Angie Farfan Gonzalez
angief.15@hotmail.com
Universidad Popular del Cesar
Docente. Jose Luis Rodriguez.
1. LINEA BASE
1.1. GENERALIDADES DE CIÉNAGA, MAGDALENA
Municipio colombiano Localizado a orillas del mar Caribe en el extremo nororiental de la Ciénaga Grande de Santa Marta. La población se encuentra a una altitud de 3 msnm y la temperatura tiene un promedio de 34 °C. Dista 35 km de la ciudad de Santa Marta y 60 km de la ciudad de Barranquilla. La localidad fue catequizada (mas no fundada puesto que ya existía) por Fray Tomás Ortiz en 1538 y ha tenido diferentes nombres, como el de Aldea Grande y San Juan Bautista de Córdoba. En 1715 fue reorganizado el poblado por Fernando Mier y Guerra, alcanzando la categoría de municipio en 1867.
1.2. ACTIVIDADES ECONOMICAS
La actividad económica predominante fue, durante mucho tiempo, el monocultivo del banano que ahora ha dado paso a una gran diversidad de productos agrícolas y a la ganadería. En el municipio se han incorporado industrias satélites a las empresas carboníferas como agencias marítimas, tornos y centrales logísticas. En este municipio ocurrió la trágica Masacre de las Bananeras.
1.3. CLIMA
En el Departamento del Magdalena se identifican tres rangos de temperatura, de acuerdo a las condiciones de altitud: la zona litoral, que presenta temperaturas medias superiores a los 28°C; La zona central donde la temperatura varía entre los 28°C a 24°C; y la zona de influencia de la Sierra Nevada de Santa Marta donde la temperatura disminuye por efectos de la altitud (CORPAMAG, 2013).
El municipio por su topografía variada presenta diversidad de climas. La confluencia de la Sierra Nevada y el Mar Caribe imprime un sello climático muy particular al municipio que oscila desde la llanura aluvial hasta las altas cumbres en la Sierra Nevada de Santa Marta (S.N.S.M.). La relativa diversidad climática y la variación altitudinal en el municipio explican la variedad de ecosistemas. En el territorio municipal tienen cabida zonas de vida o formaciones vegetales de tierras bajas y de montaña, cuyos rasgos fisonómicos y morfológicos, están asociados a las condiciones climáticas y edáficas.
1.3.1. Tipos de clima
Clima Bsh “W”. Clima de estepas muy caliente, ocupa una buena parte del municipio, especialmente típico de las formaciones costeras y lagunares.
Clima Aw”. Clima tropical lluvioso y tipo tropical húmedo y seco, ocupa una gran parte baja de la Zona Bananera.
Clima Am. Clima húmedo con lluvias durante todo el año, ocupa la franja noreste y sureste de la Sierra Nevada.
Clima (G)fn. Clima húmedo de tierras frías y páramo bajo con bosques de nieblas. Ocupa un área de la Sierra Nevada, parte altas de las cuencas de los ríos Frío, Sevilla y Tucurinca.
⦁ Temperatura. Los valores de temperatura promedio en el municipio están determinados por la altitud, de manera que se presentan seis pisos térmicos, descritos así:
La temperatura promedio del municipio de acuerdo a datos del IDEAM (estación “La Ye”) es de 28°C, la cual presenta poca variación durante el año. En la parte montañosa la temperatura varía 0.6ºC por cada 100 metros de altura sobre el nivel del mar (Eslava, J. 1992). Para la cuenca del río Córdoba esta variación es de 0.67º por cada cien metros de altura. Igualmente la temperatura en esta parte del municipio varía muy poco, fluctuando entre 21.6 y 22.9º C para el nivel de los 500 metros. La temperatura promedio en San Pedro y Palmor, al sur oriente del municipio en el macizo montañoso, es de 25º C.. Para estos mismos corregimientos la precipitación media anual es de 2597 mm, con valores más altos en los meses de mayo y noviembre. En la los corregimientos de la sierra se presentan dos épocas máximas de lluvias (mayo y octubre), siendo mayor está ultima, alternadas con dos períodos secos. Durante el primer trimestre del año es común el déficit de agua.
1.4. BOSQUES
La confluencia del sistema montañoso de la Sierra Nevada de Santa Marta, el mar Caribe y los sistemas fluviales del río Magdalena, le confieren al Departamento del Magdalena una diversidad de ecosistemas terrestres y marino-costeros. En relación con los ecosistemas terrestres, se identifican tres grandes biomas: Bosque seco tropical, que ocupa el 48.3% del territorio continental (13.096.95 km2); bosque húmedo tropical, que ocupa el 51.1% del territorio (13.869 km2); y bosque de desierto tropical, que ocupa el 0.5% del territorio (145.60 km2) (CORPAMAG, 2013). En el municipio la vegetación nativa se clasifica dentro del sistema de Holdridge17, como perteneciente a la formación vegetal de Bosque Seco Tropical18, que se da en alturas de 0 a 1000 m sobre el nivel del mar, y presenta temperaturas mínimas de 24°C.
1.5. VIENTOS Y BRILLO SOLAR
El comportamiento de los vientos, dominados por la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT), provoca grandes movimientos ascendentes que producen abundante nubosidad. La distribución temporal de la velocidad del viento presenta para el municipio un promedio diario de 1.1. a 0.9 m/seg, para las estaciones de San Lorenzo y la Ye. Valor que se incrementa a 1.4 m/seg a partir de los 2.200 m.s.n.m (IDEAM..). El número de horas de brillo solar está influenciado por la precipitación a lo largo del año y por el sistema orográfico. Para el municipio de Ciénaga se ha estimado en horas año de 2.424. En la zona montañosa del municipio (Cuenca alta ríos Córdoba y río Frío) la luminosidad es menor. Para la parte alta de la cuenca del río Córdoba ha sido estimada en 1127 horas año (IDEAM), en el cuadro 2. se relacionan los parámetros de temperatura promedio, precipitación y brillo solar en el municipio.
1.6. EROSION
En la zona montañosa SNSM en jurisdicción del municipio de Ciénaga se han identificado sectores con erosión moderada y fuerte, principalmente, como consecuencia de la intensa deforestación y el mal uso del suelo, lo cual causa la pérdida de la capa vegetal y los compuestos químicos necesarios para el mantenimiento de cultivos, disminuyendo así la capacidad productora de estos suelos y por ende la principal actividad económica en esta región, la agricultura. El uso de tecnologías inadecuadas y de la persistencia de viejas prácticas culturales, sobre todo en la parte quebrada del territorio local, explican severos procesos erosivos y el empobrecimiento de suelos en pisos no aptos para el desarrollo de actividades como la ganadería extensiva semisalvaje. En la parte plana, el manejo inapropiado de los desechos agroindustriales, contribuyen a la contaminación de las fuentes de agua y al empobrecimiento de suelos. La economía de cultivos ilícitos, a partir de las partes medias de las cuencas de los ríos, a más de sustituir cultivos lícitos de pequeña escala, ha sido y es responsable de la destrucción de importantes zonas de bosques. La lucha contra los cultivos ilícitos, mediante el empleo de químicos altamente nocivos, a más de afectar las fuentes de agua, ha tenido consecuencias lamentables para la fauna y la vida humana.
2. ESTACIONES DE MONITOREO EXISTENTES IDENTIFICADAS
Tres estaciones automáticas de monitoreo del aire y de las condiciones meteorológicas, las cuales fueron instaladas en tres puntos de la jurisdicción del Magdalena, en el marco del convenio de Cooperación Internacional entre el Ministerio del Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible, Corpamag y el Gobierno de Corea del Sur, denominado, “Fortalecimiento de los Sistemas de Vigilancia de la Calidad del Aire y de las Capacidades Técnicas e Institucionales para la Gestión Integral de la Calidad del Aire en Colombia”.
La estación pertinente al lugar escogido se encuentra ubicada en el Colegio San Juan del Córdoba en el municipio de Ciénaga. El convenio establece que la estación automática, para la medición en tiempo real de contaminantes del aire y de las condiciones meteorológicas, estarán a cargo de Corpamag. La información generada podrá ser consultada en cualquier parte del mundo, a través de una página web que el Gobierno Nacional desarrollará para tal fin y será utilizada por el IDEAM para la elaboración del informe del Estado de los Recursos Naturales.
