PROPUESTA METODOLÓGICA PARA LA MODIFICACIÓN Y...
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PROPUESTA METODOLÓGICA PARA LA MODIFICACIÓN Y ACTUALIZACIÓN DEL PROTOCOLO PARA EL MONITOREO Y SEGUIMIENTO DE LA CALIDAD DEL AIRE JENNY ALEJANDRA MALAVER LINAREZ UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES INGENIERÍA SANITARIA BOGOTÁ 2018
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PROPUESTA METODOLÓGICA PARA LA MODIFICACIÓN Y ACTUALIZACIÓN DEL PROTOCOLO
PARA EL MONITOREO Y SEGUIMIENTO DE LA CALIDAD DEL AIRE
JENNY ALEJANDRA MALAVER LINAREZ
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERÍA SANITARIA
BOGOTÁ
2018
PROPUESTA METODOLÓGICA PARA LA MODIFICACIÓN Y ACTUALIZACIÓN DEL PROTOCOLO
PARA EL MONITOREO Y SEGUIMIENTO DE LA CALIDAD DEL AIRE
JENNY ALEJANDRA MALAVER LINAREZ
INFORME FINAL DE TRABAJO DE GRADO EN LA MODALIDAD DE PASANTÍA
DOCENTE DIRECTOR:
JOSÉ ALEJANDRO MURAD PEDRAZA
Ingeniero Ambiental y Sanitario
Docente de Planta
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DEL MEDIO AMBIENTE Y RECURSOS NATURALES
INGENIERÍA SANITARIA
BOGOTÁ
2018
3
INFORME FINAL DE PASANTÍA
REALIZADA EN EL INSTITUTO DE HIDROLOGÍA, METEOROLOGÍA Y ESTUDIOS AMBIENTALES –
IDEAM
Autor: JENNY ALEJANDRA MALAVER LINAREZ
DIRECTOR EXTERNO: Ing. Esp. LEONARDO ALFREDO PINEDA PARDO
DIRECTOR INTERNO: Ing. JOSÉ ALEJANDRO MURAD PEDRAZA
El trabajo final de grado titulado “PROPUESTA METODOLÓGICA PARA LA MODIFICACIÓN Y
ACTUALIZACIÓN DEL PROTOCOLO PARA EL MONITOREO Y SEGUIMIENTO DE LA CALIDAD DEL
AIRE”, presentado por Jenny Alejandra Malaver Linarez, en cumplimiento parcial de los requisitos para
optar al título de Ingeniera Sanitaria fue aprobado en fecha ___________________, por el director externo
y el director interno con una calificación de _____.
__________________________________ LEONARDO ALFREDO PINEDA PARDO DIRECTOR EXTERNO
_____________________________________ JOSÉ ALEJANDRO MURAD PEDRAZA DIRECTOR INTERNO
4
Tabla de Contenido
ACRÓNIMOS .............................................................................................................................................. 9
RESUMEN ................................................................................................................................................ 11
ABSTRACT ............................................................................................................................................... 12
1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 13
2. JUSTIFICACIÓN ........................................................................................................................... 16
3. OBJETIVOS DE LA PASANTÍA ..................................................................................................... 18
3.1. OBJETIVO GENERAL ................................................................................................................... 18
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS .......................................................................................................... 18
4. RESULTADOS .............................................................................................................................. 19
4.1. Análisis comparativo de metodologías y criterios de diseño de un SVCA ...................................... 19
4.2. Estado del arte de los estudios meteorológicos, de modelización y de inventarios de emisiones... 24
4.2.1. Estudios meteorológicos ................................................................................................................ 24
4.2.1.1. Norma Mexicana NMX-AA-166/1-SCFI-2013 ................................................................................. 24
4.2.1.2. Guía de Instrumentos y Métodos de Observación Meteorológicos ................................................. 26
4.2.1.3. Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems. Volume IV: Meteorological
Measurements. Version 2.0 (Final). ........................................................................................................... 30
4.2.2. Inventarios de emisiones ............................................................................................................... 34
4.2.2.1. Guía para la elaboración de Inventarios de Emisiones Atmosféricas. Ministerio de Ambiente y
Desarrollo Sostenible. Colombia, 2017 ...................................................................................................... 34
4.2.2.2. Guía Metodológica para la estimación de emisiones atmosféricas de fuentes fijas y móviles en el
Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes. Chile, 2009 .................................................... 37
4.2.2.3. Manuales del programa de Inventarios de Emisiones de México. Volumen II – Fundamentos de
Inventarios de Emisiones, 1997 ................................................................................................................. 38
4.2.2.4. Guía metodológica para la estimación de emisiones de fuentes fijas. México, 2013 ...................... 39
4.2.2.5. EMEP/EEA air pollutant emission inventory guidebook 2016. Technical guidance to prepare
national emission inventories ..................................................................................................................... 40
4.2.3. Modelización de la calidad del aire ................................................................................................ 41
4.2.3.1. Guía para el uso de modelos de calidad del aire en el SEIA. Gobierno de Chile, 2012 .................. 41
4.2.3.2. Good Practice Guide for Atmospheric Dispersion Modelling. New Zealand, 2004 .......................... 42
4.2.3.3. 40 CFR Appendix W to Part 51, Guideline on Air Quality Models ................................................... 43
4.3. Escalas de monitoreo .................................................................................................................... 46
5
4.3.1.1. Escala Micro .................................................................................................................................. 46
4.3.1.2. Escala Media ................................................................................................................................. 47
4.3.1.3. Escala vecindario o local ............................................................................................................... 47
4.3.1.4. Escala urbana................................................................................................................................ 48
4.3.2. Escala regional .............................................................................................................................. 49
4.3.3. Escala nacional ............................................................................................................................. 49
4.4. Vigilancia de la calidad del aire por parte de proyectos, obras o actividades ................................. 50
4.4.1. Calidad del aire en proyectos, obras o actividades en otros países ............................................... 57
4.5. Propuesta metodológica para la implementación de un SVCA....................................................... 57
4.5.1. Propuesta de escalas de monitoreo ............................................................................................... 58
4.5.2. Tipos de SVCA .............................................................................................................................. 58
4.5.2.1. SVCA Operados por la Autoridad Ambiental .................................................................................. 59
4.5.2.2. SVCA Instalados por parte de proyectos, obras o actividades ....................................................... 59
4.5.2.3. Criterios de Aplicación para los SVCA ........................................................................................... 59
4.5.2.4. Características de los SVCA .......................................................................................................... 61
4.5.3. Estaciones de Monitoreo ............................................................................................................... 64
4.5.3.1. Criterios de macrolocalización ....................................................................................................... 65
4.5.3.2. Criterios de microlocalización ....................................................................................................... 65
4.5.3.2.1. Aspectos generales ............................................................................................................... 65
4.5.3.2.2. Ubicación del toma muestras y las rutas de medición ............................................................ 66
4.5.3.2.3. Estaciones meteorológicas .................................................................................................... 68
4.5.4. Selección del método de referencia de contaminantes tóxicos del aire .......................................... 69
4.6. Criterios de operación durante la etapa de muestreo de un SVCA ................................................ 72
4.7. Criterios de operación durante la etapa de procesamiento y reporte de la información .................. 73
4.8. Criterios de aseguramiento de la calidad ....................................................................................... 75
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS........................................................................................................ 80
6. EVALUACIÓN Y CUMPLIMIENTO DE OBJETIVOS ...................................................................... 81
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ................................................................................. 83
8. BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................................................. 84
9. ANEXOS ....................................................................................................................................... 87
ANEXO 1. Municipios de Colombia que actualmente no cuentan con un SVCA y deberían tener, según el
tamaño de su población en la cabecera municipal ..................................................................................... 87
6
ANEXO 2. Certificado de cumplimiento de la pasantía .............................................................................. 89
ANEXO 3. Formato de evaluación de desempeño de la pasantía .............................................................. 91
7
Lista de Figuras
Figura 1. Documentos Internacionales ...................................................................................................... 19
Figura 2. Documentos de revisión para Estudios Meteorológicos .............................................................. 24
Figura 3. Documentos de revisión para Inventarios de Emisiones ............................................................. 34
Figura 4. Etapas de la elaboración de un IEA ............................................................................................ 35
Figura 5. Fuentes fijas, Guía IEA Colombia ............................................................................................... 35
Figura 6. Fuentes móviles, Guía IEA Colombia ......................................................................................... 36
Figura 7. Fuentes naturales, Guía IEA Colombia ....................................................................................... 36
Figura 8. Contenido General, Guía Gobierno de Chile ............................................................................... 37
Figura 9. Contenido general, Manual México 1997 .................................................................................... 38
Figura 10. Contenido general, Guía México 2013 ...................................................................................... 39
Figura 11. Componentes Guía EMEP/EEA, 2016 ...................................................................................... 40
Figura 12. Documentos de revisión para Modelización .............................................................................. 41
Figura 13. Contenido Guía de Modelación Chile, 2012 .............................................................................. 42
Figura 14. Guía de modelación Nueva Zelanda, 2004 ............................................................................... 43
Figura 15. Modelos para CO, Pb, SO2, NO2, PM2.5 y PM10 ......................................................................... 44
Figura 16. Modelos para O3 y PM 2.5 secundario ........................................................................................ 45
Figura 17. Escala micro en Estación Carvajal-Sevillana ............................................................................ 46
Figura 18. Escala media en Estación Carvajal-Sevillana ........................................................................... 47
Figura 19. Escala vecindario Estación Carvajal-Sevillana .......................................................................... 48
Figura 20. Escala urbana Estación Carvajal-Sevillana ............................................................................... 48
Figura 21. Escala regional Estación Carvajal – Sevillana .......................................................................... 49
Figura 22. Escala nacional Estación Carvajal - Sevillana ........................................................................... 50
Figura 23. Propuesta de escalas de monitoreo .......................................................................................... 58
Figura 24. Tipos de SVCA ......................................................................................................................... 59
Figura 25. Clasificación de las estaciones de monitoreo ............................................................................ 64
Figura 26. Estaciones meteorológicas según tipo de SVCA ...................................................................... 68
Figura 27. Criterios de operación durante el muestreo .............................................................................. 72
Figura 28. Criterios de operación de la información ................................................................................... 73
Figura 29. Revisión, verificación y validación de datos .............................................................................. 74
8
Lista de Tablas
Tabla 1. Análisis comparativo para el diseño de un SVCA......................................................................... 20
Tabla 2. Equipos para mediciones meteorológicas .................................................................................... 32
Tabla 3. Vigilancia de la calidad del aire en proyectos, obras o actividades............................................... 51
Tabla 4. Vigilancia de la calidad del aire en diversas actividades en otros países ..................................... 57
Tabla 5. Criterios de aplicación para los SVCA.......................................................................................... 60
Tabla 6. Características de los SVCA ........................................................................................................ 62
Tabla 7. Criterios de ubicación del toma muestras y las rutas de medición ............................................... 66
Tabla 8. Distancia mínima entre el toma muestras o rutas de medición y las vías vehiculares .................. 67
Tabla 9. Criterios de microlocalización de instrumentos meteorológicos .................................................... 69
Tabla 10. Métodos de referencia para contaminantes tóxicos del aire ....................................................... 70
Tabla 11. Métodos de referencia EPA ....................................................................................................... 70
Tabla 12. Métodos de referencia UE ......................................................................................................... 71
Tabla 13. Cronograma final ....................................................................................................................... 81
9
ACRÓNIMOS
AMVA Área Metropolitana del Valle de Aburrá
ANLA Autoridad Nacional de Licencias Ambientales
As Arsénico
AS/NZ Australia/New Zealand
CAR Corporación Autónoma Regional de Cundinamarca
Cd Cadmio
CEPIS Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente
CFR Code of Federal Regulations
CH4 Metano
CO Monóxido de carbono
CO2 Dióxido de carbono
CONPES Consejo Nacional de Política Económica y Social
CORPONARIÑO Corporación Autónoma Regional de Nariño
CORPOGUAJIRA Corporación Autónoma Regional de la Guajira
COx Óxidos de carbono
Cr Cromo
DAGMA Departamento Administrativo de Gestión del Medio Ambiente
DIGESA Dirección General de Salud Ambiental de Perú
EEA European Environment Agency
EIA Estudio de Impacto Ambiental
EMA Estación Meteorológica Automática
EMEP European Monitoring and Evaluation Programme
EN Estándar Europeo
EPA Environmental Protection Agency
EU European Union
Km Unidad de longitud, kilómetro
GEI Gases de efecto invernadero
ha Unidad de superficie, hectárea
HCT Hidrocarburos Totales
Hg Mercurio
IDEAM Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales de Colombia
IE Inventario de Emisiones
IEA Inventario de Emisiones Atmosféricas
INE Instituto Nacional de Ecología de México
INECC Instituto Nacional de Ecología y Cambio Climático de México
L/min Unidad de caudal, litro por minuto
m Unidad de longitud, metro
M Mega
MW Unidad de potencia, mega watt
MADS Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible
10
MAVDT Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial
Ni Níquel
nm Unidad de longitud, nanómetro
NMX-AA Norma Mexicana, del área técnica de Análisis de Agua.
