 0,901 0,973 0,966 1,104 0,937 1,032 0,855 0,761 0,910 1,393 1,049 1,0281,2 0,832 0,899 0,892 1,019 0,866 0,953 0,790 0,703 0,841 1,287 0,969 0,9501,3 0,774 0,836 0,829 0,948 0,805 0,886 0,735 0,654 0,782 1,196 0,901 0,8831,4 0,723 0,781 0,775 0,886 0,752 0,828 0,687 0,611 0,731 1,118 0,842 0,8251,5 0,679 0,733 0,728 0,832 0,707 0,778 0,645 0,574 0,686 1,050 0,791 0,775
FUENTES MÓVILES DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO
ESTABILIDAD C
Ener Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Oct Nov Dic X Km CO (µg/m3), 0,02 2,362 2,551 2,532 2,893 2,457 2,706 2,243 1,995 2,387 3,652 2,750 2,6950,05 1,632 1,763 1,750 2,000 1,698 1,870 1,550 1,379 1,650 2,524 1,901 1,8630,1 0,545 0,589 0,584 0,668 0,567 0,625 0,518 0,460 0,551 0,843 0,635 0,6220,2 0,290 0,313 0,311 0,355 0,302 0,332 0,275 0,245 0,293 0,448 0,338 0,3310,3 0,200 0,216 0,215 0,245 0,208 0,230 0,190 0,169 0,202 0,310 0,233 0,2290,4 0,154 0,167 0,165 0,189 0,160 0,177 0,146 0,130 0,156 0,238 0,180 0,1760,5 0,126 0,136 0,135 0,154 0,131 0,144 0,119 0,106 0,127 0,195 0,147 0,1440,6 0,107 0,115 0,114 0,131 0,111 0,122 0,101 0,090 0,108 0,165 0,124 0,1220,7 0,093 0,100 0,099 0,113 0,096 0,106 0,088 0,078 0,094 0,143 0,108 0,1060,8 0,082 0,089 0,088 0,100 0,085 0,094 0,078 0,069 0,083 0,127 0,095 0,0940,9 0,074 0,080 0,079 0,090 0,077 0,084 0,070 0,062 0,074 0,114 0,086 0,084
1 0,067 0,072 0,072 0,082 0,070 0,077 0,064 0,057 0,068 0,103 0,078 0,0761,1 0,061 0,066 0,066 0,075 0,064 0,070 0,058 0,052 0,062 0,095 0,071 0,0701,2 0,057 0,061 0,061 0,069 0,059 0,065 0,054 0,048 0,057 0,088 0,066 0,0651,3 0,053 0,057 0,056 0,065 0,055 0,060 0,050 0,045 0,053 0,081 0,061 0,0601,4 0,049 0,053 0,053 0,060 0,051 0,056 0,047 0,042 0,050 0,076 0,057 0,0561,5 0,046 0,050 0,050 0,057 0,048 0,053 0,044 0,039 0,047 0,072 0,054 0,053
FUENTES MÓVILES DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE HC
ESTABILIDAD C
Ener Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Oct Nov Dic X Km HC (µg/m3), 0,020,239 0,258 0,256 0,293 0,249 0,274 0,227 0,202 0,241 0,369 0,278 0,273 0,050,165 0,178 0,177 0,202 0,172 0,189 0,157 0,139 0,167 0,255 0,192 0,188 0,10,055 0,060 0,059 0,068 0,057 0,063 0,052 0,047 0,056 0,085 0,064 0,063 0,20,029 0,032 0,031 0,036 0,031 0,034 0,028 0,025 0,030 0,045 0,034 0,033 0,30,020 0,022 0,022 0,025 0,021 0,023 0,019 0,017 0,020 0,031 0,024 0,023 0,40,016 0,017 0,017 0,019 0,016 0,018 0,015 0,013 0,016 0,024 0,018 0,018 0,50,013 0,014 0,014 0,016 0,013 0,015 0,012 0,011 0,013 0,020 0,015 0,015 0,60,011 0,012 0,012 0,013 0,011 0,012 0,010 0,009 0,011 0,017 0,013 0,012 0,70,009 0,010 0,010 0,011 0,010 0,011 0,009 0,008 0,009 0,014 0,011 0,011 0,80,008 0,009 0,009 0,010 0,009 0,010 0,008 0,007 0,008 0,013 0,010 0,009 0,90,007 0,008 0,008 0,009 0,008 0,009 0,007 0,006 0,008 0,012 0,009 0,009