⦁ Otros Municipios De Magdalena Con Las Estaciones De Monitoreo
Dentro de la jurisdicción de la Corporación Autónoma Regional del Magdalena (Corpamag) opera una red de calidad del aire que cuenta con doce (12) estaciones de monitoreo manual, que funcionan desde 1999 y registran concentraciones de PM10 y PST (ver Tabla 2.27). La necesidad de la creación de esta red surgió a partir de las actividades de transporte de carbón en la zona y la operación del puerto de Santa Marta.
⦁ Estado y Cambio en la Calidad del Aire
⦁Partículas Suspendidas Totales – PST
Las concentraciones de PST son medidas por 12 estaciones de monitoreo, de las cuales 7 han registrado concentraciones por encima de los niveles máximos permisibles anuales y 5 por encima de los de 24 horas. En la Figura 2.93 se observa que históricamente el promedio anual más alto lo registra la estación Carbogranales (Carbo), siendo importante resaltar los promedios medidos para el 2006 (157 μg/m³).
Las estaciones Ciénaga y La Lucha presentan constantemente en los 8 años de medición promedios anuales por encima del nivel máximo permisible, de acuerdo con la Resolución 601 de 2006 del MAVDT, a diferencia de las estaciones Don Jaca, Alcatraces, Parare y Batallón que han registrado históricamente promedios anuales por debajo del nivel permisible.
Las estaciones Aeropuerto (Aero) y Carbogranales (Carbo) registraron concentraciones similares para los años 1999 al 2004, mientras que en los años 2005 y 2006 se presentó un incremento considerable de los promedios anuales registrados.
Las concentraciones de 24 horas en las estaciones de Corpamag no superan el nivel máximo permisible para PST como se observa en la Figura 2.94; sin embargo, es importante resaltar que la mediana de las concentraciones muestran un aumento año tras año, registrando la mediana más alta en el 2006 cercana a los 100 μg/m³.
⦁ Material Particulado Menor a 10 Micras - PM10
Las mediciones PM10 registradas en las tres (3) estaciones que miden dicho contaminante no sobrepasan los niveles máximos permisibles de 24 horas, ni anuales. En la Figura 2.95 se observa que el promedio más alto lo registra la estación Carbogranales (Carbo) para el año 2006 (69 μg/m³), estando muy cerca del nivel máximo permisible anual. En las estaciones Alcatraces (Alca) y Batallón se observa que las concentraciones van en aumento a partir del año 2004, las dos (2) registran su promedio más alto en el año 2006.
En relación con las concentraciones de 24 horas de PM10 registradas por la red, estas no superan el nivel máximo permisible (150 μg/m³). Las concentraciones medianas para todos los años se han mantenido constantes, con los valores más altos en los años 2002 y 2006 (Ver Figura 2.96).
En Ciénaga no solo se encuentra el puerto de Drummond sino el de CNR - antiguo Vale. Además, se está construyendo Puerto Nuevo, a donde se trasladará Prodeco, hoy localizado detrás del aeropuerto de Santa Marta. "Yo respeto las reclamaciones de las autoridades de Santa Marta, pero en el tema de la contaminación de los puertos (Drummond, CNR y ahora Puerto Nuevo) deben indemnizar a Ciénaga. A nosotros nos están enviando todo el carbón y, obviamente, tenemos que recibir las indemnizaciones en el caso que se den", dijo Tete.
Según el mandatario, el vertimiento de carbón al mar por la Drummond el pasado 13 de enero frente a las costas de Ciénaga corrobora el gran daño ambiental que han causado estos puertos a su municipio. "El problema de contaminación no es ahora por este vertimiento de carbón al mar sino desde que estos puertos están funcionando en nuestro territorio. Cuando las grúas que cargan los buques alzan carbón siempre está cayendo y vamos a tener mucho carbón en el lecho marino mientras esté funcionando el cargue con barcazas", señaló Tete.
Pero la contaminación con el polvillo de carbón, según él, no solo afecta el mar y las playas, que hoy están negras, sino los cultivos de pan coger en el corregimiento de Cordobita y la salud de los residentes en las zonas aledañas a los puertos que padecen de enfermedades respiratorias. "Hoy nos estamos convirtiendo en uno de los municipios más contaminados de la costa Caribe, junto con la Jagua de Ibírico (Cesar), por la emisión del polvillo de carbón", dijo el mandatario cienaguero.
Aunque en los últimos años, Ciénaga ha recibido cerca de 400.000 millones de pesos en regalías como contraprestación por los puertos carboneros, estos recursos, según Tete, han caído en manos de políticos corruptos que los usan para su beneficio personal y la inversión no se ve reflejada en el desarrollo del municipio.
2.1. SISTEMA DE VIGILANCIA DE LA CALIDAD DEL AIRE -SVCA- DEL DEPARTAMENTO DEL MAGDALENA
Dado que el aire se inhala involuntariamente, su contaminación es un problema crítico para la salud. Como en otros aspectos de la vida diaria, el aire también adquiere importancia debido al ensuciamiento producido por los contaminantes en su deposición. Esto hace que su vigilancia y evaluación sea de fundamental importancia tanto para las autoridades ambiéntales como para los posibles agentes contaminadores y la comunidad en general.
El Decreto 948 de 1995, del Ministerio del Medio Ambiente, define contaminación como “el fenómeno de acumulación o de concentración de contaminantes en el aire” y a su vez define a los contaminantes como: “fenómenos físicos, o sustancias, o elementos en estado sólido, líquido o gaseoso, causante de efectos adversos en el medio ambiente, los recursos naturales renovables y la salud humana que, solos o en combinación, o como productos de reacción, se emiten al aire como resultado de actividades humanas, de causas naturales o de una combinación de estas”.
Desde una perspectiva técnica, se considera contaminante del aire cualquier sustancia presente, que por su concentración pueda tornar este aire inadecuado, nocivo u ofensivo a la salud, alterar el bienestar público, dañar los materiales, afectar la fauna y la flora o perjudicar la seguridad, el uso y el goce de las propiedades y las actividades normales de la comunidad.
En la zona costera del Departamento del Magdalena entre Santa Marta y Ciénaga, operan tres (3) terminales para exportación de Carbón que en conjunto movilizan aproximadamente unos 10 millones de toneladas anuales, además de otras fuentes como el corredor vial que soporta un trafico aproximado de 5.000 vehículos diarios, fabricas de aceite comestible, molinería de trigo, trituradoras de piedra, plantas de concreto y otras, que también contribuyen de alguna manera a la generación de polvo ambiental, superponiéndose con otras actividades o usos del suelo, como son: el turismo, residencial y la recreación en general, generando conflictos que en muchas ocasiones han dado origen a querellas, irreconciliables que con frecuencia apelan al enfoque judicial que implica la intervención de los juzgados.
3. ANTECEDENTES
El Sistema de Vigilancia de la Calidad del Aire - SVCA de la Corporación Autónoma Regional del Magdalena, Corpamag, empezó a operar el 8 de marzo de 1999, con la firma del convenio entre Sociedad Portuaria de Santa Marta, Carboandes, Prodeco y Drummond, y el aval del en su época Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, MAVDT y Corpamag, asumiendo esta última la responsabilidad técnica y operativa de la Red de Monitoreo.
Antes de la formalización del convenio, y debido a acción de tutela interpuesta por la comunidad afectada por las emisiones, por resolución, un fallo de tribunal exigió que la entidad encargada del control y la vigilancia de la Red asumiera directamente el monitoreo, quedando esto establecido en el fallo de la Corte Constitucional No. SU442 de septiembre 17 de 1997. Dicho fallo está en concordancia con las funciones establecidas a las Corporaciones Autónomas Regionales por la Ley 99 de 1993 en el artículo 31 numeral 12 que a la letra dice: “Ejercer las funciones de evaluación, control y seguimiento ambiental de los usos del agua, el suelo, el aire y los demás recursos naturales renovables, lo cual comprenderá el vertimiento, emisión o incorporación de sustancias o residuos líquidos o sólidos y gaseosos, a las aguas en cualquiera de sus formas, al aire o a los suelos...”
Inicialmente la Red de Monitoreo de la Calidad de Aire estableció como único objetivo suplir las deficiencias reales o supuestas de la red operada por los puertos, después de un año de operación, el objetivo fue superado ampliamente y se convirtió en una red de vigilancia y prevención, para lo cual se propone las siguientes metas:
⦁ Evaluar la calidad del aire a la luz de límites establecidos para proteger la salud y el bienestar de las personas.
⦁ Evaluar las tendencias y cambios en la calidad del aire debido a alteraciones en las emisiones de contaminantes.