NO2 Dióxido de nitrógeno
NOM Norma Oficial Mexicana
NOx Óxidos de nitrógeno
O3 Ozono
OMM Organización Meteorológica Mundial
OMS Organización Mundial de la Salud
OPS Organización Panamericana de la Salud
Pb Plomo
PM Material particulado
PM2.5 Material particulado menor a 2.5 micrómetros
PM10 Material particulado menor a 10 micrómetros
ppb Partes por billón
ppm Partes por millón
PROY-NOM Proyecto de Norma Oficial Mexicana
PST Partículas Suspendidas Totales
SAD Sistema de Adquisición de Datos
SCFCI Secretaría de Comercio y Fomento Industrial de México
SDA Secretaría Distrital de Ambiente
SEA Servicio de Evaluación Ambiental de Chile
SEIA Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental de Chile
SEMARNAT Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales de México
SEVCA Sistemas Especiales de Vigilancia de Calidad del Aire
SISAIRE Subsistema de Información sobre la Calidad del Aire
SMCA Sistema de Medición de la Calidad del Aire
SO2 Dióxido de azufre
SOx Óxidos de azufre
SVCA Sistema de Vigilancia de Calidad del Aire
SVCAI Sistema de Vigilancia de Calidad del Aire Industrial
T Unidad de masa, tonelada
TWA Time-weighted average
UE Unión Europea
UV Ultravioleta
VOCs Compuestos orgánicos volátiles
µg/m3 Microgramos por metro cúbico
11
RESUMEN
El presente trabajo desarrolla una propuesta metodológica para la modificación y la actualización del
Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire expedido por la Resolución 650 de
2010 y modificado por la Resolución 2154 de 2010, lo cual permitirá armonizar las metodologías y
estrategias de monitoreo realizados por los Sistemas de Vigilancia de Calidad del Aire con los
últimos lineamientos normativos publicados por el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
La contaminación atmosférica genera daños a la salud pública y al ambiente, razón por la cual el
monitoreo y seguimiento de la calidad del aire son de suma importancia. Por ello, el diseño y
operación adecuada de los Sistemas de Vigilancia de Calidad del Aire garantizan la obtención de
datos representativos, confiables y de calidad.
Para la generación de la propuesta metodológica, se tuvo en cuenta la información bibliográfica y
científica referente al diseño de redes de medición, estudios meteorológicos, inventarios de
emisiones, modelización, métodos, criterios operativos, manejo de datos y aseguramiento de la
calidad en los sistemas de vigilancia de calidad del aire, con el objetivo de evaluarla y adaptarla a
las condiciones propias del país.
El resultado, es un documento sintético y de fácil uso que permitirá a los diferentes tomadores de
decisiones a nivel nacional, la consulta y evaluación de las medidas y requisitos contenidos en el
Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire adoptado por la Resolución 610 de
2010, lo cual permitirá su futura modificación.
Palabras clave: Calidad del aire, propuesta, protocolo, sistemas de vigilancia.
12
ABSTRACT
This document develops a Methodological proposal to modify and update the Protocol for air quality
monitoring and control, the protocol was issued by Resolution 650 in 2010 and modified by
Resolution 2154 in 2010, which will allow to harmonizing the methodologies and monitoring
strategies carried out by air quality surveillance network with the last regulatory guidelines published
by the Ministry for the Environment and Sustainable Development.
Air pollution affects the public health and the environment, for that reason air quality monitoring and
control are really important. Therefore, the suitable design and operation of air quality surveillance
network guarantee obtaining representative, reliable and quality data.
To generate the methodological proposal, bibliographic and scientific information relating to
measurement networks’ design, meteorological studies, emission inventories, modeling, methods,
operational criteria, data management and quality assurance in the air quality surveillance network
were considered, with the objective of evaluating and adapting it to the conditions of the country.
The result is a synthetic and user-friendly document that will allow the different decision-makers at
national level to consulting and evaluating the measures and requirements contained in the Protocol
for air quality monitoring and control adopted by the Resolution 610 in 2010, which will allow its
future modification.
Key words: air quality, proposal, protocol, surveillance network.
13
1. INTRODUCCIÓN
Los costos sociales y ambientales que generan la contaminación atmosférica ocupan el tercer lugar,
después de los costos generados por la contaminación del agua y los desastres naturales, según lo
expuesto en la Política de Prevención y Control de la Contaminación del Aire. Adicionalmente, la calidad
del aire en Colombia se encuentra en niveles que afectan la salud y el ambiente, debido al crecimiento
poblacional y por ende al incremento en la demanda de bienes y servicios; la morbilidad o mortalidad
ocasionadas por enfermedades pulmonares y cardiovasculares, tienen relación con la baja calidad del aire
según lo indica el documento CONPES 3943.
Para realizar prevención y control a esta problemática, a nivel nacional se ha realizado la expedición de
diferentes instrumentos normativos. Como medida inicial, en el año 1967 fueron instaladas las primeras
redes para el monitoreo de la calidad del aire; posteriormente con la expedición del Código Sanitario
Nacional, Ley 9 de 1979, a través de normas, programas y medidas se buscó la protección del ambiente.
Para el año de 1982 se expidió el Decreto 02, adoptando estándares para la calidad del aire y la emisión
por fuentes fijas, dicho decreto fue derogado parcialmente por el Decreto 948 de 1995. En el año 2005 se
formularon los Lineamientos para la formulación de la Política de Prevención y Control de la
Contaminación del Aire, dando cumplimiento a lo establecido en el documento CONPES 3344 del Consejo
Nacional de Política Económica y Social.
En el año 2006, a través de la Resolución 601 se estableció la Norma de Calidad del Aire o Nivel de
Inmisión, con el fin de garantizar un ambiente sano y minimizar los riesgos sobre la salud ocasionados por
la concentración de contaminantes en el aire. Del mismo modo, en el año 2010 fueron publicadas diversas
normas, entre estas se encuentra la Resolución 650 en la cual se adoptó el Protocolo para el Monitoreo y
Seguimiento de la Calidad del Aire; adicionalmente la Resolución 651 que creó el Subsistema de
Información sobre la Calidad de Aire (SISAIRE), con el fin de obtener información que permitiera diseñar,
evaluar y ajustar políticas y estrategias para la prevención y el control de la calidad del aire; además, la
Resolución 610 que modificó a la Resolución 601 de 2006, estableciendo cambios en los niveles máximos
permisibles para contaminantes criterio, el reporte de estos en condiciones de referencia, entre otros
aspectos; finalmente se expidió la Resolución 2154, por la cual se ajustó el Protocolo para el Monitoreo y
Seguimiento de la Calidad del Aire.
Por otra parte, el Informe del Estado de la Calidad del Aire en Colombia 2016, reveló que en ese año
operaron 159 estaciones de monitoreo de las cuales 142 fueron fijas y 17 indicativas; todas estas
distribuidas en 23 Sistemas de Vigilancia de la Calidad del Aire (SVCA), de los cuales solo dos tienen
acreditación ante el Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM). Adicionalmente,
14
tan solo 68 estaciones fijas cumplieron con el criterio de representatividad temporal en por lo menos uno
de los parámetros evaluados; dicho criterio presentó una reducción significativa en comparación con años
anteriores, lo cual indica la necesidad de rediseñar los sistemas de vigilancia, mejorar la tecnología de
operación, renovar los equipos y reforzar el personal técnico calificado, por parte de las Autoridades
Ambientales que tienen el deber de realizar el monitoreo y seguimiento de la calidad del aire. Cabe resaltar
que los SVCA tienen cobertura en las regiones Caribe, Andina y Pacífico; sin embargo, en la actualidad no
todos los municipios que cumplen con los criterios establecidos en el Protocolo para el Monitoreo y
Seguimiento de la Calidad del Aire y tienen problemas asociados a contaminación atmosférica en su
jurisdicción, cuentan con dichos sistemas de vigilancia; asimismo muchos de los sistemas ya instalados no
cumplen con la complejidad que establece el Protocolo; lo anterior se debe en mayor medida a los
problemas presupuestales, métodos con altos costos de operación, rotación o falta de personal técnico,
ausencia de estudios de diagnóstico y dificultades logísticas en muchas zonas del territorio nacional.
Tras las emergencias de calidad del aire registradas en Bogotá y Medellín, durante los años 2015 y 2016,
y tras el preocupante panorama registrado en los documentos correspondientes al Informe del Estado de
la Calidad del Aire en Colombia (2011 – 2015 y 2016) se hizo necesario realizar la evaluación de las
políticas y estrategias que se han implementado a nivel nacional, regional y local para prevenir y controlar
el problema. Para ello, el Departamento Nacional de Planeación (DNP) realizó la evaluación de la Política
de Prevención y Control de la Contaminación del Aire y efectuó el estudio denominado “Los costos en la
salud asociados a la degradación ambiental en Colombia ascienden a $20,7 billones”, en el cual se estimó
el número de casos de morbilidad o mortalidad y los costos en los que incurre el sistema de salud para
atender las problemáticas asociadas a la contaminación del aire.
Como respuesta a esta problemática, el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible realizó la
expedición de la Resolución 2254 de 2017 con el objeto de establecer la nueva norma de calidad del aire o
nivel de inmisión, para garantizar un ambiente sano y minimizar el riesgo sobre la salud humana por la
exposición a contaminantes en la atmósfera. En ella, establece niveles objetivo de obligatorio cumplimiento
para el año 2030, lo cual permite el establecimiento de metas y programas de reducción en las diferentes
ciudades y regiones del país.
