mediciones medicioes de las emisiones ambientales …
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Un correcto plan de mediciones de calidad del aire se traduce en una respuesta eficaz a una alerta temprana, evitar sanciones, dar estímulos a empresas e industrias para orientar cambios de producción o hábitos personales (por ejemplo, el tabaquismo) y disminuir el impacto ambiental negativo en los entornos ambientales.
En esta oportunidad, nos vamos a referir a la medición de los contaminantes primarios que son los que se emiten directamente de las chimeneas, emisiones relacionadas directamente con la salud de las poblaciones.
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Para poder realizar una adecuada gestión ambiental atmosférica es necesario implementar normas de calidad de aire para los distintos contaminantes y su regulación para fuentes emisoras, con el objetivo de mantener un control sobre los niveles de concentración máximos permitidos de un contaminante dado, durante un tiempo establecido. Para lograr este cometido se debe contar con la capacidad de monitorear la calidad del aire a partir del desarrollo de mediciones.
MEDICIONES DE LAS EMISIONES AMBIENTALES
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Medición directa de emisiones en fuentes fijasPara cumplir con los estándares, se debe realizar la medición di-rectamente en el ducto o chimenea de las fuentes fijas. Se realiza con equipos, donde se toman muestras para llevar al laboratorio y con analizadores instrumentales que reportan valores de emi-siones de ciertos contaminantes en tiempo real.
Según el Protocolo para el Control y Vigilancia de la Contamina-ción Atmosférica Generada por Fuentes Fijas, para el desarrollo de la medición directa para cada uno de los contaminantes que genere la fuente fija, de acuerdo con las características de las emisiones y del ducto de salida o chimenea, se adoptan los méto-dos promulgados en el Código Federal de Regulaciones de los Es-tados Unidos (CFR) y establecidos en la Resolución 935 del 2011.
Método 1 – Determinación del punto y veloci-dad de muestreo para fuentes estacionariasMétodo 1A - Determinación del punto y velo-cidad de muestreo para fuentes estaciona-rias con ductos o chimeneas pequeñasMétodo 2 – Determinación de la velocidad y tasa de flujo volumétrica de gases en chime-nea (Tubo Pitot tipo S)Método 3 – Análisis de gases para la deter-minación del peso molecular base secaMétodo 3B – Análisis de gases para la deter-minación del factor de corrección de tasa de emisión o exceso de aire
Se pueden consultar en http://www.ideam.gov.co/web/contaminacion-y-calidad-ambien-tal/emisiones-por-fuentes-fijas y los métodos más usados en Colombia son:
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Según la actividad industrial, el IDEAM emite una tabla de consideraciones a tener en cuenta que establece, tiempos y volúmenes de medición, contenidos de humedad etc.
Imagen 1. Equipo de Muestreo Isocinético
Fuente. https://es.slideshare.net/airtap43/muestreo-isocineticoenfuentes-hermanlehrer
Por ejemplo, en una industria de fibra de vidrio, se debe medir el MP específicamente y aplicar los métodos de muestreo referencia: 1, 2, 3, 4 y 5, 13A y 26 y como alternativos: 3A, 3B, 13B y 17 del CRF. Las consideraciones más importantes son:
Tiempo de medición: 60 minutos
Volumen de muestra: 0,90 dscm o metro cúbico seco estándar (31,8 dscf). La sonda y el porta filtro no debe tener una temperatura superior a 177 más o menos 14 °C (350 más o menos 25 °F) También se especifican otras consideraciones adicionales como realizar la medición bajo condiciones de operación iguales o superiores al 90% de su operación normal en los últimos 12 meses y estar basada en los datos del tipo y consumo de combustible etc.
Para los procesos de medición se utiliza generalmente un Equipo o Tren de Muestreo Isocinético:
Método 4 – Determinación del contenido de humedad en gases de chimeneaMétodo 5 – Determinación de las emisiones de material particulado en fuentes estacionariasMétodo 6 – Determinación de las emisiones de dióxido de azufre en fuentes estacionariasMétodo 7 – Determinación de las emisiones de óxidos de nitrógeno en fuentes estacionariasMétodo 12 – Determinación de las emisiones de plomo inorgánico en fuentes estacionarias
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Este equipo mide la cantidad de partículas y/o gases dentro de una corriente de aire de una chimenea industrial. Puede medir velocidad y flujo del volumen del gas, CO2, O2, MP, ácido sulfúrico y SO2, plomo inorgánico, fluorados totales, dioxinas y furanos, halidos hidrogenados, halógenos, métales, amoníaco, formaldehido, componentes semivolátiles orgánicos etc. y dependen del método de muestreo CFR.