⦁ Analizar el contenido de los filtros para evaluar cualitativa y cuantitativamente las fuentes de contaminación
INFRAESTRUCTURA DE LA RED
El Sistema de Vigilancia de la Calidad del Aire de Corpamag actualmente cuenta con 18 equipos de monitoreo instalados y operando, 9 para PST (material particulado suspendido total) y 7 para PM10 (material particulado menor a 10 micras), y dos estaciones meteorológicas. Los equipos de monitoreo de material particulado son muestreadores manuales de alto volumen con controlador de flujo volumétrico.
En 2011 y por intermedio del MAVDT, Corpamag adquirió tres equipos muestreadores de bajo volumen, semiautomáticos, secuenciales para la medición de material particulado de 2.5 micras (PM2.5) los cuales estarán instalados y operando en 2012, estos equipos son de gran importancia porque además de ser de última tecnología y de cumplimiento legal, son de mayor interés sanitario por el diámetro de partícula.
El Sistema de Vigilancia de la Calidad del Aire - SVCA de Corpamag está implementando actualmente el Protocolo de Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire expedido por el MAVDT, que es de obligatorio cumplimiento mediante Resolución 650 de 2010. En la actualidad Corpamag está en proceso de construcción de un laboratorio propio dentro de su sede, que cumpla con todos los requisitos para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración (NTC-ISO/IEC 17025:2005) el cual se espera sea acreditado por el IDEAM.
AREA DE COBERTURA
La Red de Monitoreo cubre el área de influencia de los puertos exportadores de carbón ubicados en la zona costera entre el distrito de Santa Marta y el municipio de Ciénaga. Los monitores están ubicados en predios de Invemar, Centro Ejecutivo, Cajamag, Club Santa Marta, Batallón, Molinos Santa Marta, Hotel Zuana, Aeropuerto Simón Bolivar, C.I. Prodeco, Don Jaca, Conjunto Residencial Los Alcatraces, Finca Papare y Costa Verde en Ciénaga.
PUBLICACION DE LA INFORMACION DEL MONITOREO Y SEGUIMIENTO
Los resultados de los muestreos son evaluados teniendo en cuenta la normatividad vigente (Resolución 601 de 2006 y Resolución 610 de 2010), expedida por el MAVDT y la información generada es enviada al Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, MADS, y a los puertos, los cuales la integran en los informes periódicos que deben presentar al MADS.
Los informes de Corpamag a su vez son publicados en la página Web www.corpamag.gov.co para consulta publica, y suministrados a cualquier usuario que los solicite personalmente, mediante oficio o vía correo electrónico, además es cargada en el Sistema Nacional de Información de Calidad del Aire – SISAIRE y publicado en el Portal de Datos Abiertos del Estado Colombiano.
¿Qué es el SISAIRE?
Es el Sistema de Información sobre Calidad del Aire para Colombia. A través de este sistema se gestiona la captura, almacenamiento, transferencia, procesamiento y consulta de información, así como también la generación de información unificada de las redes de calidad del aire del país.
El SISAIRE permite:
⦁ Recolectar información actualizada y analizada sobre calidad del aire, generada por los sistemas de Vigilancia de Calidad del Aire que son operados por las autoridades ambientales regionales y urbanas, con el propósito de garantizar la disponibilidad y la calidad de la información ambiental y su consulta por los usuarios del sistema.
⦁ Mantener la información al alcance de los ciudadanos y de las instituciones encargadas de la investigación en el tema ambiental.
⦁ Consultar el reporte diario de las mediciones de las Autoridades Ambientales Regionales y de Grandes Centros Urbanos de Colombia que cuentan con Sistemas de Vigilancia de la Calidad del Aire.
⦁ Analizar el consolidado histórico de estas mediciones.
⦁ Estudiar índices e indicadores (Índice Nacional de Calidad del Aire, Estados de Prevención, Alerta y Emergencia y Excedencias de las normas nacionales y regionales de calidad del aire)
⦁ Conocer toda la información relacionada con la calidad del aire en el país, su ubicación y el tipo de equipos utilizados para su reporte.
ESTACIONES DE MONITOREO DE CALIDAD DE AIRE ( MAS QUE TODO SE EVIDENCIAN EN SANTA MARTA PERO HAY UNA EN CIENAGA EN UN COLEGIO )
La Misión de la Agencia de Cooperación Internacional de Corea – KOICA-, hará entrega oficial a la Corporación Autónoma Regional del Magdalena – Corpamag-, de tres estaciones automáticas de monitoreo del aire y de las condiciones meteorológicas, las cuales fueron instaladas en tres puntos de la jurisdicción del Magdalena, en el marco del convenio de Cooperación Internacional entre el Ministerio del Medio Ambiente y Desarrollo Sostenible, Corpamag y el Gobierno de Corea del Sur, denominado, “Fortalecimiento de los Sistemas de Vigilancia de la Calidad del Aire y de las Capacidades Técnicas e Institucionales para la Gestión Integral de la Calidad del Aire en Colombia”.
Las estaciones fueron ubicadas en el Parque Nacional Natural Tayrona, sector de Neguanje, en la Universidad del Magdalena y en el Colegio San Juan del Córdoba en el municipio de Ciénaga, y entrarán en operación a partir de enero 2017.
El convenio establece que las tres estaciones automáticas, dos fijas y una móvil, para la medición en tiempo real de contaminantes del aire y de las condiciones meteorológicas, estarán a cargo de Corpamag. La información generada podrá ser consultada en cualquier parte del mundo, a través de una página web que el Gobierno Nacional desarrollará para tal fin y será utilizada por el IDEAM para la elaboración del informe del Estado de los Recursos Naturales.
Este convenio de Cooperación Internacional tiene un costo de 5 millones de dólares, de los cuales Corpamag recibió la suma de 1 millón 300 mil dólares, representados en equipos, capacitación y entrenamiento especializado del personal encargado.
La operación de estos sistemas, con transmisión de la información en tiempo real, es de gran utilidad para la toma de decisiones oportunas a nivel local y regional en los procesos de alerta temprana para casos de prevención, alerta o emergencia.
Corpamag, en ejercicio de sus funciones opera desde 1999, un Sistema de Vigilancia de la Calidad del Aire – SVCA, que mide las características del aire que se respira en la región para informarlo a la comunidad; y para ello cuenta con un laboratorio de calidad del aire en la ciudad de Santa Marta y 10 estaciones de monitoreo.
⦁ PLAN DE MONITOREO DEL AIRE EN EL MUNICIPIO DE CIENEGA MAGDALENA
El monitoreo de la calidad del aire se ha convertido en nuestros días en uno de los ejes tanto de regulaciones ambientales como de conciencia ambiental.
El monitoreo de calidad de aire tiene dos características principales: Los equipos requeridos tienen que tener un método de referencia de medición y por otro lado los tiempos de medición son continuos y de gran magnitud.
Las estaciones de monitoreo para la calidad de aire involucran cuatro elementos cruciales para su montaje:
⦁ Equipos e insumos de medición de acuerdo a regulaciones ambientales (US EPA Approval).
⦁ Sistema de transmisión de información inalámbrico.
⦁ Montaje e Instalación de infraestructura ya sea fija o móvil.
⦁ Sistema de calibración/auto calibración.
Una red de monitoreo de calidad del aire está diseñada para ser fija o móvil y medir concentraciones de compuestos químicos y material particulado, usualmente una estación de monitoreo de este tipo involucra toda la infraestructura para poder tener datos en tiempo real de los siguientes parámetros:
⦁ Concentración Hidrocarburos Totales (TH)
⦁ Concentración de Ozono (O3)
⦁ Concentración de Monóxido de Carbono (CO)
⦁ Concentración de Dióxido de Azufre (SO2)
⦁ Concentración de Óxidos Nitrosos (NOx)
⦁ Concentración de Material particulado PM10-PM2.5
Estas estaciones requieren una alta inversión y la retribución tiene que darse en los costos de mantenimiento y la calidad de los equipos con los cuales se lleva a cabo el monitoreo. Al ser nuestra area este estudio en un municipio del Magdalena: el area de estudio para fuentes moviles se limita a el centro comercial del mismo ya que es donde se desarrollan el 89%de las actividades del mismo.
Para el desarrollo del mismo se tendrá en cuenta el protocolo elaborado por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible en conjunto con el IDEAM. Según el marco para el monitoreo de la calidad del aire depende del tipo de sistema implementado, y son de acuerdo al tipo de instrumentos que utiliza para su operación los SVCA podrán ser:
SVCA Manuales: SVCA totalmente manuales, constituidos por equipos muestreadores. SVCA Automáticos: SVCA constituidos totalmente por equipos y sistemas automáticos. SVCA Híbridos: SVCA constituidos por la combinación entre equipos manuales y automáticos.