Finalmente, teniendo en cuenta el desarrollo normativo que se ha dado en el país en los últimos años, el
31 de julio de 2018 se publicó el Documento CONPES 3943, el cual formula la Política para el
mejoramiento de la calidad del aire, con la cual se busca la reducción de las emisiones de fuentes fijas y
fuentes móviles, así como el mejoramiento de las estrategias intersectoriales de prevención, reducción y
control de la contaminación del aire.
15
Con base en lo mencionado anteriormente, el Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible y el IDEAM
observaron la necesidad de ajustar la metodología de diseño y operación propuesta en el Protocolo para el
Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire, debido a que del éxito del monitoreo y seguimiento
dependerán las estrategias que se implementen para alcanzar las metas de país establecidas para el año
2030.
El presente trabajo de grado realizado bajo la modalidad de pasantía en conjunto con el IDEAM, busca
generar una “Propuesta Metodológica para la modificación y actualización del Protocolo para el Monitoreo
y Seguimiento de la Calidad del Aire” para el manual de diseño, en donde se contempla una valoración de
los criterios de diseño y operación, mejoras tecnológicas, aseguramiento y control de la calidad; con el fin
de seguir los lineamientos nacionales e internacionales que existen actualmente; así como, para dar
cumplimiento a la Resolución 2254 de 2017, y por ende lograr los objetivos que ha planteado la
Organización Mundial de la Salud (OMS) para el año 2030.
16
2. JUSTIFICACIÓN
El país ha tenido un desarrollo en el ámbito normativo desde hace algunas décadas, sin embargo, persiste
la necesidad de mejorar la gestión de la calidad del aire, proporcionando una vigilancia óptima y por ende
alcanzando resultados de monitoreo más confiables.
Es indispensable que se empiecen a tomar medidas que permitan mejorar los sistemas de vigilancia con
los que cuenta el país, así como dar las pautas necesarias para la implementación de estos en las demás
zonas del territorio nacional que lo requieran; lo anterior, teniendo en cuenta que según el DNP los costos
asociados a la contaminación del aire urbano por muertes, síntomas y enfermedades alcanzó un valor de
$15,4 billones de pesos para el año 2015; adicionalmente en ese mismo año, la contaminación del aire
interior superó los $3 billones de pesos en costos por atención de enfermedades y mortalidad prematura.1
Tras la evaluación de la Política de Prevención y Control de la Contaminación del Aire realizada por el
DNP, se obtuvo un diagnóstico detallado de la operación del funcionamiento de los SVCA en el período
2010 – 2015, donde se presentaron resultados para las redes de diferentes autoridades ambientales. En el
Área Metropolitana del Valle de Aburrá (AMVA) se observó una tendencia al incremento de las
concentraciones en los contaminantes criterio PM2.5 y NO2; en la Corporación Autónoma Regional de
Cundinamarca (CAR), se encontró que dos estaciones de PM10 tuvieron tendencias positivas, es decir, se
presentó un aumento en la concentración; en la Corporación Autónoma Regional de la Guajira
(CORPOGUAJIRA) siete de ocho estaciones de PM10 registraron aumento en la concentración; en la
Corporación Autónoma Regional de Nariño (CORPONARIÑO) se evidenció una disminución progresiva en
la concentración diaria de PM10, sin embargo solo se tuvo en cuenta los datos de una estación; en el
Departamento Administrativo de Gestión del Medio Ambiente (DAGMA), se analizó solamente PM10 en una
estación, obteniendo como resultado un incremento en la concentración diaria; finalmente, en la ciudad de
Bogotá, cuatro estaciones de la Secretaría Distrital de Ambiente (SDA) de NO2 presentaron aumento en la
concentración del contaminante. Una de las conclusiones de la evaluación indica que ha habido una baja o
nula implementación de medidas relacionadas con el manejo de áreas críticas y episodios críticos de
contaminación en todas las zonas estudiadas, lo que ha producido efectos negativos en los resultados que
se esperan para la Política.
Adicionalmente, el Informe del Estado de la Calidad del Aire 2017 develó que existen veinte municipios
que cumplen con los criterios poblacionales establecidos en el Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento
de la Calidad del Aire que no cuentan con la implementación de sistemas de vigilancia, y que de los 26
SVCA instalados hay 7 que no cuentan con la complejidad suficiente en lo que respecta al número de
estaciones de monitoreo.
1 DNP. Los costos en la salud asociados a la degradación ambiental en Colombia ascienden a $20,7 billones.
17
Además, las cifras calculadas para el indicador de representatividad temporal revelan que la cantidad de
datos obtenidos en varias de las estaciones de monitoreo instaladas a nivel nacional no son las
adecuadas, ya que para PM10 solo el 49% de los datos obtenidos por los SVCA fueron válidos; y en el
caso de PM2.5 se generó una disminución del 12% en la cantidad de datos válidos con respecto al año
2016, obteniendo solo un 31% de validez en los datos. Lo anterior se encuentra asociado a equipos con
vida útil cumplida u obsoletos; fallas en el sistema de provisión eléctrica; cambios en los entornos
poblacionales y geográficos de la estación; errores en los procesos de diagnóstico, calibración y
mantenimiento de los equipos; y acciones de vandalismo en las estaciones y sus equipos.
Por otra parte, la Política para el mejoramiento de la calidad del aire, publicada a través del documento
CONPES 3943, busca la reducción de la concentración de los contaminantes del aire que afectan a la
salud y al ambiente, implementando diversas acciones que permitan lograr todos estos objetivos en los
próximos diez años. En la Línea 1 de la política denominada Mejoramiento de la cobertura, calidad y
disponibilidad de información de emisiones y calidad del aire, el documento establece que el MADS con
apoyo del IDEAM definirán una estrategia nacional en pro de la mejora de la generación y calidad de los
inventarios de emisiones, modelos de calidad del aire, cobertura, diseño y operación de los SVCA y
seguimiento y control a las fuentes fijas y móviles de emisión. En el caso puntual de los SVCA la política
busca establecer mecanismos para que el IDEAM verifique que los sistemas de vigilancia que vayan a ser
implementados cumplan con los criterios técnicos de diseño y una vez se encuentren en operación, sea
posible realizar un seguimiento. En cuanto a los inventarios de emisiones, estos deben proporcionar la
base para el diseño de los SVCA, formular estrategias para prevenir la contaminación atmosférica y hacer
seguimiento a la implementación de las normas y acciones que se desarrollen para la reducción de las
emisiones en las fuentes; de igual forma, para el año 2021 el IDEAM con apoyo del MADS tendrán una
base de datos con el fin de registrar la información necesaria para realizar un inventario de emisiones a
nivel nacional.2
Considerando todo lo expuesto anteriormente y en el marco del Convenio 002 de 2008 suscrito entre el
IDEAM y la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, se desarrolla el presente documento bajo la
modalidad de pasantía, con el propósito de generar una propuesta metodológica que permita la
actualización y modificación del Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del aire en su
manual de diseño, revisando lineamientos internacionales relacionados con este tema y con los cuales se
espera analizar comparativamente diferentes metodologías y criterios de diseño de SVCA; revisar el
estado del arte de estudios meteorológicos, de modelización e inventarios de emisiones; elaborar una
propuesta metodológica para la implementación de los SVCA; determinar criterios de operación durante la
etapa de muestreo de un SVCA; establecer los criterios de operación durante la etapa de procesamiento
de información y reporte; y definir los criterios de aseguramiento de calidad de los SVCA.
2 CONPES 3943, 2018.
18
3. OBJETIVOS DE LA PASANTÍA
3.1. OBJETIVO GENERAL
Generar una propuesta metodológica para la modificación y actualización del Protocolo para el
Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire.
3.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Analizar comparativamente diferentes metodologías y criterios de diseño de Sistemas de
Vigilancia de Calidad del Aire (SVCA), a partir de información empleada a nivel internacional.
Revisar el estado del arte de los estudios meteorológicos, de modelización e inventarios de
emisiones que son complementarios para el diseño, implementación y evaluación de Sistemas de
Vigilancia de Calidad del Aire.
Elaborar una propuesta metodológica para la implementación de SVCA en diferentes ciudades del
país, teniendo en cuenta particularmente los criterios de microlocalización y de macrolocalización,
así como la necesidad de implementar Sistemas de Vigilancia de Calidad del Aire Industriales.
Determinar los criterios de operación durante la etapa de muestreo de un SVCA, considerando la
tecnología de medición y el tipo de sistema de vigilancia.
Establecer los criterios de operación durante la etapa de procesamiento de información y reporte
de un SVCA.
Definir los criterios de aseguramiento de calidad de un SVCA.
19
4. RESULTADOS
4.1. Análisis comparativo de metodologías y criterios de diseño de un SVCA
La obtención de los criterios metodológicos empleados en la fase de diseño de un SVCA, se realizó a
través de una revisión del estado del arte de diversos documentos nacionales e internacionales asociados
al diseño de un SVCA a nivel internacional. Con base en esto, se consideró la información publicada en
manuales, normas, protocolos y guías (Ver Figura 1).
Figura 1. Documentos Internacionales
Manual 1: Principios de Medición de la Calidad del Aire (INE)
Manual 2: Sistemas de Medición de la Calidad del Aire (INE)
Manual 3: Redes, Estaciones y equipos de Medición de la Calidad del Aire (INE)
Manual 5: Protocolo de manejo de Datos de la Calidad del Aire (INE)
Decreto 61 de 2008 (Ministerio de Salud, República de Chile)
Decreto 12 de 2001; Decreto 112 de 2003; Decreto 113 de 2003; Decreto 114 de 2003; Decreto 115 de 2002 y Decreto 136 de 2001. (Ministerio del Medio Ambiente)
Protocolo de Monitoreo de la Calidad del Aire y Gestión de los datos. (DIGESA, 2005)
Guías para la calidad del aire, OMS. (OPS/CEPIS/2004)
National Air Pollution Surveillance Network Quality Assurance and Quality Control Guidelines. (Environment Canada)
40 CFR Parts 50, 53 and 58.
Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems. Volume II. Ambient Air Quality Monitoring Program. (EPA)
Good Practice Guide for Air Quality (Ministry for the Environment, 2009)
Guidance on Assessment under the EU Air Quality Directives (EU)
20
Para el análisis comparativo de metodologías y criterios de diseño de los SVCA, se realizó una tabla de los documentos que corresponden a los
países de México, Nueva Zelanda, Perú, Estados Unidos y UE, como se muestra a continuación (Ver Tabla 1). Cabe resaltar que dichos
documentos se tuvieron en cuenta para el ejercicio comparativo, debido a que presentan varios puntos en común y describen con mayor detalle el
proceso de diseño e implementación de un SVCA.