10,007 0,007 0,007 0,008 0,007 0,008 0,006 0,006 0,007 0,010 0,008 0,008 1,10,006 0,007 0,007 0,008 0,006 0,007 0,006 0,005 0,006 0,010 0,007 0,007 1,20,006 0,006 0,006 0,007 0,006 0,007 0,005 0,005 0,006 0,009 0,007 0,007 1,30,005 0,006 0,006 0,007 0,006 0,006 0,005 0,005 0,005 0,008 0,006 0,006 1,40,005 0,005 0,005 0,006 0,005 0,006 0,005 0,004 0,005 0,008 0,006 0,006 1,50,005 0,005 0,005 0,006 0,005 0,005 0,004 0,004 0,005 0,007 0,005 0,005
FUENTES MÓVILES DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO2
ESTABILIDAD D
Ener Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Oct Nov Dic X Km CO2 (µg/m3), 0,02 242,54 261,97 260,00 297,14 252,35 277,90 230,34 204,90 245,14 375,08 282,47 276,780,05 65,680 70,944 70,406 80,465 68,336 75,252 62,374 55,484 66,383 101,50 76,491 74,9490,1 13,161 14,216 14,108 16,123 13,693 15,079 12,498 11,118 13,302 20,353 15,327 15,0180,2 6,939 7,495 7,438 8,501 7,220 7,950 6,590 5,862 7,013 10,731 8,081 7,9180,3 4,925 5,320 5,279 6,033 5,124 5,643 4,677 4,160 4,978 7,616 5,735 5,6200,4 3,895 4,207 4,176 4,772 4,053 4,463 3,699 3,291 3,937 6,024 4,536 4,4450,5 3,260 3,521 3,494 3,993 3,391 3,735 3,096 2,754 3,295 5,041 3,796 3,7200,6 2,824 3,050 3,027 3,459 2,938 3,235 2,682 2,385 2,854 4,367 3,288 3,2220,7 2,504 2,705 2,684 3,068 2,605 2,869 2,378 2,115 2,531 3,872 2,916 2,8570,8 2,258 2,439 2,421 2,766 2,349 2,587 2,144 1,908 2,282 3,492 2,630 2,5770,9 2,062 2,228 2,211 2,527 2,146 2,363 1,959 1,742 2,085 3,189 2,402 2,353
1 1,903 2,055 2,039 2,331 1,979 2,180 1,807 1,607 1,923 2,942 2,216 2,1711,1 1,776 1,918 1,904 2,176 1,848 2,035 1,687 1,500 1,795 2,747 2,068 2,0271,2 1,670 1,804 1,790 2,046 1,737 1,913 1,586 1,411 1,688 2,582 1,945 1,9061,3 1,579 1,706 1,693 1,935 1,643 1,809 1,500 1,334 1,596 2,442 1,839 1,8021,4 1,501 1,621 1,609 1,838 1,561 1,719 1,425 1,268 1,517 2,321 1,748 1,7121,5 1,432 1,547 1,535 1,754 1,490 1,641 1,360 1,210 1,447 2,214 1,668 1,634
FUENTES MÓVILES DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE CO
ESTABILIDAD D
Ener Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Oct Nov Dic X Km CO (µg/m3), 0,02 16,52 17,84 17,71 20,24 17,185 18,92 15,69 13,953 16,69 25,54 19,24 18,850,05 1,959 2,116 2,100 2,400 2,038 2,244 1,860 1,655 1,980 3,029 2,281 2,2350,1 0,896 0,968 0,961 1,098 0,932 1,027 0,851 0,757 0,906 1,386 1,044 1,0230,2 0,473 0,510 0,507 0,579 0,492 0,541 0,449 0,399 0,478 0,731 0,550 0,5390,3 0,335 0,362 0,359 0,411 0,349 0,384 0,318 0,283 0,339 0,519 0,391 0,3830,4 0,265 0,287 0,284 0,325 0,276 0,304 0,252 0,224 0,268 0,410 0,309 0,3030,5 0,222 0,240 0,238 0,272 0,231 0,254 0,211 0,188 0,224 0,343 0,259 0,2530,6 0,192 0,208 0,206 0,236 0,200 0,220 0,183 0,162 0,194 0,297 0,224 0,2190,7 0,171 0,184 0,183 0,209 0,177 0,195 0,162 0,144 0,172 0,264 0,199 0,1950,8 0,154 0,166 0,165 0,188 0,160 0,176 0,146 0,130 0,155 0,238 0,179 0,1750,9 0,140 0,152 0,151 0,172 0,146 0,161 0,133 0,119 0,142 0,217 0,164 0,160