Para realizar las mediciones de la concentración de contaminantes atmosféricos, los SVCA estan conformados por equipos que bien pueden ser únicamente muestreadores ó analizadores propiamente dichos.
Los muestreadores, son equipos que como su nombre lo indica, solo pueden ser empleados para la recolección de muestras, las cuales posteriormente deben ser llevadas al laboratorio para desarrollar los análisis físico-químicos pertinentes y realizar las respectivas cuantificaciones de la presencia del contaminante deseado; los muestreadores sólo pueden ser de dos tipos: manuales o semiautomáticos. Por otra parte se tienen los equipos analizadores, estos a diferencia de los muestreadores, no solo recolectan la muestra sino que internamente cuentan con los accesorios necesarios para que a partir de procedimientos como fluorescencia UV, quimioluminiscencia, absorción infrarroja, absorción de rayos beta y microbalanza puedan ser determinadas las concentraciones de cada contaminante específicamente, los analizadores corresponden a equipos automáticos.
Cabe mencionar que la principal ventaja de los equipos semiautomáticos en comparación con los manuales, es que permite la recolección de muestras durante varios días, sin necesidad de la presencia del operador para el cambio de medio muestrante; por ejemplo, un equipo semiautomático de material particulado realiza un muestreo cada 24 horas al igual que un manual pero después de dicho período, el mismo equipo cambia el medio filtrante e inicia un nuevo monitoreo y así sucesivamente hasta que se agoten los medios filtrantes para los cuales tiene capacidad.
Para el desarrollo del plan de monitoreo hemos predispuesto que el tipo de sistema empleado sea automatico ya que reduce costos de operación, limitándolo solo al mantenimiento teniendo en cuenta que los resultados obtenidos serán con confiables y precisos, por lo tanto, explicaremos como es el procedimiento para este tipo de sistema.
⦁ GENERALIDADES DE LA OPERACIÓN
Los Sistemas para la Vigilancia de la Calidad del Aire SVCA automáticos no requieren análisis posterior de la muestra tomada. Por medio de métodos ópticos y/o eléctricos analizan la muestra directamente proporcionando datos en tiempo real, de modo que se puedan tomar acciones inmediatas ante la ocurrencia de un evento de concentraciones altas de algún contaminante.
La Figura muestra las etapas generales de operación de un SVCA automático. Como se observa, está conformado por tres secciones principales y dos de apoyo: Aseguramiento y Control de la Calidad y Mantenimiento y Calibración de Equipos.
El análisis de la muestra es realizado de manera continua por el equipo, con base en las propiedades físicas y/o químicas del gas y sus posibles reacciones ante ciertos fenómenos, que generalmente están relacionados con la incidencia de energía en diferentes longitudes de onda; por esta razón los analizadores automáticos emplean principalmente métodos ópticos y electrónicos para el monitoreo y determinación de la concentración de los diferentes contaminantes atmosféricos.
La operación de todo SVCA Automático debe estar amparada bajo un plan que defina cada una de las etapas de ejecución y los responsables del desarrollo de tales etapas, de modo que el proceso se mecanice y se lleve a cabo garantizando la calidad de la información tomada. El mecanismo que garantiza la efectividad del proceso y la calidad de la información es el Plan de Calidad del SVCA el cual debe desarrollarse a lo largo de todo el proceso.
Dentro de éste plan se debe incluir el mantenimiento preventivo y/o correctivo, al igual que la calibración; labores que aseguran la operatividad de los equipos y la veracidad en la lectura de las muestras tomadas. En el Plan de Calidad se debe elaborar un flujo detallado del proceso que permita establecer actividades rutinarias y no rutinarias a realizar.
Para que el esquema anterior se cumpla, se debe tener en cuenta que cada estación automática deberá tener un sistema de comunicaciones adecuado (teléfono fijo, celular, radio, etc.). De otra forma será necesaria una rutina de recolección de información, que en gran medida anularía las ventajas de la automatización. A continuación se describen cada una de las etapas de operación para un SVCA Automático.
⦁ ETAPAS DE LA OPERACIÓN.
⦁ TOMA DE MUESTRA Y ANÁLISIS23
Esta etapa comprende los procedimientos relacionados con la captura de la muestra y su análisis en un SVCA Automático. A continuación se describen los métodos empleados por los equipos para el análisis de la muestra:
⦁ Analizador de material particulado (PST, PM10, PM2.5)
⦁ Principio de Operación: Absorción Beta.
En este método másico para la medición de partículas el material es recolectado del aire ambiente por medio de una cinta. La intensidad de los rayos beta es medida después de que éstos son atenuados por el material particulado. La intensidad es relacionada con la masa del material particulado depositada en la cinta, después de haber efectuado las respectivas correcciones debidas a la absorción de la cinta.
El Carbono-14 o el Prometio-147 son utilizados como fuentes Beta en niveles apropiados de radiación, para los cuales no se requiere licencia. Posteriormente tales radiaciones son detectadas con un centelleador plástico.
Principio de Operación: Tapered Element Oscillating Microbalance –
Este sistema de medición utiliza un filtro intercambiable montado al final de un tubo hueco afilado. El extremo ancho del tubo es fijo. El elemento afilado vibra en su frecuencia natural; el aire de muestreo se pasa a través del filtro, en donde se depositan las partículas. La frecuencia de vibración natural disminuye conforme aumenta la masa de material particulado en el filtro, mientras la electrónica del equipo monitorea esta frecuencia.
Este equipo basa su lectura considerando la relación física entre la masa depositada en el filtro y la frecuencia de vibración del elemento. El cambio en tiempo real de la masa es combinado con la exactitud del flujo controlado, con el ánimo de garantizar una medición precisa de la concentración del material particulado depositado.
Analizador de óxidos de azufre (SOx)
Principio de Operación: Fluorescencia Ultravioleta.
Este método está basado en la energía de luz discreta descargada o fluorescencia característica de la molécula de dióxido de azufre SO2 cuando es irradiada con luz ultravioleta. Esta luz fluorescente está también en la región ultravioleta (UV) del espectro, aunque a una longitud de onda distinta que la radiación incidental.
Una de las ventajas de éste método de detección es que el monitoreo a longitudes de onda comprendidas entre 190 y 230 nm, presenta poca interferencia de la fluorescencia debida a otras sustancias que puedan estar presentes en el aire ambiente y que no corresponden a lo que se desea medir. La luz es detectada por un tubo fotomultiplicador que produce un voltaje proporcional a la intensidad de la luz, la cual, a su vez, es traducida a concentraciones de SO2 por medio de factores de calibración.
Esta tecnología utiliza dos tipos de luz, una fuente UV continua, mecánicamente interrumpida, o una fuente de luz UV electrónicamente pulsada. A longitudes de onda específicas, tanto el vapor de agua como el oxígeno, pueden distorsionar la fluorescencia de los óxidos de azufre.
Una lámpara de Xenón emite la radiación UV, la cual pasa a través de una cámara de reacción donde las moléculas de SO2 son excitadas debido a la energía radiada, disipando parte de la energía con movimientos vibracionales y rotacionales. La reacción que describe este fenómeno es: 
Debido a que por naturaleza, todo cuerpo o sustancia tiende a recuperar su estado inicial, las moléculas de SO2 excitadas, comienzan a emitir una radiación superior en longitud de onda a la radiación aplicada (aprox. 350 nm) generando así una luz fluorescente que es detectada por el tubo fotomultiplicador (PMT), la cual es proporcional a la concentración de SO2 en la cámara de reacción.
La absorción de radiación por las moléculas de SO2 cumple la Ley de Lambert - Beer, que se puede expresar de la siguiente forma:
Donde: A= Absorbancia de SO2 (adimensional) Ia= Intensidad de la luz ultravioleta en cualquier punto del sistema (radiación resultante) Io= Intensidad de la luz ultravioleta incidente (radiación incidente) a = Coeficiente de absorción del SO2 ó absortibidad molar (l/mol.cm) x = Longitud de la trayectoria ó camino óptico recorrido ó tamaño de la celda (cm) CSO2 = Concentración molar de SO2 (mol/l)
El coeficiente de absorción es propio de cada sustancia y se puede encontrar en diferentes fuentes bibliográficas relacionadas con las técnicas de análisis cuantitativo para sustancias químicas25.