Tabla 1. Análisis comparativo para el diseño de un SVCA
ÍTEM MÉXICO 3 NUEVA ZELANDA 4 PERÚ 5 EEUU 6 UE7
Esc
alas
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Mo
nit
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o Micro: ≈10 – 100 m
Media: 100 – 500 m Vecindario o local: 500m – 4 Km Urbana: 4 – 100 Km Regional: 100 – 1000 Km Nacional: > 1000 Km Global: parámetros de interés global
Máximo impacto: 10 – 100 m Vecindario: 100 m – 0.5 Km y 0.5 – 100 Km Regional: 100 – 1000 Km Nacional: > 1000 Km
Micro: hasta 100 m Media: 100 m – 0.5 Km Local: 0.5 – 4 Km Urbana: 4 – 50 Km Regional: hasta 100 Km Nacional o Global: nación o el mundo como un todo
Micro: hasta 100 m Media: 100 m – 0.5 Km Vecindario: 0.5 – 4 Km Urbana: 4 – 50 Km Regional: de decenas a cientos de Km Nacional y Global: nación y mundo como un todo
No especifica
Info
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-Objetivos del monitoreo -Epidemiología y exposición de la población -Programas existentes de medición de calidad del aire -Inventarios de Emisiones -Actividades en la zona -Información meteorológica -Información Topográfica
-Fuentes de emisión -Inventarios de Emisión -Meteorología -Topografía -Centros de población -Información histórica de monitoreo -Áreas con alto valor ambiental -Localización de áreas susceptibles -Áreas con planeación de desarrollo -Estudios epidemiológicos realizados -Modelos de dispersión
-Objetivos del monitoreo -Seguridad del sitio de instalación -Inventario de emisiones -Monitoreo de la calidad del aire -Resultados simulaciones de modelos de dispersión -Consideraciones atmosféricas -Topografía
-Objetivos de monitoreo -Escalas espaciales -Requisitos generales de monitoreo -Criterios de diseño para los lugares -Criterios de diseño específicos de contaminantes
-Topografía local -Características climatológicas o eventos meteorológicos -Modelado de dispersión -Modelado de receptores
3 Manuales de Medición de Calidad del Aire. INE. 2008 4 Good Practice Guide for Air Quality Monitoring and Data Management. Ministry for the Environment. 2009 5 Protocolo de Monitoreo de la Calidad del Aire. DIGESA. 2005 6 40 CFR Part 58 and Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems. Volume II. Ambient Air Quality Monitoring Program. (EPA) 7 Guidance on Assessment under the EU Air Quality Directives
21
ÍTEM MÉXICO 3 NUEVA ZELANDA 4 PERÚ 5 EEUU 6 UE7
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-SMCA Gestión de la calidad del aire tipo correctiva -SMCA Gestión de la calidad del aire tipo preventiva
No especifica
No especifica No especifica No especifica
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Redes: -Red manual -Red automática -Red de monitoreo de contaminantes de fuentes específicas -Red de monitoreo de fuentes fijas -Red de medición de emisiones vehiculares -Red de medición de contaminantes específicos Estaciones: Por tipo de operación -Estación manual -Estación automática -Estación mixta Por su movilidad -Estación fija -Estación móvil Por representatividad -Nacional -Local Por entorno -Urbana -Rural
Estaciones: -Tráfico -Industrial -Residencial -Especial
-Estación de PM-10 -Estación de SO2 -Estación de NOx -Estación de Oxidantes -Estación de CO -Estación Meteorológica
Redes: -Red Principal Nacional -Red Estatal y Local -Red de Monitoreo de propósito especial -Red de especiación química Estaciones: -Estación de investigación -Estación de frecuencia múltiple -Estación estatal y local -Estación urbana -Estación rural
Estaciones; -Tráfico -Industrial -De fondo
22
ÍTEM MÉXICO 3 NUEVA ZELANDA 4 PERÚ 5 EEUU 6 UE7
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-SMCA Gestión de la calidad del aire tipo correctiva ○Todas las ciudades con poblaciones mayores a 500,000 habitantes -SMCA Gestión de la calidad del aire de tipo preventiva ○Zonas con tendencias de crecimiento poblacional a 500,000 habitantes en los próximos cinco años (tasas de crecimiento anual >2%)
-Estación Industrial: Escala vecindario con alta densidad poblacional -Estación Residencial: áreas suburbanas con una densidad poblacional relativamente alta.
Cualquiera de las estaciones que menciona el protocolo, contemplan poblaciones comprendidas entre 1 y 8 millones de habitantes.
Se definen tres tipos de áreas: -Área estadística metropolitana: área urbanizada ≥ 50,000 habitantes -Área estadística micropolitana: grupo urbanizado ≥ 10,000 habitantes -Área estadística combinada: dos o más áreas estadísticas basadas en núcleos Se debe tener en cuenta que las estaciones dependen de la población y la concentración de los contaminantes criterio
-Conglomerado: aglomeración con más de 250,000 habitantes -Regiones no tan pobladas: dimensiones de 10 a 100 Km, con poblaciones de 300,000 a 3’000,000 de habitantes
Cla
ses
de
mo
nit
ore
o
No especifica
-Estudio de detección -Monitoreo continuo -Monitoreo con fines de investigación
No especifica -Monitoreo para la prevención del deterioro significativo -Monitoreo de tendencias -Monitoreo de episodios de emergencia
No especifica
Téc
nic
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med
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n -Analizadores manuales
-Analizadores automáticos -Monitores de partículas -Equipos semi-automáticos
-Métodos de monitoreo continuo -Métodos de partículas gravimétricas -Métodos de monitoreo pasivos
-Muestreadores pasivos -Muestreadores activos -Analizadores automáticos -Sensores remotos
-Analizadores continuos -Muestreadores manuales -Analizadores automáticos
Medición basada en: -Métodos de referencia -Métodos equivalentes -Métodos indicativos
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ÍTEM MÉXICO 3 NUEVA ZELANDA 4 PERÚ 5 EEUU 6 UE7
Co
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reo
-Características físicas del lugar y sus alrededores -Acabados mínimos -Seguridad y planes de emergencia -Codificación administrativa de las estaciones
-La entrada de la muestra no debe tener flujo de aire restringido -Evitar sitios donde pueda ocurrir interferencia química y física -Evitar sitios vulnerables al vandalismo -Los sitios deben ser accesibles -Ubicación de una fuente de alimentación adecuada -Evitar sitios con cambios alrededor del lugar de monitoreo
-Acceso al sitio -Seguridad en el sitio -Materiales -Suministro eléctrico
-Factor económico -Seguridad en el lugar -Logística en el lugar -Consideraciones atmosféricas -Topografía -Consideraciones sobre los contaminantes
-Datos de tráfico -Distancia al borde -Distancia a principales fuentes
Man
ejo
de
dat
os
-Limpieza, verificación y validación de datos -Objetivos de la calidad de los datos -Evaluación de la calidad de los datos
-Aseguramiento de la calidad de los datos -Ajuste y validación de datos -Datos negativos y/o perdidos -Documentación y procedimientos
-Recolección y distribución de la información -Análisis de la información -Suficiencia de información -Validación de la información -Generación base de datos -Análisis de correlación
-Adquisición de datos y gestión de la información -Revisión, verificación y validación de datos
No especifica
Es importante mencionar que los documentos utilizados para el análisis comparativo, son documentos oficiales en cada uno de los países a los que
pertenecen, como se especifica a continuación:
Los Manuales de Medición de Calidad del Aire de México, fueron publicados por el INE (actualmente INECC), con base al PROY-NOM-
156-SEMARNAT-2008 el cual dictó el establecimiento y operación de SMCA.
La Guía de Buenas Prácticas para el Monitoreo de la Calidad del Aire y la Gestión de los Datos, publicada por el Ministerio del Medio
Ambiente de Nueva Zelanda, está basada en los estándares australianos y neozelandeses (AS/NZ Standards).
El Protocolo de Monitoreo de la Calidad del Aire, fue publicado por la Dirección General de Salud Ambiental de Perú. El protocolo se aprobó
en la Resolución Directoral 1404 de 2005 del Ministerio de Salud.
Las publicaciones de los Estados Unidos de América, se basan en lo que establece el Código de Regulaciones Federales (CFR).
24
4.2. Estado del arte de los estudios meteorológicos, de modelización y de inventarios de
emisiones
La meteorología, la modelización de la calidad del aire y los inventarios de emisiones son factores muy
importantes en el diagnóstico y diseño de esquemas de monitoreo, vigilancia y seguimiento de la calidad
del aire. Por lo anterior, es importante conocer los avances más relevantes en esta materia, lo cual
permitirá hacer una revisión adecuada del estado del arte. Para dicha revisión se tuvieron en cuenta
normas, guías y manuales internacionales para cada tema, dando como resultado la siguiente información.
4.2.1. Estudios meteorológicos
Para la revisión del estado del arte de este tema, se tuvieron en cuenta tres documentos como se muestra
a continuación.
Figura 2. Documentos de revisión para Estudios Meteorológicos
En los siguientes numerales se presenta el contenido general de cada uno de los documentos
mencionados en la Figura 2.
4.2.1.1. Norma Mexicana NMX-AA-166/1-SCFI-2013
Esta Norma Mexicana se denomina “Estaciones Meteorológicas, Climatológicas e Hidrológicas – Parte 1:
Especificaciones técnicas que deben cumplir los materiales e instrumentos de medición de las estaciones
meteorológicas automáticas y convencionales”, y entrega las especificaciones técnicas del tema.
Est
ud
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met
eoro
lóg
ico
s
NMX-AA-166/1-SCFI-2013. México
Guía de Instrumentos y Métodos de observación meteorológicos. OMM
Handbook Volume IV. Meteorological Measurements Version 2.0. EEUU
25
En términos generales, la norma habla de Estaciones sinópticas convencionales de superficie, y
Estaciones meteorológicas automáticas y sinópticas meteorológicas.
Estaciones sinópticas convencionales de superficie: se encuentra el Observatorio sinóptico, lugar
donde se realizan observaciones meteorológicas instrumentales y sensoriales cada hora, durante
todo el año. Las mediciones que se realizan en este tipo de estaciones son:
o Mediciones sensoriales: tiempo presente, tiempo pasado, nubosidad, tipo de nube, altura
de la base de la nube, visibilidad y dirección del movimiento de las nubes.
o Mediciones instrumentales: dirección y rapidez del viento, temperatura, humedad relativa,
presión atmosférica, precipitación, capa de nieve, insolación, radiación solar y temperatura
del suelo.
Por otra parte, los parámetros que se miden en estas estaciones son:
o Precipitación pluvial: la precipitación que capte el pluviómetro podrá ser medida por medio
de una regla graduada para determinar la profundidad, o midiendo el volumen, o pesando
el contenido.
o Capa de nieve: se puede hacer una medición convencional con una regla graduada y
tabla de depósito; o por medio de nivómetros (rayo láser, ultrasónicos o acústicos).
o Temperatura: se puede medir con Termómetro de ambiente, Termómetro de máxima,
Termómetro de mínima, Higrotermómetro digital o Geotermómetro.
o Evaporación: se mide con evaporímetro o tanque clase A.
o Viento: se puede medir con instrumentos indicadores o registradores convencionales
como anemógrafos y anemómetros digitales.
o Presión atmosférica: se medición se realiza con el Barómetro digital.
o Radiación solar: hay diferentes tipos de radiación, y por ende diversos instrumentos para
su medición. La Radiación solar global y la Radiación solar difusa se miden con
piranómetros; la Radiación solar directa se mide con pirheliómetros; la Radiación solar
ultravioleta banda “B” se mide con radiómetros sensibles a la ventana espectral de 280 –
320 nm; y la Radiación solar fotosintéticamente activa.
o Iluminancia: su medición se realiza con piranómetros.
Este tipo de estaciones deben contar con detectores de rayos que permitan la protección de sus
equipos; también deberá tener un abrigo o caseta meteorológica.