Se puede ver la aplicación de este equipo en el siguiente vídeo: Muestreo Isocinético en Chimenea. https://www.youtube.com/watch?v=rrXgBvkuJ4w
Para poder realizar este tipo de muestreo, se instalan a las chimeneas estructuras destinadas a este fin, llamadas plataformas o puertos de muestreo según Resolución 909 de 2008. Esta actividad requiere un acompañamiento especial del profesional SST porque es un trabajo de alto riesgo.
Imagen 2. Toma de muestra isocinética en chimenea industrial
Fuente. https://gsasas.com/servicios/fuentes-fijas/
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Mediciones indirectas de emisiones en fuentes fijas
En aquellos casos en que por las condiciones físicas de los equipos que hacen parte del proceso que genera la emisión de los contaminantes al aire no sea posible la construcción de un ducto para la descarga de los contaminantes o cuando la construcción del ducto no permita contar con las condiciones para realizar la medición directa se deberá aplicar balance de masas. En el caso que no se cuente con la información necesaria para realizar el cálculo de las emisiones por balance de masas (cantidades y caracterización de materiales, consumo de combustibles y la demás información que establece el presente protocolo para la aplicación de dicha metodología) y que se demuestre técnicamente que dicha información no se pueda hallar para el desarrollo de la evaluación de emisiones, se deberá aplicar factores de emisión.
Por las características del proceso industrial, por ejemplo, en industrias que fabrican o emplean en sus materias primas compuestos orgánicos volátiles COV. Las emisiones se producen de manera “fugitiva” o, dicho de otra manera, se producen reacciones químicas y se pierde determinada cantidad de gases por liberación a la atmósfera que se podrían catalogar como fugas.
Para realizar este cálculo se deben contar con las cantidades exactas de materia prima, de esta manera se estima de manera indirecta la cantidad de emisión. Es un sistema muy complejo que requiere el inventario detallado de sustancias utilizadas, el proceso productivo y sus interrelaciones mediante un diagrama minucioso de flujo de procesos. Un ejemplo de estos procesos podría ser la medición de un disolvente en un proceso de recubrimiento.
Balance de masas
El protocolo del IDEAM, 2010 establece que:
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El protocolo del IDEAM, 2010 lo define como: la relación entre la cantidad de contaminante emitido a la atmósfera y una unidad de actividad o del proceso, tales como el consumo de energía, el consumo de materia prima, el consumo de combustible, las unidades de producción, el calendario de operación, el número de dispositivos o las características de estos, entre otros. El uso de los factores de emisión es apropiado cuando los materiales que se emplean son consumidos o combinados químicamente en los procesos o cuando se producen bajas pérdidas de material por liberación a la atmósfera, en comparación con las cantidades que se tratan en el proceso. Los factores de emisión representan valores promedio de un rango de tasas de emisión, es decir, que en algunos casos las emisiones de la actividad variarán con respecto al resultado del factor de emisión, dependiendo de los valores que se utilizan para el análisis.
En espacios de trabajo, en interiores, se pueden dar condiciones de contaminación atmosférica y factores de riesgo por inhalación/respiración de sustancias químicas o de material particulado, ya sea porque proceda del ambiente exterior, por procesos de producción con inadecuados métodos de extracción, por uso de desinfectantes, por las características del mobiliario, por rediseño o mantenimiento de la infraestructura de la empresa o industria, por fugas o derrames de sustancias químicas entre otras, puede llegar a ser necesario realizar mediciones de ciertos parámetros en los lugares de trabajo.
Para la evaluación de riesgos laborales por MP, gases y vapores se utilizan equipos de medición para atmósferas cerradas que permiten tomar muestras mediante bombas de muestreo personal para luego ser transportadas a un laboratorio para su análisis, determinar el tipo de contaminante presente y calcular si las lecturas están dentro de los valores permisibles por la norma.
Medición de contaminantes atmosféricos dentro de los lugares de trabajo
Factores de emisión
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Bomba Gravimétrica: es el equipo más utilizado para valorar atmósferas en ambientes laborales, se utilizan para tomar muestras de sustancias por la inhalación/respiración de un trabajador en su jornada laboral.
Básicamente, cuenta con un colector de contaminante, un conducto de conexión a un medidor de flujo y una bomba de succión que funciona con pistón o diafragma que opera a caudales ≤ 5 lit/min, filtros de retención, ciclón separador de partículas y una fuente de energía independiente.
Imagen 3. Bomba gravimétrica y accesorios
De bajo caudal: operan hasta o,5 lit/min y se utilizan para medir gases y vaporesDe caudal media: operan hasta 5 lit/min y se utilizan normalmente, para medir material particuladoDe alto caudal: su uso no es muy frecuenta, operan a caudales de hasta 30 lit/min y se usan para medir fibras y otros materiales similares.