La figura es un diagrama de flujo correspondiente a un analizador de dióxido de azufre empleando la técnica de fluorescencia ultravioleta.
Analizador de óxidos de nitrógeno (NO/NO2/NOX)
Principio de Operación: Quimioluminiscencia.
La quimioluminiscencia es una técnica empleada en la determinación cuantitativa de la concentración de alguna sustancia en particular presente en una mezcla comúnmente conocida como analito. Es especialmente útil cuando el analito se encuentra en muy bajas concentraciones. El método se fundamenta en emplear la energía emitida por una sustancia química que haya sido excitada previamente a través de radiación generada para lograr tal fin, similar al principio de operación de los métodos por fluorescencia y por espectroscopia de emisión atómica.
Para el caso de medición de los óxidos de nitrógeno, el principio de medición consiste en provocar la reacción del monóxido de nitrógeno con el ozono para formar dióxido de nitrógeno. Parte de estas moléculas que se forman se encuentran en estado excitado como consecuencia del salto de electrones a niveles de energía más altos. Estas moléculas excitadas, al volver a su estado fundamental emiten una radiación quimioluminiscente detectable:
El aire que es succionado por el analizador desde el medio ambiente, es filtrado y dividido en dos líneas de flujo, cada uno de las cuales llega a una respectiva cámara. En una de las líneas de flujo la muestra de aire filtrado no sufre ningún tipo de sometimiento a energías radiantes, ni a agentes químicos, es decir, que correspondería al valor blanco o testigo. En la segunda línea de flujo, se incita a la reducción del NO2 a NO mediante acción catalítica. La primera línea de flujo llega a una cámara de reacción, donde se determina la concentración total de NOX, y la segunda, finaliza en una cámara de reacción diferente a la anterior donde se determina la concentración de NO. La concentración de NO2 es obtenida por la diferencia matemática entre las concentraciones de NOX y NO.
La luz emitida, es medida en el tubo fotomultiplicador (PMT) después de pasar por un filtro óptico de banda angosta. La intensidad de luz recibida por el PMT es proporcional a la concentración de NO. La medición de NO2 se logra convirtiendo el NOX de la corriente de aire en NO, haciendo pasar la corriente de aire por un catalizador de molibdeno a 315 °C, que convierte el NOX a NO como se describe en la siguiente reacción:
Analizador de ozono (O3)
Principio de Operación: Absorción ultravioleta
La determinación de ozono por absorción ultravioleta se basa también en la Ley de Lambert - Beer26:
En donde: A= Absorbancia de O3 (adimensional). Ia= Intensidad de la luz ultravioleta en cualquier punto del sistema (radiación resultante). Io= Intensidad de la luz ultravioleta incidente (radiación incidente). a = Coeficiente de absorción del O3 ó absortibidad molar (l/mol.cm). x = Longitud de la trayectoria ó camino óptico recorrido ó tamaño de la celda (cm). CO3 = Concentración molar de O3 (mol/l).
Cabe anotar que también existen analizadores de ozono cuyo principio de detección se basa en la quimioluminiscencia del ozono al reaccionar con etileno (C2H4). Este método presenta como desventaja, en comparación con la determinación por absorción UV, que requiere de agentes químicos reaccionantes.
El principio de operación del equipo es similar al analizador de óxidos de nitrógeno, la muestra de aire succionada por la bomba del equipo es filtrada y bifurcada en dos flujos iguales, uno de estos flujos atraviesa una sección que contiene óxidos de molibdeno como catalizador, el cual atrapa el ozono de la muestra, y esta muestra puede ser empleada como patrón en la medida, para lo cual es dirigida a una celda de medición. El otro flujo pasa directamente a una celda de medición diferente sin atravesar por ningún lecho de catalizador. En las celdas se lleva a cabo el proceso de irradiación de las muestras (la radiación UV es generada por una lámpara de mercurio) y la absorbancia en ambas celdas es determinada por un PMT.
La señal de absorbancias de ambas celdas son traducidas internamente por el analizador a señales eléctricas, y la diferencia entre estas señales es proporcional y equivalente a la concentración de ozono presente en la muestra de aire ingresada originalmente al equipo, este valor de concentración es traducida a una señal digital la cual es reportada por el datalogger y almacenada en la unidad de procesamiento del analizador, para su posterior transferencia a la central de información del SVCA.
Analizador de monóxido de carbono (CO)
Principio de Operación: Correlación de filtro de gas (GFC)
La incidencia de radiación infrarroja (IR) atraviesa una rueda rotatoria filtrante de gas (una mitad contiene CO y la otra mitad contiene nitrógeno) antes de ingresar a la celda de muestra. Cuando la radiación infrarroja pasa a través de la mitad de la rueda que contiene CO, todas las longitudes de onda absorbidas por el CO son completamente removidas de la radiación, creando un rayo de "referencia" el cual no resulta afectado por el CO en la muestra que se mide. Cuando la energía IR atraviesa la mitad de la rueda que contiene nitrógeno, las longitudes de onda específicas de CO no son removidas de la radiación, y un rayo de "medición" será atenuado por CO en la muestra. La rotación de la rueda de filtro de gas crea un haz que alterna entre fases de "referencia" y "medición". La energía infrarroja que atraviesa el filtro y la celda de muestra es detectada por un sensor de estado líquido y es convertida a un valor de concentración. Los analizadores infrarrojos CFG son, en general, menos sensibles a los gases interferentes, las fluctuaciones de potencia de la fuente IR, la vibración y la acumulación de polvo en el medio óptico.
Analizador de hidrocarburos metánicos y no metánicos
Principio de Operación: Cromatografía de gases por ionización de llama.
La muestra de gas es succionada por una bomba eléctrica ubicada en el interior del analizador. El flujo de gas es controlado por el instrumento que permite el paso de muestra durante 12 segundos, después no se hace ninguna inyección de aire. El ciclo total se completa cada 3 minutos, dando como resultado un total de 20 ciclos en una hora.
En el comienzo del ciclo, la válvula inyecta el contenido de la muestra en una columna cromatográfica (consiste en un aceite de silicona ubicada sobre un soporte sólido), apareciendo en sentido descendiente de la columna y en orden secuencial de tiempo, el metano seguido por otros hidrocarburos pesados.
Alcanzado el fin de la corriente, en sentido descendiente de la columna y la vaselina cromatográfica, se lleva a cabo la lectura de la concentración máxima de metano. Posteriormente, los hidrocarburos que permanecen en la columna son lavados a contracorriente para así medir el pico de estos que aparece en la vaselina cromatográfica y dentro del sistema de la columna (el flujo es revertido directo en la columna) para mostrar así el pico medido de hidrocarburos no metánicos.
La muestra es transportada a un detector de llama de hidrogeno donde las concentraciones máximas de hidrocarburos son medidas. De todas las mediciones en el detector se generan señales eléctricas que son amplificadas y registradas en la pantalla y la altura de los picos de los componentes del gas, las cuales se expresan como concentraciones.
⦁ Otros elementos necesarios para la operación de SVCA automáticos
Con el fin que los equipos automaticos funcionen adecuadamente y puedan ser calibrados, es necesario que cuenten con equipos accesorios y gases patrón que garantizarán la confiabilidad de los resultados del monitoreo. Estos accesorios son:
⦁ Generador de aire cero
Es un sistema simple capaz de producir aire seco de alta calidad libre de partículas. Están diseñados para remplazar cilindros de gas como fuente estándar de calibración.
La operación consiste en llevar el aire ambiente al generador de aire cero donde este es comprimido y luego purificado usando una combinación de desecantes y filtros. Hay dos juegos de cánister de desecantes, los cuales tienen que ser llenados periódicamente; bajo uso normal, duraran hasta seis meses. El otro juego de cánister contiene carbón, purafil y paladio en alúmina, un catalítico que no es consumible. Se debe tener en cuenta el cambio periódico del filtro.
⦁ Calibrador dinámico por dilución
Permite realizar dilución de gases y efectuar calibraciones a los analizadores de gases. Provee estándares de calibración para chequeos multipunto, span y de cero.