Estaciones meteorológicas automáticas y sinópticas meteorológicas: son estaciones formadas por
un grupo de sensores que registran y transmiten información de forma automática desde los sitios
donde se encuentran ubicadas.
o Dispositivos: estas estaciones cuentan con sensores, sistema central de procesamiento y
equipo periférico.
o Especificaciones técnicas: la norma entrega especificaciones técnicas generales del
equipo; especificaciones y generalidades para los sensores y cables; especificaciones
26
técnicas particulares del equipo; gabinete general y especificaciones técnicas de los
sensores.
o Sistema de alimentación autónomo: estas estaciones deben contar con batería, panel
solar y transmisor con emisiones programadas y al azar.
o Sistema de protección primaria y secundaria contra sobrevoltajes por descargas
eléctricas: deberá haber protección primaria y secundaria en estas estaciones.
4.2.1.2. Guía de Instrumentos y Métodos de Observación Meteorológicos
Esta guía fue publicada por la Organización Meteorológica Mundial (OMM), es la edición del año 2014, con
actualización de 2017. La guía describe los instrumentos, sistemas y técnicas utilizados con fines
meteorológicos; tiene por objetivo presentar las mejores prácticas, procedimientos y capacidades básicas
de los instrumentos, para ayudar a los servicios meteorológicos y usuarios interesados.
Las Estaciones meteorológicas
Se utilizan con diversos fines, por ejemplo, sinópticos, climatológicos o aeronáuticos. Se deberán tener en
cuenta los siguientes factores
Observadores: son necesarios por diversas razones, entre ellas, para realizar observaciones con
exactitud y representatividad; para mantener los instrumentos y la documentación; para codificar y
enviar observaciones; para mantener dispositivos de registro in situ; para hacer registros
(semanales y/o mensuales); para responder al público,
Emplazamiento y exposición: se deberá tener en cuenta la elección del emplazamiento, las
coordenadas de la estación y el funcionamiento de los equipos en entornos extremos.
En cuanto a los instrumentos, los requisitos generales que deben cumplir son incertidumbre, fiabilidad y
estabilidad; facilidad de funcionamiento, calibración y mantenimiento; sencillez de diseño; durabilidad; nivel
de costo aceptable y condiciones de seguridad.
Para la exposición de los instrumentos se debe tener en cuenta la altura de los instrumentos por encima
de la superficie; el tipo de garita y el gado de ventilación para la temperatura y humedad; el gado de
interferencia de otros instrumentos u objetos; la microescala y topoescala de la zona cercana al mismo.
La guía entrega especificaciones para la medición de los siguientes parámetros meteorológicos:
Medición de temperatura: la guía proporciona especificaciones técnicas de los Termómetros de
líquido en cápsulas de vidrio; Termógrafos mecánicos y Termómetros eléctricos. Para la medición
de este parámetro, la temperatura del recinto debe ser uniforme e igual a la temperatura del
exterior.
27
Medición de la presión atmosférica: la guía entrega las especificaciones técnicas de Barómetros
electrónicos, Barómetros de mercurio, Barómetros aneroides o hipsómetros, Barógrafos y
Barómetros de tubo de Bourdon.
Entre los requisitos que deben cumplir estos instrumentos se destaca que deben calibrarse o
controlarse periódicamente con respecto a un instrumento patrón; la variación de exactitud debe
estar por debajo de los márgenes de tolerancia; las lecturas no se deben afectar por variaciones
en la temperatura; el instrumento debe estar en un lugar que no genere errores en la medición;
debe ser de lectura fácil y rápida; y su desplazamiento no debe afectar su estabilidad ni exactitud.
Medición de la humedad: se puede realizar con Higrómetros, Higrometría gravimétrica, Métodos
basados en la condensación, Método psicométrico y Métodos de sorción. Los instrumentos que
menciona la guía con sus respectivas especificaciones técnicas son: Psicrómetro, Higrómetro de
cabello, Higrómetro de punto de rocío con espejo enfriado e Higrómetro de absorción de radiación
electromagnética.
Medición del viento de superficie: para esta medición se deberán tener en cuenta dos parámetros,
la medición de la velocidad del viento, la cual se debe realizar en un lugar bien expuesto al viento,
no a sotavento de obstáculos; y la dirección del viento, que se puede estimar con una veleta
instalada en un mástil, que esté provista de indicadores que señalen los principales puntos
cardinales.
En este caso, los instrumentos que menciona la guía son Anemómetros de cazoletas y de hélice;
Veletas; Anemómetros de tupo de Pitot; Anemómetros sónicos; Anemómetros de disco caliente y
Anemómetros de hilo caliente.
Medición de la precipitación: el instrumento típico para la medición de este parámetro es el
Pluviómetro. Los medidores registrados mencionados en la guía son el Pluviógrafo de cubeta
basculante y el Pluviógrafo de flotador.
Dentro de esta sección, la guía indica la medición del rocío, hielo y precipitación de niebla; así
como la medición de la caída de nieve y capa de nieve.
Medición de la radiación: para la Radiación solar directa están los Pirheliómetros patrón primarios,
Pirheliómetros patrón secundarios y Pirheliómetros de campo y red; para la Radiación celeste
global y difusa está el Piranómetro; para la Radiación total y de onda larga se realizan mediciones
separadas de forma simultánea en radiación de onda corta y onda larga con un Piranómetro y
Pirgeómetro respectivamente.
En la medición de magnitudes de radiación especial, se incluye la medición de la luz diurna con
luxómetros; la medición de la radiación UV con Sensores de banda ancha, Sensores de banda
estrecha y Espectrorradiómetros.
Medición de la duración de la insolación: los instrumentos mencionados en la guía son
Pirheliómetro, Piranómetro, Heliógrafo de Campbell-Stokes, Dispositivos de evaluación de
contraste, Dispositivos de barrido y evaluación por contraste.
Medición de la visibilidad: los métodos de medición para este parámetro son Percepción visual:
visión fotópica y escotópica; Visibilidad meteorológica diurna y Visibilidad meteorológica nocturna.
28
Medición de la evaporación: menciona instrumentos como Atmómetros, Evaporímetros de cubeta
y tanques de evaporación, y Evapotranspirómetros (Lisímetros).
Medición de la humedad del suelo: el método directo es la Medición gravimétrica directa del
contenido hídrico del suelo; pero también hay métodos indirectos como Métodos radiológicos,
Método de dispersión neutrónica y Atenuación de rayos gamma.
Los instrumentos contemplados en la guía son Tensiómetros, Bloques de resistencia eléctrica y
Psicrómetros.
Medición de la presión, temperatura y humedad en altitud: para estos se deben utilizar métodos de
radiosonda. Entre los sensores de presión están Cápsulas aneroides, Cápsulas aneroides
capacitivas y sensores de silicio; los sensores de temperatura son Termistores,
Termocondensadores, Termopares e Instrumentos de sondeo científicos; finalmente, para los
sensores de humedad relativa se especifican Condensadores de película delgada, Higristores de
carbón, Sensores de membrana orgánica de tripa de vacuno e Instrumentos de sondeo científicos.
Estaciones Meteorológicas Automáticas (EMA)
Por otra parte, las EMA se utilizan para aumentar el número y la fiabilidad de las observaciones en
superficie.
Existen dos tipos de EMA:
EMA en tiempo real: proporciona datos en tiempo real, para tiempos prefijados, condiciones de
emergencia o petición externa.
EMA fuera de línea: registra datos sobre el terreno en dispositivos de almacenamiento de datos
internos o externos, posiblemente combinados con visualización de datos reales.
Generalmente una EMA pertenece a una red de estaciones meteorológicas; cada una transmite sus datos
procesados a un sistema de procesamiento de red por diversos medios de transmisión de datos.
En cuanto a los equipos que componen este tipo de estaciones se encuentran sensores analógicos,
sensores digitales y sensores o transductores “inteligentes”; permitiendo la medición de parámetros como
presión atmosférica, temperatura, humedad, viento, precipitación, insolación, radiación, altura de las nubes
y visibilidad.
Otro factor importante para tener en cuenta en las EMA es la unidad central de procesamiento para la
adquisición de datos, procesamiento de datos, transmisión de datos y equipo periférico.
En cuanto al emplazamiento, la estación debe generar mediciones representativas de la zona en la que
está ubicada. Por otra parte, para el procesamiento centralizado de datos de la red, se tendrá en cuenta la
composición y el control de calidad de los mismos.
29
Los temas de mantenimiento y calibración son de gran importancia. Por una parte, el mantenimiento se
debe realizar sobre el terreno, en el centro regional y en el centro nacional; y la calibración será inicial, de
inspección sobre el terreno y en laboratorio.
Observaciones urbanas
Busca representar el entorno meteorológico en un lugar dado con fines climatológicos generales,
proporcionando datos en respuesta a las necesidades existentes. A continuación, se entregan algunos
conceptos y especificaciones propias de este tipo de observaciones.
Escalas horizontales
o Microescala: superficie u objeto que tiene su propio microclima. Desde 1 m hasta
centenas de m.
o Escala local: escala a la que deberán operar las estaciones climáticas normalizadas.
Incluye características del paisaje, pero excluye efectos de microescala.
o Mesoescala: comprende decenas de Km, no se representa con una sola estación.
Escalas verticales: los intercambios verticales de cantidad de movimiento, calor y humedad no
tienen lugar en una superficie plana, sino en una capa de espesor no desdeñable, denominada
palio urbano. La distancia requerida antes de que el efecto desaparezca dependerá de la
magnitud del mismo, la velocidad del viento y la estabilidad.
Área fuente “huellas”: un sensor ubicado sobre una superficie percibe solo una parte de su
entorno, denominada área fuente del instrumento, y depende de su altura y de las características
del proceso responsable de transportar la propiedad superficial del sensor.
Ubicación: se debe establecer la finalidad de la estación; evitar las influencias microclimáticas u
otros fenómenos climáticos locales o mesoescalares que compliquen el registro urbano.
Emplazamiento: se debe reducir el número de posibles ubicaciones en una zona climática urbana;
se deben buscar zonas con un desarrollo urbano razonablemente homogéneo, sin grandes
extensiones de estructura, cubierta o material anómalos. Una vez se elija el lugar, se debe reunir
información detallada sobre sus características en forma de metadatos.
Exposición de los instrumentos: se recomienda situar la estación urbana en el centro de un
espacio abierto, que tenga buena representatividad de la zona que la rodea.
o Temperatura: se puede hacer medición de la Temperatura del aire, Temperatura de la
superficie, Temperatura del suelo y de la calzada.
o Presión atmosférica: no es necesario medirla a escala urbana, cuando exista una estación
sinóptica en la región.
o Humedad: se utilizan los instrumentos habituales; debido al polvo, aceites y
contaminantes de este tipo de áreas, se debe realizar un mantenimiento más cuidadoso.
30
o Velocidad y dirección del viento: son mediciones sensibles a las distorsiones del flujo que
ocasionan obstáculos. Se debe tener en cuenta el perfil medio del viento, la altura de
medición y exposición.
o Precipitación: los métodos e instrumentos ya descritos son aplicables para zonas urbanas.
o Radiación: en áreas urbanas son escasas las mediciones de este parámetro.
o Duración de la insolación: las atmósferas contaminadas de las áreas urbanas reducen las
horas de insolación en comparación con otras zonas.
o Visibilidad y alcance óptico meteorológico: aunque los contaminantes pueden reducirlos
en la medida que influyen en la atenuación de la luz y en la intensificación de ciertos tipos
de niebla, los efectos de isla de calor y humedad reducen la frecuencia de la intensidad de
la niebla y las nubes bajas.
o Evaporación y otros flujos: en áreas urbanas hay muy pocas estaciones de medición de
evaporación, esto ya que es casi imposible interpretar las mediciones de evaporación
realizadas en el palio urbano mediante diversos instrumentos.
o Humedad del suelo: para obtener datos representativos de este parámetro, se requieren
tareas de enormes proporciones.
o Técnicas de perfilado de la capa límite urbana: es necesario utilizar torres y mástiles para
obtener observaciones por encima de la subcapa de rugosidad si se desea efectuar
mediciones a mayor altura.