Tipos de Bombas:
Fuente. https://articulo.mercadolibre.com.pe/MPE-419576623-bomba-gravimetrica-guilian-bdx-ii-_JM?quantity=1
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Cada filtro es específico para la sustancia que se va a medir. Podemos encontrar, por ejemplo: filtro de fibra de vidrio, filtro de membrana, filtro de poro uniforme, filtro de celulosa etc.
Imagen 4. Tubos colorimétricos
Fuente. https://es.slideshare.net/sebastian0259/tubos-colorimetricos
El más utilizado es el de carbón activado por su gran capacidad de absorción, no es eficiente para compuestos volátiles. El de sílice gel se usa para medir alcoholes, aminas y fenoles. Existen en el mercado varias marcas para diferentes sustancias a muestrear. Básicamente cambian de color en presencia de un contaminante específico, luego se compara con una tabla de referencia y se determina la cantidad de la sustancia. Son de un solo uso y su principal ventaja es que no necesita de calibración.
Sirven para hacer mediciones rápidas in situ de una gran variedad de sustancias, algunos son utilizados con bombas de mano para extraer muestras de 50 a 100 cm3. Hay que tener cuidado en su manipulación, para que después de abierto el sello del tubo no se contamine el reactivo. Existen en el mercado accesorios como bombas de batería que permiten conectar varios tubos para realizar varias muestras sobre el trabajador.
Tubos colorimétricos: también llamados cartuchos de retención son tubos de vidrio que contienen gránulos o perlas con indicadores de color que retienen contaminantes, pero son específicos para determinadas sustancias sin cambiarle las propiedades químicas.
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En interiores laborales también se utilizan otros equipos portátiles, los cuáles se pueden escoger de acuerdo con las necesidades de las empresas o industrias. Se caracterizan por ser de respuesta rápida, bajo consumo de energía, fácil lectura, memoria y softwares que facilitan la interpretación de datos.
Sensores de concentración de COV: miden los Compuestos Orgánicos Volátiles (hidrocarburos, alcoholes, aldehídos y ácidos orgánicos), que se encuentran en la mayoría de los elementos vivos y se pueden convertir en vapores o gases. El más frecuente en su medición es el CO2. Se utilizan también para medir COV en áreas de uso y/o almacenamiento de pinturas, lacas, pegamentos, aromatizantes, sustancias usadas en el tratamiento de maderas (formaldehido) etc. Mide en ppm.
Sensores de gases: miden a través de infrarrojos los gases en partes por millón (ppm). Son muy utilizados en trabajos en espacios confinados, arroja lecturas rápidas y confiables de O2, CO, H2S, y CH4
Imagen 5. Sensor de gases para espacios confinados
Fuente. https://equiposproteccion.com/wp-content/uploads/2014/11/drager-deteccion-de-gases.png
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Imagen 6. Sensor de COV.
Imagen 6. Sensor de material particulado
Fuente: https://www.pce-instruments.com/espanol/instrumento-medida/medidor/detector-de-gas-pce-instruments-detector-de-gas-pce-voc-1-det_5853965.htm
Fuente: https://www.sanambiente.com.co/index.php/es/equipos-para-medicion-de-particulas
Sensores de PM: evalúan las partículas finas que se encuentran en suspensión y que pueden causar problemas respiratorios. Trabaja con rayos láser, detecta y cuantifica la cantidad de partículas en suspensión de un ambiente: El rango de concentración para la detección es . Una fuente de luz láser ilumina una partícula mientras esta atraviesa la cámara de detección. A medida que las partículas atraviesan el haz del láser, la luz rebota y se registra en el detector de luz o foto. Luego, la luz es analizada y convertida en una señal eléctrica a fin de calcular las concentraciones de partículas (https://sensing.honeywell.com/)
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Sensores de humedad: miden la temperatura y la humedad en el ambiente. La humedad interior es muy importante para controlar la calidad del aire. Convierte la magnitud física de la humedad del aire en una señal eléctrica normalizada, que se envía a la unidad de control. Esto permite por ejemplo activar una alarma al sobrepasar un valor límite, o activar o desactivar un ventilador (https://www.pce-instruments.com/). Se utilizan con frecuencia para medir el nivel de eficiencia de sistemas de aire acondicionado, calefacción o sistemas de enfriamiento.
Imagen 7. Sensores de humedad
Fuente. https://www.pce-instruments.com/colombia/sistemas-regulacion-control/sensorica/sensor-humedad-kat_158678.htm
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