⦁ Generador de hidrógeno
El más importante componente de cada generador es el sistema electrolítico constituido a partir de un número de electrodos en serie. Una característica general de los electrodos Claind es un orificio estrecho que permite que sean ensamblados dentro de una celda completa. Cuando un voltaje continuo es suministrado a los conectores en una terminal electrónica de una celda de modo electrolítica, ocurre la siguiente reacción:
La reacción autopirólisis de agua ocurre así:
La transformación total del agua queda
El electrolizador produce H2 y O2. El oxígeno es disipado sin peligro dentro de la atmósfera, mientras el flujo de hidrogeno va directo a un desecador donde es secado con un rociado a presión a una temperatura de – 57° F (- 40°C). Después es estimulado el generador y los gases producidos por la electrólisis del agua son separados y no pueden volver a combinarse.
Este hidrógeno producido es desmineralizado y requerido para rellenar el tanque interno (cargado automática o manualmente por el operador). La cantidad de agua electrolizada en la unidad depende directamente de la constante de flujo que cruza directo al modulo de celda. Un electrolito alcalino (escala definida durante la manufactura) es adherido al agua para aumentar la alcalinidad.
⦁ Herramientas, equipamiento y/o instrumental de uso general
Para realizar de manera adecuada la revisión y calibración de las estaciones automáticas, es necesario contar con una serie de herramientas e instrumentos básicos, los cuales se describen en la tabla siguiente.
Estos implementos son indispensables para efectuar los diversos procedimientos de mantenimiento revisión y calibración de los equipos que conforman las estaciones automáticas de calidad del aire. Sin embargo, en caso de ser necesario, las actividades de revisión y calibración que requieran de un desarrollo más complicado o de mayor duración deberán ser ejecutadas con algunos equipos adicionales que se incluyen en los procedimientos específicos.
Entre estos equipos y herramientas se puede mencionar el burbujeador, utilizado para evaluar el adecuado funcionamiento de los calibradores multigas y el medidor de flujo para verificar el comportamiento de los muestreadores de material particulado.
⦁ PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIÓN
Esta actividad comprende la validación de los datos y la determinación de factores puntales que pudieron afectar el muestreo, a fin de incluirlos en la base de datos. Durante esta etapa se realiza el análisis y la consolidación de los datos para llegar a conclusiones acerca de la calidad del aire dentro del dominio del SVCA. Es en ésta etapa donde se deben cumplir los objetivos previstos para el Sistema. En el capitulo Etapas comunes a todos los SVCA (Capitulo 9) se muestra la forma en que debe relizarse el procesamiento de la información.
Previo al procesamiento de la información se deben enviar los datos al analista desde la estación. Para ello es necesario que exitan ciertos dispositivos que se encargarán de la toma del dato desde el analizador, el preprocesamiento, en promedios configurados por el ususario y la transmisión de los datos tal como se muestra en la Figura.
Por lo general en los SVCA el procesamiento de la información se realiza automáticamente a través de un software central que comunica con las estaciones y gestiona la información para que sea trasferida y luego analizada con las herramientas propias de dicha aplicación.
⦁ REPORTE
El reporte es el resultado de la operación del SVCA que se lleva a la comunidad, dependiendo del SVCA del aire dicho reporte tendrá unas características específicas, como su publicación en página web o a través de informes físicos impresos. La forma específica de los reportes se presenta en el capitulo 9 Elementos comunes a todos los SVCA en el numeral 9.5 relacionado con la generación de reportes, en donde se detallan los componentes mínimos para cada uno de los reportes.
⦁ ASEGURAMIENTO Y CONTROL DE CALIDAD
Esta actividad comprende el conjunto de procesos y de requerimientos necesarios para garantizar la confiabilidad de la información. El Aseguramiento y Control de la Calidad debe llevarse a cabo a lo largo de todas las etapas de la operación del SVCA. El capitulo 9 Etapas comunes a todos los SVCA en el numeral 9.1, describe la forma como se debe llevar a cabo. Todo SVCA debe tener un Plan de Calidad implementado que garantice la confiabilidad de la información.
⦁ MANTENIMIENTO DE EQUIPOS
Cada SVCA debe tener un programa de mantenimiento preventivo. Este programa define las acciones generales a seguir con el fin de evitar fallas en el SVCA e incrementar la confiabilidad de los datos.
En el programa de mantenimiento se definen las rutinas de chequeo y limpieza de partes, que aseguran el funcionamiento del sistema, así como también las frecuencias de estas actividades. Es recomendable referirse al Manual del Fabricante para rutinas de mantenimiento específicas.
El mantenimiento de los equipos garantizará la continuidad en la toma de muestras en el SVCA. Un estricto programa de mantenimiento preventivo y correctivo debe incluirse en el Plan de Calidad del SVCA. De todos los mantenimientos realizados se debe llevar registro de acuerdo a como se especifique en dicho plan.
Los SVCA automáticos poseen equipos con la capacidad de autotest que diagnostica el estado del equipo. No obstante, debe existir un programa de mantenimiento que siga por lo menos los lineamientos especificados a continuación.
Revisión de los analizadores de calidad del aire
Antes de realizar la medición de los contaminantes, es necesario realizar una revisión general de los analizadores de calidad del aire. La revisión de cada analizador se debe realizar por separado. A continuación se presenta una breve descripción de las pruebas y actividades que se pueden realizar para este tipo de equipos
Revisión del analizador de partículas suspendidas totales (PST)
A continuación se describen las actividades necesarias durante la revisión del analizador de partículas suspendidas totales.
Se debe efectuar una observación general al equipo y sus partes, con el fin de revisar el estado de limpieza del cabezal, así como el estado del toma-muestras y del filtro de partículas. Así mismo, es necesario verificar el estado de la bomba externa y cambiar el kit con periodicidad semestral.
Verificar el estado general de la cinta para comprobar que no se esté rasgando, enredando o sufriendo daños por causas externas. Además, es necesario tener un control visual de la duración de la misma. En caso de encontrar algún problema con la cinta, es necesario detener el proceso de muestreo, arreglar la cinta y posteriormente reactivar nuevamente el proceso de muestreo.
Por otro lado, se debe realizar un TEST general al equipo para comprobar el estado de sus principales parámetros y lecturas, esto permite obtener una idea del estado general del mismo.
Se debe verificar la base de datos del analizador con el fin de visualizar posibles interrupciones en la medición, datos constantes o datos no coherentes durante el registro.
Cambio de cinta de los analizadores de material particulado
El cambio de cinta de los analizadores de material particulado es un procedimiento básico de operación que asegura el buen comportamiento y operación de estos analizadores. El procedimiento se efectúa generalmente cada dos meses con el fin de mantener una operación adecuada y constante, sin embargo debe verificarse en la guía del fabricante la frecuencia sugerida y el procedimiento específico.
La función primordial de la cinta es la de retener las muestras de material particulado en un periodo de tiempo determinado, obteniendo entonces una concentración de partículas relacionada directamente con un flujo de entrada de aire y un tiempo de muestreo.
A continuación se indica el proceso que se debe realizar para el cambio de cinta de partículas en un analizador de material particulado.
En caso de que la cinta instalada en el analizador no se haya terminado, es indispensable fijar el analizador en modo suspendido. En algunos analizadores con este procedimiento se apaga la bomba automáticamente. Si la bomba de succión del analizador continúa activa, es indispensable apagarla. • Si la boquilla de muestreo se encuentra en la posición de muestreo, es necesario fijarlo en la posición de espera. • Antes de liberar la cinta de muestreo se deben soltar los discos sujetadores. Posteriormente, es necesario halar el tornillo sujetador hacia fuera, o la palanca sujetadora hacia arriba, levantando los rodillos que sujetan la cinta. Por último, y sin soltar este tornillo se debe elevar verticalmente el eje que sujeta los rodillos. • Una vez liberada la cinta de partículas, es necesario retirarla teniendo en cuenta la disposición de la misma con respecto a los rodillos para colocar adecuadamente la nueva cinta. • Se debe colocar la cinta teniendo mucho cuidado con la disposición de la misma en relación con los rodillos, y recordando que esta debe desplazarse de derecha a izquierda. En algunos analizadores es necesario halar de nuevo la palanca para que libere los rodillos y estos aseguren nuevamente la cinta. • Antes de poner en operación nuevamente el monitor, es necesario halar de nuevo el tornillo sujetador para que libere los rodillos y éstos aseguren nuevamente la cinta. • Posteriormente, es necesario fijar el analizador en modo normal, lo que activa automáticamente la bomba, y esperar a que se cumpla la secuencia de inicio y que se fije en la fase medición.
Revisión del analizador de dióxido de azufre (SO2)
A continuación se describen las actividades a realizar durante la revisión del analizador de dióxido de azufre.