4.2.1.3. Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems. Volume IV:
Meteorological Measurements. Version 2.0 (Final).
Este documento fue publicado por la EPA en el año 2008; su objetivo es proporcionar información clara y
concisa, así como orientar a las agencias que se encarguen del control de la contaminación del aire y que
operen equipos de monitoreo meteorológico.
Las torres meteorológicas soportan diferentes tipos de equipos; por lo que su instalación y ubicación
adecuadas determinan la efectividad del sistema y asegura la facilidad para el mantenimiento.
Existen diferentes tipos de torres, los cuales están determinados por la ubicación, las estructuras de
soporte y la altura deseada. En la mayoría de los casos, la torre debe alcanzar una altura de 10 m; una vez
se determine la altura de la torre, se puede identificar el tipo.
Poste telescópico: es económico y recomendado para aplicaciones menores o iguales a 10 m. Su
instalación es difícil, así como su alineado, subida y bajada.
Triángulo fijo: es simple de cablear, fácil de alinear y su rango de precio es medio. Es difícil de
subir y bajar, y presenta dificultad para el control de la calidad.
31
Triangular ajustable (torres de manivela): simple de cablear, fácil de alinear, de subir y de bajar.
Este tipo de torre es costoso.
Neumático: fácil de subir y bajar, se recomienda para aplicaciones móviles. Su costo es muy
elevado y no es práctico para sitios de monitoreo estacionario.
Fold-over: el trabajador puede acceder a los instrumentos sin escalar, es fácil de alinear. Este tipo
es más costoso en comparación con las torres de manivela.
En cuanto a la instalación y configuración de la torre, estas varían mucho dependiendo de la ubicación de
la misma. Antes de elegir un método, se deben considerar todos los escenarios de instalación.
Instalación en tierra: está diseñada para torres triangulares de aluminio de 10 m independientes,
las cuales se instalarán en la superficie de la tierra en un área que no experimenta condiciones
climáticas severas o extremas. Con el fin de proporcionar soporte, puede ser necesario una base
de hormigón más grande, así como alambres adicionales, lo anterior, según las circunstancias de
cada instalación.
Instalación de techo: está diseñada para torres triangulares que se instalarán en una estructura
existente, en áreas que no experimenten condiciones climáticas severas o extremas. Se puede
realizar la fijación de la torre al techo, requiriendo de alambres adicionales y una base más
grande, según las circunstancias de cada instalación.
Otras instalaciones: se debe considerar el diseño del sitio y las estructuras de soporte disponibles
antes de comenzar la instalación.
Protección contra rayos y polo a tierra: se debe instalar polos a tierra y cables para proteger los
componentes de la torre de los posibles daños que ocasionen los rayos. Para las instalaciones del
polo a tierra se debe considerar la composición del suelo con el fin de determinar la técnica más
beneficiosa.
Para el cableado de la torre, el esquema de este depende en gran parte del tipo de torre e
instrumentación. Generalmente un cable de señal del sensor meteorológico corre desde el sensor hasta la
base de la torre; los cables deben instalarse teniendo en cuenta la posible interrupción durante las
auditorías de los instrumentos y el mantenimiento. Se debe tener en cuenta, que las torres de manivela
requieren que los cables se fijen a los orificios de guía en el final de cada sección de la torre, para evitar
dañarlos cuando esta se eleve o baje.
Por otra parte, los sensores meteorológicos deben estar ubicados a una distancia más allá de la influencia
de obstrucciones, como edificios y árboles; igualmente, las mediciones deben ser representativas del área
de interés. Es importante que haya accesibilidad y seguridad; ya que se deben hacer inspecciones anuales
al sitio para verificar la ubicación y exposición de los sensores.
La ubicación debe ser representativa de las condiciones meteorológicas del área de interés. La selección
del lugar es de suma importancia, ya que una mala ubicación puede ocasionar grandes errores en
variables como la dirección y velocidad del viento, temperatura, humedad, energía solar y radiación.
32
Las torres meteorológicas deben estar en áreas abiertas y niveladas; deben ser lo suficientemente
resistentes para ser escaladas de forma segura para la instalación y reparación de sus equipos; debe
haber garantía en la facilidad de su mantenimiento y debe permitir la colocación del equipo meteorológico
a una distancia adecuada de los objetos aledaños.
Una vez se haya ubicado e instalado la torre meteorológica y dependiendo de la aplicación que tendrá la
misma, se deben tener en cuenta los sensores que se instalarán y por ende los parámetros que serán
medidos. En términos generales, a continuación, se especifican algunos parámetros.
Tabla 2. Equipos para mediciones meteorológicas
PARÁMETRO TIPOS DE
INSTRUMENTOS
TEST DE
ACEPTACIÓN
INSTALACIÓN
Y CABLEADO
CALIBRACIÓN OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO
Velocidad y
dirección del
viento
◦ Anemómetro de
copa y sistema de
paletas
◦ Anemómetro de
hélice y sistema
de paletas
◦ Anemómetro
sónico
◦ Velocidad del
viento: se debe tener
límite, exactitud y
constante de
distancia.
◦ Dirección del viento:
se debe tener límite,
exactitud, distancia
de retardo y
sobrepaso
La exposición
estándar de estos
instrumentos es
de 10 m sobre el
suelo, pero la
altura óptima
puede variar de
acuerdo a las
necesidades de
los datos.
El instrumento
debe estar
montado sobre un
mástil que no se
retuerza, gire u
oscile
◦ Velocidad del
viento: prueba de
umbral del sensor
◦ Dirección del
viento:
orientación,
Métodos de
declinación
magnética,
Métodos solares,
Método de
alineación del
GPS, Exactitud
del sistema,
Precisión del
componente
La operación debe
estar planificada y
documentada.
El mantenimiento
debe ser rutinario y
preventivo, así
como correctivo
cuando se requiera
Temperatura y
gradiente de
temperatura
Los instrumentos
más comunes son
Termistor o
resistencias
térmicas
Controles simples
para respuestas
razonables
Los sensores
deben estar sobre
terrenos planos
abiertos con al
menos 9 m de
diámetro
La altura estándar
es de 1,25 – 2 m
◦ Temperatura
ambiente y
temperatura delta
◦ Inspección física
y verificación de
datos de forma
ocasional
◦ Limpieza rutinaria
Precipitación
◦ Pluviómetros con
grabación
◦ Pluviómetros sin
grabación
Ensamblar medidores
y verificar con pesos
estándar o volumen
medido de agua
La base debe
estar anclada
firmemente.
El medidor debe
estar protegido
del viento
Seguir las
recomendaciones
del fabricante
◦ Verificar posibles
fugas en el tubo de
medición
◦ Limpieza
ocasional
◦ Lubricar el reloj
Humedad
relativa y
◦ Higrómetro
eléctrico
Verificar el buen
funcionamiento del
Deben montarse
en un terreno
Comparar salida
del dispositivo a
◦ Inspección física
y verificación de
33
PARÁMETRO TIPOS DE
INSTRUMENTOS
TEST DE
ACEPTACIÓN
INSTALACIÓN
Y CABLEADO
CALIBRACIÓN OPERACIÓN Y
MANTENIMIENTO
determinación
del punto de
rocío
◦ Espejo
refrigerado
◦ Psicómetro
equipo cuando se
acaba de instalar o
se devuelve de
mantenimiento o
calibración
plano abierto, al
menos 9 m de
diámetro.
Protección contra
rayos en áreas
que lo requieran
un valor conocido
y determinar si la
diferencia está
dentro de los
límites de
tolerancia
aceptables
datos
◦ Limpieza de los
escudos de
radiación
◦ Inspección diaria
de la pantalla
protectora
Radiación
solar
◦ Piranómetros
◦ Pirheliómetros
Inspección al
momento de recibir el
instrumento.
También se debe
hacer una
determinación rápida
con la exposición a
una lámpara de
tungsteno
Lugar libre de
obstrucciones;
fácil acceso para
limpieza y
mantenimiento.
Lugar donde no
haya proyección
de la sombra;
lejos de paredes
de color claro u
objetos que
reflejen la luz
Controles de
calibración de
campo en dos
días sin nubes.
Calibración de
sensores netos
cada seis meses
◦ Verificación de la
calibración de
campo semestral
◦ Actividades de
mantenimiento
preventivo
Presión
atmosférica
◦ Sensor de
mercurio
◦ Aneroides
◦ Barómetros
electrónicos
Revisión para su
operación apropiada.
La lectura se
compara con la de un
barómetro electrónico
portátil
Lugar con
temperatura
uniforme y
constante; buena
iluminación,
protección del sol
directo.
Alejado de
corrientes de aire
y calentadores;
en un montaje
sólido y vertical.
Calibración anual
para los
barómetros
electrónicos
◦ Mantenimiento de
rutina, con
verificación física
de los recintos
◦ Los cables de
señal deben estar
en buenas
condiciones
◦ Los sensores
interiores deben ser
espolvoreados
Cuando la medición de los parámetros es realizada, es importante la adquisición de los datos obtenidos.
Para esto, los Sistemas de Adquisición de Datos (SAD) recopilan, almacenan, resumen, informan,
imprimen, calculan o transfieren datos. La transferencia se realiza normalmente de un formato analógico a
digital; sin embargo, los sistemas de nueva generación ofrecen una opción digital que permite que la señal
vaya del sensor al SAD.
Después de que se obtengan los datos, estos se deben revisar, verificar y validar para aceptar, rechazar o
calificar los datos de forma objetiva y consistente.
El documento dedica una sección para las nuevas tecnologías que ofrece el mercado, por ejemplo,
Anemómetros sónicos, Termómetros de resistencia al platino estándar, Barómetros digitales de alta
precisión, Sensores de lluvia de radar; Sensores Meteorológicos multiparámetros, entre otros.
34
4.2.2. Inventarios de emisiones
Para la revisión del estado del arte de los Inventarios de emisiones, se tuvieron en cuenta los siguientes
documentos.
Figura 3. Documentos de revisión para Inventarios de Emisiones
A continuación, se indica el contenido general de los diferentes documentos que se mencionan en la
Figura 3.
4.2.2.1. Guía para la elaboración de Inventarios de Emisiones Atmosféricas. Ministerio de Ambiente
y Desarrollo Sostenible. Colombia, 2017
La guía tiene como objetivo general cuantificar las emisiones generadas por un grupo de fuentes o áreas
de interés; fue publicada por el ministerio el año inmediatamente anterior y está dirigida al sector regulado,
las autoridades ambientales, la academia, los institutos de investigación y las entidades públicas
territoriales.
La guía precisa las etapas de la elaboración de un IEA como se muestra más adelante (Ver Figura 4);
adicionalmente presenta información puntual para los diferentes tipos de fuentes, entre estos se
encuentran las fuentes fijas, las fuentes móviles y las fuentes naturales.