1 0,130 0,140 0,139 0,159 0,135 0,148 0,123 0,109 0,131 0,200 0,151 0,1481,1 0,121 0,131 0,130 0,148 0,126 0,139 0,115 0,102 0,122 0,187 0,141 0,1381,2 0,114 0,123 0,122 0,139 0,118 0,130 0,108 0,096 0,115 0,176 0,132 0,1301,3 0,108 0,116 0,115 0,132 0,112 0,123 0,102 0,091 0,109 0,166 0,125 0,1231,4 0,102 0,110 0,110 0,125 0,106 0,117 0,097 0,086 0,103 0,158 0,119 0,1171,5 0,098 0,105 0,105 0,119 0,101 0,112 0,093 0,082 0,099 0,151 0,114 0,111
FUENTES MÓVILES
DISPERSIÓN DE LA CONCENTRACIÓN DE HC ESTABILIDAD D
Ener Feb Marzo Abril Mayo Junio Julio Agost Sept Oct Nov Dic X Km HC (µg/m3), 0,021,671 1,805 1,791 2,047 1,738 1,914 1,587 1,412 1,689 2,584 1,946 1,907 0,050,452 0,489 0,485 0,554 0,471 0,518 0,430 0,382 0,457 0,700 0,527 0,516 0,10,091 0,098 0,097 0,111 0,094 0,104 0,086 0,077 0,092 0,140 0,106 0,103 0,20,048 0,052 0,051 0,059 0,050 0,055 0,045 0,040 0,048 0,074 0,056 0,055 0,30,034 0,037 0,036 0,042 0,035 0,039 0,032 0,029 0,034 0,052 0,040 0,039 0,40,027 0,029 0,029 0,033 0,028 0,031 0,025 0,023 0,027 0,041 0,031 0,031 0,50,022 0,024 0,024 0,028 0,023 0,026 0,021 0,019 0,023 0,035 0,026 0,026 0,60,019 0,021 0,021 0,024 0,020 0,022 0,018 0,016 0,020 0,030 0,023 0,022 0,70,017 0,019 0,018 0,021 0,018 0,020 0,016 0,015 0,017 0,027 0,020 0,020 0,80,016 0,017 0,017 0,019 0,016 0,018 0,015 0,013 0,016 0,024 0,018 0,018 0,90,014 0,015 0,015 0,017 0,015 0,016 0,013 0,012 0,014 0,022 0,017 0,016
10,013 0,014 0,014 0,016 0,014 0,015 0,012 0,011 0,013 0,020 0,015 0,015 1,10,012 0,013 0,013 0,015 0,013 0,014 0,012 0,010 0,012 0,019 0,014 0,014 1,20,012 0,012 0,012 0,014 0,012 0,013 0,011 0,010 0,012 0,018 0,013 0,013 1,30,011 0,012 0,012 0,013 0,011 0,012 0,010 0,009 0,011 0,017 0,013 0,012 1,40,010 0,011 0,011 0,013 0,011 0,012 0,010 0,009 0,010 0,016 0,012 0,012 1,50,010 0,011 0,011 0,012 0,010 0,011 0,009 0,008 0,010 0,015 0,011 0,011
GLOSARIO
Barlovento: Dirección o lugar de donde provienen o soplan los vientos
CO: Monóxido de carbono.
CO2: Dióxido de carbono.
Diesel o ACPM: Aceite combustible para motor.
Estabilidad atmosférica: Condiciones atmosféricas (temperatura,
velocidad del viento, grado de nubosidad, precipitación, brillo solar, etc)
que presenta un lugar determinado.
Hidrocarburo: Compuesto cuyas moléculas contienen carbono e
hidrógeno.
NO2: Dióxido de nitrógeno.
NOx: Óxidos de nitrógeno
O3: Ozono troposférico.
PM10: Partículas respirables con diámetro inferior a diez micras.
Radiación solar: Energía radiante producida en el Sol como resultado de
reacciones nucleares de fusión y que llega a la Tierra a través del espacio
en cuantos de energía llamados fotones que interactúan con la atmósfera y
la superficie terrestre.
Rosa de vientos: Esquema o representación gráfica de las direcciones
predominantes del viento en un lugar.
SO2: Dióxido de azufre.
Sotavento: Dirección o lugar hacia donde se dirigen los vientos.
TSP: Partículas suspendidas totales.