• Verificar las conexiones eléctricas y neumáticas del analizador, así mismo es necesario verificar el nivel de flujo y el funcionamiento de la bomba. • Revisar que el analizador se encuentre prendido y en modo de muestreo y no presente señales de alarma. Así mismo se debe revisar el dato en la pantalla con el fin de ver posibles variaciones en el mismo. • Realizar un diagnóstico general del mismo, verificando los diversos parámetros de diagnóstico que se muestran en pantalla. Dichos parámetros deben encontrarse dentro de los rangos recomendados por el fabricante. • Por último, y antes de continuar con otros analizadores y/o sensores, es muy importante verificar el dato mostrado en la pantalla del analizador contra el dato registrado por el datalogger, dicha verificación puede ayudar a identificar fallas internas, fallas de conexión o de transmisión, o fallas de configuración.
Revisión del analizador de óxidos de nitrógeno (NO/NOx)
A continuación se describen las actividades necesarias durante la revisión del analizador de óxidos de nitrógeno.
Es necesario verificar las conexiones eléctricas y neumáticas del analizador, así mismo es necesario verificar el nivel de flujo presente y el buen funcionamiento de la bomba.
Es importante revisar que el analizador se encuentre prendido y en modo de muestreo y no presente señales de alarma. Así mismo, se debe revisar el dato en la pantalla con el fin de observar posibles variaciones.
Después de revisar el funcionamiento básico del equipo, es necesario realizar un diagnóstico general del mismo, verificando los diversos parámetros de diagnóstico que se muestran en pantalla. Dichos parámetros deben encontrarse dentro de los rangos recomendados por el fabricante. Por último, y antes de continuar con otros analizadores, es muy importante verificar el dato mostrado en la pantalla del analizador contra el dato registrado por el datalogger. Dicha verificación puede ayudar a identificar fallas internas, fallas de conexión o de transmisión y fallas de configuración.
Revisión del analizador de ozono (O3)
A continuación se describen las actividades necesarias durante la revisión del analizador de ozono.
Es necesario verificar las conexiones eléctricas y neumáticas del analizador, así mismo es necesario verificar el nivel de flujo presente y el buen funcionamiento de la bomba.
Es importante revisar que el analizador se encuentre prendido y en modo de muestreo y no presente señales de alarma. Así mismo, se debe revisar el dato en la pantalla con el fin de ver posibles variaciones en el mismo.
Después de revisar el funcionamiento superficial del equipo, es necesario realizar un diagnóstico general del mismo, verificando la temperatura de la celda de reacción, el flujo interno y el voltaje de la lámpara.
Por último, y antes de continuar con otros analizadores, es muy importante verificar el dato mostrado en la pantalla del analizador contra el dato registrado por el sistema de adquisición de datos (datalogger). Dicha verificación puede ayudar a identificar fallas internas, fallas de conexión o de transmisión y fallas por configuración.
⦁ METODOLOGÍA PARA EFECTUAR LA CALIBRACIÓN MULTIPUNTO DE ANALIZADORES DE CALIDAD DEL AIRE
La calibración multipunto de analizadores de calidad del aire consiste básicamente en efectuar al menos cinco mezclas de concentración conocida, las cuales se hacen pasar a través de los equipos analizadores con el fin de evaluar la precisión y exactitud de los datos arrojados por dichos equipos.
⦁ EL PATRÓN DE REFERENCIA
Como se menciona en el numeral 7.2.5.3, el calibrador multigas es el patrón de referencia para evaluar el adecuado comportamiento de los analizadores de calidad del aire.
Se debe emplear un cilindro con una mezcla de gases con concentraciones como la especificada en la Tabla 4. La composición de los gases de este cilindro debe ser certificada. Esto permite asegurar que la mezcla utilizada tenga una concentración exacta y por lo tanto asegura la precisión y exactitud del proceso de calibración.
Como gas de dilución se debe usar un cilindro de N2 de alta pureza (99.999%) o en su lugar una fuente de generación de aire cero, que posea scrubbers de CO, HC, NOx, SO2 y O3. Este procedimiento se ciñe a las recomendaciones de la EPA para calibración de analizadores de gases.
Como mezclador dinámico de gases se debe emplear un calibrador multigas (calibrador dinámico) que permita generar diversas mezclas de concentraciones conocidas. Antes de efectuar la calibración de los equipos es necesario verificar el correcto funcionamiento de este mezclador. La verificación del funcionamiento del calibrador multigas seleccionado se debe aplicar tanto al inicio del proceso de verificación de calibración de los analizadores de gases, como al final de acuerdo con las especificaciones dadas en el numeral 7.2.5.3. El resultado del anterior procedimiento debe ser muy similar con el fin de asegurar la precisión y exactitud de la calibración efectuada.
⦁ ACTIVIDADES PREVIAS
Antes de dar inicio al proceso de calibración de los analizadores de gases existe una serie de actividades que se deben realizar con el fin de asegurar el buen funcionamiento de los equipos y de la metodología utilizada.
Herramientas utilizadas
Para empezar con la calibración de los analizadores de gases, es necesario contar con las siguientes herramientas:
- Llave de expansión - Destornillador de pala - Acople para pasar del sistema milimétrico a NPT - Compresor - 2 mangueras de polietileno LDPE - Calibrador Multigas
Purga del compresor de aire
Como medida de seguridad, antes de realizar el montaje, es necesario purgar el compresor de aire abriéndole el desagüe que posee en uno de sus costados. Esto, con el fin de asegurar que el aire que va a ser introducido en los Controladores de Flujo Másico no contiene agua que pueda afectar los sensores y el funcionamiento de esta parte del equipo.
Verificación de la fecha de vencimiento de los gases utilizados
Antes de iniciar la calibración de los analizadores de gases, es indispensable verificar la fecha de vencimiento de los gases que se utilizarán para dicho efecto. Este procedimiento es indispensable con el fin de asegurar la validez de los datos que se utilizarán durante el proceso.
D. MONTAJE
Para realizar la calibración de los analizadores de gases se debe conectar una fuente de aire cero a la línea de aire del calibrador y un cilindro con mezcla de gases certificada a una de las líneas de gases. Adicionalmente, es necesario conectar la salida del calibrador al manifold que distribuye las muestras de aire a cada uno de los equipos.
Una vez efectuado el montaje inicial, es necesario tapar otras entradas de muestra tanto al manifold como a los equipos, con el fin de evitar diluciones adicionales y poder asegurar la concentración de la dilución suministrada a cada uno de los equipos.
Por otra parte, es importante tener en cuenta el flujo de entrada de los analizadores, y la cantidad de analizadores alimentados por el manifold con el fin de aplicar, como flujo de muestra, al menos la sumatoria de flujos, a la entrada del manifold. El flujo de mezcla debe ser igual o superior al flujo total tomado por los analizadores con el fin de evitar diluciones adicionales.
⦁ PROCESO DE VERIFICACIÓN Y DE CALIBRACIÓN
Se entiende por CALIBRACIÓN al conjunto de operaciones que establecen, en condiciones especificadas, la relación entre los valores de una magnitud indicados por un instrumento de medida o un sistema de medida, o los valores representados por una medida materializada o por un material de referencia, y los valores correspondientes de una magnitud de medida o patrón. A efectos de análisis instrumentales, entenderemos por calibración la determinación de la función de calibración: relación entre la concentración de contaminante en el aire y la lectura del instrumento. El proceso de Calibración implica el ajuste de la respuesta del equipo. Por otro lado se entiende por VERIFICACIÓN las mismas acciones descritas anteriormente, pero sin la realización de ajustes a los equipos.
A continuación se incluirán todas las verificaciones y calibraciones, tanto de CERO y SPAN como multipunto, a realizar sobre los equipos, así como la periodicidad de las mismas que se realizarán a los monitores de gases.
Se entiende por CERO cuando se suministra aire limpio, sin contaminantes al monitor de gas. SPAN corresponde al suministro de una concentración conocida del gas, normalmente del 80 - 100% del tope de la escala de medición. Las operaciones de verificación y de calibración se dividirán de la siguiente forma, según su realización:
Verificaciones CERO – SPAN. Verificaciones Multipunto. Calibración de CERO-SPAN. Calibración Multipunto de acuerdo con la norma CFR40 (http://www.epa.gov/epahome/cfr40.htm)
Como regla se realiza una calibración multipunto después de una reparación mayor de un equipo o después de instalarlo o reinstalarlo. Los periodos de calibración se deben recoger en la ficha de control de equipos junto con los mantenimientos. En la Tabla 5 se muestra una periodicidad para la realización de estas pruebas.