• Guía para la elaboración de Inventarios de Emisiones Atmosféricas (IEA). MinAmbiente. Colombia. 2017.
• Guía Metodológica para la estimación de emisiones atmosféricas de fuentes fijas y móviles. Chile. 2009.
• Manuales del Programa de Inventarios de Emisiones de México. 1997.
• Guía Metodológica para la estimación de emisiones de fuentes fijas. México. 2013.
• Air Pollutant Emission inventory guidebook. 2016. EMEP/EEA
Inventarios de emisiones
35
Figura 4. Etapas de la elaboración de un IEA
Después de que se identifican las etapas para la elaboración de un IEA; la guía entrega la información que
se debe tener en cuenta según la fuente de emisión que se posea, como se indica en las siguientes figuras
(Ver Figura 5, Figura 6, Figura 7).
Figura 5. Fuentes fijas, Guía IEA Colombia
Formulación
• Propósitos
• Alcance
• Clasificación de contaminantes
Planificación
• Objetivo y alcance del IEA
• Metodología
• Recursos humanos
• Presupuesto
• Cronograma de actividades
• Planeación logística
Ejecución
• Recopilación de información
• Caracterización y clasificación de fuentes
• Cuantificación de fuentes
• Estimación de emisiones
• Reporte de emisiones
• Almacenamiento de información
• Reporte técnico de información
• Aseguramiento y control de la calidad
Evaluación y actualización
• Casos de actualización
• Cierre, publicación y divulgación
Fuentes Fijas
Clasificación
◦ Origen ◦ Forma de descarga ◦ Tipo de actividad industrial ◦ Tipo de proceso ◦ Tipo de combustible ◦ Equipos de combustión ◦ Tamaño empresa
Información
◦ Fuentes de información ◦ Nivel de detalle
Estimación
◦ Medición directa ◦ Balance de masas ◦ Factor de emisión ◦ Modelos de emisión
36
Figura 6. Fuentes móviles, Guía IEA Colombia
Figura 7. Fuentes naturales, Guía IEA Colombia
Fuentes Móviles
Clasificación: ◦ Según diseño para circulación ◦ Según tipo de combustible ◦ Según categoría vehicular
Información: ◦ Fuentes de información ◦ Nivel de detalle
Métodos de Estimación: ◦ Factor de actividad ◦ Factor de emisión ◦ Pruebas de laboratorio ◦ Pruebas en ruta ◦ Sensores remotos ◦ Modelos de emisión
Fuentes Naturales
Casificación ◦ Biogénicas ◦ Geogénicas
Información
◦ Inventarios Forestales ◦ Inventarios Satelitales ◦ Bases de datos naturales ◦ Registro de actividad volcánica
Métodos de estimación
◦ Parámetros ambientales ◦ Información de cobertura o vegetación ◦ Factores de emisión ◦ Modelos
37
Finalmente, una vez se haya realizado el IEA, según la(s) fuente(s) que tenga(n) incidencia en el área de
estudio; se contará con un documento que permitirá informar y orientar a los actores de interés para la
toma de diversas decisiones; formular y evaluar estrategias para prevenir y controlar la contaminación del
aire; evaluar desempeños ambientales en materia de emisiones atmosféricas y diseñar SVCA.
4.2.2.2. Guía Metodológica para la estimación de emisiones atmosféricas de fuentes fijas y móviles
en el Registro de Emisiones y Transferencia de Contaminantes. Chile, 2009
Esta guía explica en detalle las metodologías empleadas para la estimación de emisiones atmosféricas de
fuentes fijas y móviles de interés; los parámetros están dados en el Decreto Supremo N° 138 de 2005 del
Ministerio de Salud del Gobierno de Chile.
El contenido general de la guía se indica en la próxima figura (Ver Figura 8)
Figura 8. Contenido General, Guía Gobierno de Chile
Es importante resaltar que esta guía indica factores de emisión específicos para cierto tipo de industrias, lo
cual es una fuente de información extra, en comparación con la guía publicada para Colombia.
Estimación de emisiones de fuentes fijas
• Estimación de emisiones mediante muestreo
• Estimación de emisiones mediante factor de emisión
• Estimación de emisiones en fuentes con equipos de control de emisiones
Factores de emisión según industria
• Industria de asfaltos
• Industria con calderas de vapor y/o agua caliente
• Industrias de producción de cemento, cal y yeso
• Centrales termoeléctricas
• Industrias de producción de cerámica
• Industrias con equipos electrógenos
• Industrias de producción de vidrio
• Industrias de producción de celulosa
• Fundiciones primarias y secundarias
• Siderurgias
• Industria petroquímica
Estimación de emisiones de fuentes móviles
• Metodología para ciudades que cuentan con modelo de transporte
• Metodología general
• Metodología tipo zona
• Metodologías de cálculo Copert III
• Metodología de cálculo Corinair Copert IV - Simplificada
• Metodología de cálculo AP-42
• Metodología para ciudades que no cuentan con modelo de transporte
• Metodología de estimación de emisiones del tipo arco
• Metodologías de estimación de emisiones de tipo zona
38
4.2.2.3. Manuales del programa de Inventarios de Emisiones de México. Volumen II – Fundamentos
de Inventarios de Emisiones, 1997
El manual presenta los conceptos básicos fundamentales que soportan el desarrollo de inventarios de
emisiones (IE). Los conceptos se deben aplicar a todos los inventarios, desde los de nivel planta, hasta
para el modelado regional a gran escala.
Figura 9. Contenido general, Manual México 1997
Pasos técnicos para desarollar un IE ◦ Identificar el propósito del inventario ◦ Definir las características necesarias del IE ◦ Determinar las fuentes de datos ◦ Seleccionar las técnicas y métodos de estimación ◦ Recopilar datos ◦ Calcular estimaciones de emisiones ◦ Aplicar modelación necesaria ◦ Aseguramiento de la calidad ◦ Evaluar resultados ◦ Almacenar datos ◦ Documentar resultados
Propósito de un IE Algunos de los propósitos son:
◦ Estimar impactos en la calidad del aire ◦ Determinar el grado de cumplimiento de una fuente ◦ Estimar los cambios en las emisiones de una fuente ◦ Determinar especificaciones técnicas del equipo de control de emisiones
Contaminantes de un inventario
◦ Gases orgánicos totales / Gases orgánicos reactivos ◦ CO ◦ NOx ◦ SOx ◦ Particulas ◦ Ozono ◦ Especies que reducen la visibilidad ◦ Compuestos tóxicos y contaminantes peligrosos ◦ Gases de efecto invernadero
Categorías de fuentes
◦ Fuentes puntuales ◦ Fuentes de área ◦ Vehículos automotores ◦ Fuentes naturales
Otras características de un IE
◦ Año base ◦ Características relacionadas con el tiempo ◦ Características espaciales ◦Resolución de Especies ◦ Aseguramiento de la calidad ◦ Manejo de datos ◦ Proyecciones ◦ Estimación de la incertidumbre
39
4.2.2.4. Guía metodológica para la estimación de emisiones de fuentes fijas. México, 2013
Esta guía fue publicada por la SEMARNAT y el INECC en México en el año 2013. Destaca que los IE de
fuentes fijas logran retratar en un momento en el tiempo la contribución de diversos sectores a las
emisiones a la atmósfera de diferentes contaminantes de interés.
Figura 10. Contenido general, Guía México 2013
En la Figura 10 se indica el contenido general de la guía, lo que permite conocer a grandes rasgos las
diferentes secciones que la componen.
Planeación de un IE
◦ Enfoque, Propósito ◦ Tipos de Emisiones ◦ Resolución Temporal ◦ Cobertura geográfica ◦ Técnicas de estimación ◦ Codificación de la información ◦ Documentación y base de datos ◦ Aseguramiento y control de la calidad
Identificación de fuentes fijas
◦ Distinción entre fuente fija y de área ◦ Actividades de aseguramiento y control de la calidad
Recopilación de la información
◦ Información requerida ◦ Fuentes de Información general ◦ Documetación de parámetros de chimenea ◦ Elementos que afectan las emisiones ◦ Actividades para el aseguramiento y control de la calidad
Técnicas de estimación de emisiones
◦ Muestreo en la fuente ◦ Uso de factores de emisión ◦ Balance de masa ◦ Método de estimación de emisiones fugitivas
Evaluación del inventario
◦ Actividades de aseguramiento y control de la calidad ◦ Evaluación de la incertidumbre asociada con el inventario
Elaboración del reporte final
◦ Título ◦ Agradecimientos ◦ Índice de contenido ◦ Resumen ejecutivo ◦ Introducción ◦ Características del inventario ◦ Integración del inventario ◦ Presentación de resultados ◦ Bibliografía ◦ Apéndices y documentos revisados
40
4.2.2.5. EMEP/EEA air pollutant emission inventory guidebook 2016. Technical guidance to prepare
national emission inventories
La guía proporciona procedimientos que permiten a los usuarios compilar IE que cumplan con criterios de
calidad. Se utiliza para preparar IE de sustancias implicadas en procesos de acidificación, eutrofización y
contaminación fotoquímica; degradación de la calidad del aire; daños de edificios y estructuras; y
exposición humana y de ecosistemas a sustancias peligrosas.
De acuerdo con la guía, los inventarios proporcionan información a los responsables de la formulación de
las políticas; definen prioridades ambientales e identifican las actividades responsables de los problemas;
establecen objetivos y restricciones; evalúan posibles impactos ambientales, sus estrategias y planes; y
evalúan costos y beneficios ambientales. Cabe resaltar que la guía no brinda orientación sobre la
estimación e informe de las emisiones de los gases directamente responsables del calentamiento global y
el cambio climático; ni orienta sobre los gases responsables del agotamiento de la capa de ozono.
Figura 11. Componentes Guía EMEP/EEA, 2016
EMEP/EEA air pollutant emission inventory guidebook 2016
Estructura
Brinda orientación sobre:
Análisis de categoría clave y elección de la metodología
Consistencia de series de tiempo
Incertidumbres
Aseguramiento y control de la calidad
IE especiales y proyecciones
Metodología
Métodos de nivel 1
Métodos de nivel 2
Métodos de nivel 3
Gestión de la guía
Sector de Combustión e Industria
Sector Transporte
Sector Agricultura y naturaleza
Technical guidance to prepare national emission inventories
41
4.2.3. Modelización de la calidad del aire
Con el fin de revisar el estado del arte de la modelización de la calidad del aire, se tuvieron en cuenta los
documentos que se mencionan en seguida (Ver Figura 12).
Figura 12. Documentos de revisión para Modelización
A continuación, se realiza una descripción de cada uno de los documentos mencionados en la anterior
figura, con el fin de entregar información puntual de cada uno.
4.2.3.1. Guía para el uso de modelos de calidad del aire en el SEIA. Gobierno de Chile, 2012
La guía fue elaborada por el Servicio de Evaluación Ambiental (SEA) de Chile en el año 2012; establece
un protocolo de uso de los modelos para el caso del país, así como un protocolo de buenas prácticas.
Adicionalmente, busca abordar la estimación, por medio de la modelación del impacto de las emisiones a
la atmósfera sobre la calidad del aire.
Para conocer de forma más precisa el contenido de esta guía, la Figura 13 indica las diferentes secciones
que la componen.