Como casos excepcionales, se realizará una calibración multipunto en los siguientes casos.
• Puesta en marcha del equipo tras una avería o mantenimiento correctivo de importancia • Puesta en servicio por primera vez del equipo tras su instalación • Después de un largo periodo fuera de uso, cuya duración dependerá de cada equipo y de la experiencia adquirida sobre el mismo
En las verificaciones de CERO y SPAN se deben adoptar los siguientes criterios de aceptación:
• Deriva de CERO menor que 1 % del fondo de escala del rango de medición. • Deriva de SPAN menor que el 6 % del tope de escala del rango de medición.
Si no se cumple alguno de los criterios anteriores se deberá proceder a revisar el equipo, tras lo cual se realizará una verificación de CERO y SPAN y, en función de los resultados, se realizaría una calibración multipunto.
En las verificaciones multipunto, se tomará como criterio de rechazo el que el factor de correlación este fuera del rango de 1± 0.01 %, la pendiente fuera del rango de 1± 0.05 y el intercepto sea mayor que 1% del tope de escala del rango de medición, tal como se muestra en la Tabla 6. En caso de no cumplir estos criterios se debería revisar el equipo y realizar una calibración multipunto antes de poner el equipo en operación.
Los criterios de aceptación para las calibraciones SPAN y CERO o multipunto deben estar establecidos en el programa de AC/CC.
Verificación del correcto funcionamiento de calibradores multigas
Un calibrador multigas es un equipo que mezcla un gas de referencia (mezcla de CO, NO2, y SO2 en N2 con composición conocida) con aire puro (aire cero) en proporciones deseadas. De esta forma el calibrador multigas proporciona un gas cuya concentración de CO, NO2, y SO2 es especificada por el usuario. La Figura 35 ilustra su funcionamiento.
El calibrador multigas consta de una entrada para aire, cuatro entradas para gases y una sola salida de la mezcla realizada. Los calibradores multigases se utilizan para calibrar los analizadores de CO, NOx y SO2 de las redes automáticas de monitoreo de calidad del aire..
A continuación se presentan las pruebas más importantes:
• Pruebas de precisión y exactitud. Estas pruebas pueden usarse para obtener una evaluación general de la incertidumbre en las mediciones. • Pruebas de Cero y Span. Están diseñadas para determinar si se está operando adecuadamente el sistema de medición. • Pruebas de Calibración. Se realizan en el sitio de vigilancia haciendo que el sistema analice muestras de gases con una concentración conocida de los contaminantes. • Intercomparaciones internas. Estas pruebas consisten en la confrontación de los resultados arrojados por equipos de vigilancia comparables, pueden realizarse en el sitio de medición o en un ambiente controlado como un laboratorio.
EVALUACIONES.
En un programa de vigilancia de calidad del aire, las evaluaciones permiten medir el desempeño o la efectividad del programa y sus elementos, incluyendo la revisión de los sistemas administrativos, de inspección, o de supervisión. Involucran también auditorías, evaluación de desempeño, e intercomparaciones externas.
• Auditorias. Estas auditorias, generalmente externas buscan determinar si el SVCA está cumpliendo con sus objetivos de vigilancia ó en caso de ser necesario, que modificaciones son necesarias realizar para cumplir con ellos. Lo más recomendable es que sean realizadas por parte de pares, o por autoridades ambientales de orden nacional.
• Evaluaciones de Desempeño. Este es un tipo de evaluación en el cual los datos cuantitativos generados en un sistema de vigilancia, son obtenidos de manera independiente y comparados con datos generados rutinariamente para determinar la capacidad profesional de un analista, o el desempeño de un laboratorio o un sistema de vigilancia. Pueden hacerse bajo la colaboración de autoridades ambientales nacionales o apoyadas por instituciones técnicas y científicas como el IDEAM.
REPORTES.
Todos los datos de concentración requerirán evaluaciones para determinar si cumplen con los objetivos de calidad, y por lo tanto deberán generarse reportes de estas evaluaciones. Estos reportes deberán incluir: • Evaluación de la calidad de los datos. Es la evaluación científica y estadística de los datos obtenidos por las actividades de aseguramiento y control para determinar si los datos de vigilancia son correctos y adecuados en cuanto a calidad y cantidad; así como las condiciones particulares del entorno (precipitación, temperatura, presión, intensidad de actividades productivas y su tipo de fuente, entre otras). Los datos del programa de aseguramiento y control de calidad pueden valorarse a varios niveles de agregación para determinar si los objetivos de calidad de datos se han cumplido. Por ejemplo, los datos de aseguramiento de calidad de las pruebas de precisión, exactitud y parcialidad pueden ser agregados por cada equipo monitor ó para todos los monitores de un SVCA que empleen ese mismo método.
Reportes de precisión y exactitud. Estos reportes deben generarse anualmente y evalúan la precisión y la exactitud de los datos contra los requerimientos establecidos. • Reportes de Aseguramiento de calidad. Un reporte de AC debe proporcionar una evaluación de los datos de aseguramiento y control por un periodo determinado de tiempo, para establecer si los objetivos de calidad de datos se han alcanzado en ese período. • Intercambio de experiencias. Las experiencias obtenidas durante la implementación del programa aseguramiento y control de la calidad deben compartirse con otras autoridades ambientales, con el sector académico y otras entidades privadas, antes que ellas inicien las respectivas vigilancias, con el objeto de obtener una retroalimentación valiosa para el mejoramiento del SVCA. Es importante que la información derivada de estos intercambios, sea debidamente documentada y se refleje en los informes anuales de aseguramiento de calidad del aire.
Después de llevar a cabo la etapa de generación de reportes, puede enfrentarse con bases nuevas, la planeación de las acciones correctivas que permitan obtener mejores resultados continuando así el ciclo del programa de aseguramiento de calidad.
ESTABLECIMIENTO DE LOS OBJETIVOS DE CALIDAD DE DATOS
Teniendo claro el concepto de incertidumbre y haciendo que los usuarios finales lo entiendan puede enfrentarse el proceso de establecimiento de los objetivos de calidad de datos. Este proceso debe permitir34:
• Establecer un lenguaje común entre los usuarios de la información y el personal técnico del SVCA. • Seleccionar objetivos de calidad de datos que permitan responder adecuadamente las preguntas planteadas por los objetivos de vigilancia. • Proveer una estructura lógica dentro de la cual el proceso iterativo del programa de Aseguramiento de Calidad (planeamiento, implementación, evaluación, reporte), puede ser logrado eficientemente. • Orientar y reforzar el desarrollo del diseño del SVCA, al definir los requerimientos espacio temporales para la implantación del SVCA.35
El desarrollo de los objetivos de calidad de datos puede ser complejo y su resultado es definitivamente único, porque obedece a objetivos de vigilancia particulares para cada sistema de vigilancia de calidad de aire (SVCA). Lo más recomendable es tomar el objetivo de vigilancia más exigente, en términos de calidad de datos, y establecer los objetivos de calidad de datos necesarios para cumplirlo; Por lo general los demás objetivos de vigilancia, que son menos exigentes, podrán cumplirse sin objetivos de calidad de datos adicionales. Si ésta labor es exitosa se logrará minimizar la incertidumbre espacial y temporal asociada a los datos, que responde en esencia al diseño del SVCA. Resta minimizar la incertidumbre de las mediciones, que corresponde a la operación del SVCA. Ésta tarea se logra evaluando y controlando los datos, en las fases de muestreo, procesamiento y análisis, contra los criterios de aceptación impuestos por los objetivos de calidad de datos, para cada una, en términos de los siguientes atributos:
• Precisión. • Parcialidad. • Representatividad temporal y espacial. • Limite de detección. • Integridad temporal. Se define como la relación entre la cantidad de datos validos obtenidos por un sistema de muestreo comparado y la cantidad ideal que debería obtenerse en condiciones normales de operación. • Comparabilidad. Es decir el grado de confiabilidad con que un conjunto de datos puede ser comparado con otro.
⦁ BIBLIOGRAFIA
http://www.corpamag.gov.co/index.php/es/homepage/79-contenido-espanol/noticias/539-estaciones-corea
http://cdim.esap.edu.co/BancoMedios/Documentos%20PDF/diagnostico%20biofisico-%20cienaga%20(152%20pag%20-%20582%20kb).pdf
CalidaddelAireCapitulo2.pdf
http://documentacion.ideam.gov.co/openbiblio/bvirtual/020650/CalidaddelAireCapit
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