Guía para el uso de modelos de calidad del aire en el SEIA. Chile
Good Practice Guide for Atmospheric Dispersion Modelling. New Zealand
40 CFR Appendix W to Part 51
Modelización de la calidad del aire
42
Figura 13. Contenido Guía de Modelación Chile, 2012
4.2.3.2. Good Practice Guide for Atmospheric Dispersion Modelling. New Zealand, 2004
La guía fue publicada por el Ministerio del Medio Ambiente de Nueva Zelanda en el 2004, su propósito es
proporcionar protocolos de buenas prácticas para modelar la dispersión de descargas al aire por parte de
los complejos industriales. Fue elaborada con recomendaciones consistentes con la práctica de la época
en países como Australia y Estados Unidos, con adaptación a sus propias condiciones.
El objetivo de esta guía es mejorar los modelos en ese país, y de esa forma mejorar la precisión de los
resultados de modelado parra que se puedan considerar los posibles efectos adversos que generan las
descargas al aire. Igualmente, la guía puede ayudar a determinar qué modelo es más adecuado según las
circunstancias; qué datos requiere el modelo; cómo ejecutar un modelo de forma efectiva; los peligros que
se deben tener en cuenta; y cómo entender la precisión de los resultados de modelado.
Guía para el uso de modelos de calidad del aire en el SEIA
Modelos a usar en Chile
Criterios Generales
◦ Disponer de documentación ◦ Lenguaje de programación común ◦ Ser de uso libre ◦ Documentación sobre su evaluación ◦ Contar con desarrollo y soporte técnico actualizado
Factores para la selección de un
modelo
◦ Tipo de terreno ◦ Tipo de contaminante
Modelos Recomendados
◦ Contaminantes primarios - dominio de modelación <5 Km ◦ Contaminantes primarios - dominio de modelación > 5 Km ◦ Contaminantes secundarios
Datos de entrada
◦ Dominio de modelación ◦ Fuentes de emisión ◦ Fuente de Datos meteorológicos ◦ Datos topográficos y de uso de suelos ◦ Configuración de modelos
Presentación de datos utilizados y
resultados
◦ Descripción y justificación del modelo ◦ Caracterización meteorológica ◦ Bases de datos y archivos de modelación ◦ Características del dominio de modelación y su entorno ◦ Fuentes de emisión ◦ Presentación de datos meteorológicos y de calidad del aire observados ◦ Presentación de los resultados de la modelación meteorológica ◦ Análisis de los datos meteorológicos ◦ Presentación de los resultados de la modelación de la calidad del aire
Otros
◦ Presentación de análisis de incertidumbre ◦ Conclusiones del informe de modelación ◦ Caracterización de la calidad del aire ◦ Plan de seguimiento ◦ Anexo 1: Fundamentos de la contaminación atmosférica ◦ Anexo 2: Aplicación de modelos fotoquímicos ◦ Anexo 3: Archivos de entrada y salida de los modelos
43
Figura 14. Guía de modelación Nueva Zelanda, 2004
Además de la información que se mencionó en la Figura 14, la guía indica la importancia de los datos
meteorológicos en cualquier modelo de dispersión de aire. Finalmente, establece que los resultados deben
ser informados de forma efectiva y concisa; se deberá presentar estadísticas, tablas de resultados,
resultados gráficos, reporte de error e incertidumbre, análisis e interpretación de los resultados del modelo,
concentraciones de fondo, evaluación de los efectos y cuestiones no resueltas.
4.2.3.3. 40 CFR Appendix W to Part 51, Guideline on Air Quality Models
La guía proporciona técnicas de modelado de la calidad del aire, es aplicable para contaminantes criterio y
está destinada para juzgar la idoneidad de los análisis que realiza la EPA y otras autoridades de Estados
Unidos. De igual forma, la guía hace recomendaciones sobre los modelos y técnicas de calidad del aire,
los procedimientos de evaluación de los modelos y las bases de datos de entrada del modelo y otros
requisitos.
En cuanto a la idoneidad de los modelos, la guía indica que esta depende de factores como las
complejidades topográficas y meteorológicas del área; el detalle y la precisión de las bases de datos de
entrada; la forma en que se manejan las complejidades de los procesos atmosféricos en el modelo y los
recursos disponibles para aplicar el modelo.
Por otra parte, se mencionan tres tipos de modelos, los cuales se han utilizado históricamente, estos son
los Modelos de pluma Gaussiana, los Modelos “Puff” y los Modelos de grilla fotoquímica. Se resalta que la
formulación y aplicación de modelos de calidad del aire se acompaña de varias fuentes de incertidumbre,
que a su vez se dividen en incertidumbre irreductible, que proviene de condiciones desconocidas, e
incertidumbre reducible ocasionada por condiciones de entrada conocidas, errores en las concentraciones
medidas y formulación inadecuada.
Eta
pas
◦ Entrada de datos ◦ Cálculos de dispersión ◦ Concentraciones derivadas ◦ Análisis
Tip
os
de
mo
del
os ◦ Modelos
Gaussianos ◦ Modelos Avanzados: Partículas; Puffs y Puntos de malla
Sel
ecci
ón
del
mo
del
o
Se debe considerar: ◦ Complejidad de la dispersión ◦ Escala potencial ◦ Importancia de los efectos potenciales sobre el receptor M
od
elo
s d
escr
ito
s Modelos Gaussianos ◦ AUSPLUME & ISCST3 ◦ AERMOD ◦ CTDMPLUS Modelos Avanzados ◦ CALPUFF
Otr
os
asp
ecto
s d
e la
mo
del
ació
n
◦ Aplicaciones especializadas de modelos de dispersión: Modelo Airshed ◦ Modelación de emisiones en la vía ◦ Modelación de fumigación costera ◦ Modelación de la visibilidad ◦ Modelado en escalas mayores
Pas
os
de
la m
od
elac
ión
¿De dónde vienen? ◦ Características físicas ◦ Tasas de emisión ◦ Tasas de emisión variables ◦ Flujo de escape ◦ Múltiples fuentes ¿A dónde van? ◦ Datos topográficos ◦ Configuración del modelo ◦ Aumento de la pluma ◦ Efectos de bajada
44
Hay dos niveles de sofisticación de los modelos de calidad del aire; el primero consiste en modelos que
proporcionan estimaciones modeladas de forma conservadora, las cuales se basan en suposiciones
simplificadas de las entradas del modelo; y el segundo consiste en modelos refinados que dan un
tratamiento más detallado a los procesos atmosféricos, por lo que requieren datos más precisos,
proporcionando estimaciones de concentración resueltas espacial y temporalmente.
La guía menciona dos tipos de modelos, los modelos preferidos y los modelos alternativos; los primeros
son aquellos que muestran mejor rendimiento, por lo que se recomienda su uso como modelo preferido, se
deben escribir en un lenguaje de programación común y ejecutar en una plataforma informática común. En
cuanto a los segundos, su aceptabilidad es responsabilidad de la oficina regional de la EPA, deben ser
evaluados desde una perspectiva teórica y de rendimiento antes de ser seleccionados; y para su
aprobación deben tener tres condiciones, la primera que se demuestre que producen estimaciones
equivalentes a las de un modelo preferido, la segunda que los resultados de la evaluación de desempeño
estadístico indiquen que funcionan mejor que un modelo preferido, y la tercera que no haya un modelo
preferido.
Es importante resaltar que la guía entrega modelos para diferentes contaminantes, como se muestra a
continuación (Ver Figura 15 y Figura 16).
Figura 15. Modelos para CO, Pb, SO2, NO2, PM2.5 y PM10
• Se especifica la aplicación de modelos Gaussianos, los cuales se consideran aplicables a distancias inferiores a 50 Km. Sin embargo, la aplicabilidad de los modelos varía dependiendo de la topografía del terreno
Generalidades
• La guía menciona los siguientes modelos con sus respectivas generalidades: AERSCREEN, CTSCREEN, AERMOD, CTDMPLUS y OCD
Modelos y técnicas de detección
• Se necesitan modelos para evaluar el impacto de las emisiones de CO; debido a las bajas concentraciones del mismo, las técnicas de detección son adecuadas en la mayoría de los casos
Modelos de CO
• Se requieren modelos para cumplir con los requisitos y normas existentes. Para la mayoría de las aplicaciones, los requisitos existentes para cribado y modelos refinados aplican.
Modelos para Pb
• Para este contaminante, se debe tener cuidado al determinar si una fuente es urbana o rural, puesto que hay metodologías diferentes para cada una.
Modelos para SO2
• Se requiere un enfoque de selección de niveles múltiples para obtener estimaciones promedio por hora y anuales.
Modelos para NO2
• Se aplican requisitos generales de modelos refinados. Adicionalmente, existe una guía específica para analizar los impactos directos de este contaminante desde autopistas, terminales y otros proyectos de transporte.
Modelos para PM2.5
• Aplican la mayoría de los requisitos de cribado y modelos refinados. En caso de que los modelos recomendados no sean adecuados, la oficina regional debe aprobar un modelo alternativo
Modelos para PM10
45
Figura 16. Modelos para O3 y PM 2.5 secundario
En otra sección, la guía indica las consideraciones generales que se deben tener en cuenta para la
modelación, las cuales no son específicas de ningún programa o área de modelado, sino que son
comunes a los análisis de dispersión para contaminantes criterio.
Para todas las fuentes, se deben determinar los coeficientes de dispersión, tener en cuenta los vientos
complejos, e incluir el asentamiento y la sedimentación gravitacional. En el caso de las fuentes
estacionarias, la guía especifica las buenas prácticas de ingeniería en la altura de la pila y el aumento de
la pluma; mientras que, para las fuentes móviles la guía establece que se pueden modelar con un modelo
de cribado.
De acuerdo con la guía, los datos de entrada del modelo que se deberían tener en cuenta son el dominio
del modelo; los datos de la fuente; las concentraciones de fondo, con recomendaciones para fuentes
aisladas y fuentes múltiples; y los datos de entrada meteorológicos, considerando los datos específicos del
lugar.
Para finalizar, la guía resalta la aplicación reguladora de los modelos, tomando algunas medidas para
garantizar que el mejor modelo de calidad del aire se utilice de forma correcta; algunas de las aplicaciones
que se nombran son protocolos de monitoreo; diseños de concentración y sitios receptores;
consideraciones en el desarrollo de límites de emisiones; y uso de datos medidos, en lugar de
estimaciones del modelo.
Generalidades
• Los contanimantes secundarios se forman por reacciones químicas en la atmósfera; el ozono se forma por las emisiones de NOx y VOC; y el PM2.5 secundario puede surgir de reacciones de productos oxidados de emisiones.
Recomendaciones
• Se necesitan modelos que tengan en cuenta las reacciones químicas y los procesos físicos de diversos contaminantes, para determinar el estado de la calidad del aire. Es importante que el sistema de modelado proporcione una representación realista de los procesos químicos y físicos que conducen a la formación y eliminación de contaminantes secundarios en la atmósfera
Modelos y enfoques recomendados para O3
• Se necesitan modelos que estimen las concentraciones del contaminante para evaluar los impactos de fuentes específicas o complejos de fuentes.
• El uso de modelos de rejilla fotoquímica, se recomienda para identificar estrategias de control necesarias para abordar las concentraciones altas del contaminante
Modelos y enfoques recomendados para PM2.5 secundario
• Se necesitan modelos que estimen las concentraciones del contaminante para guiar la elección de estrategias en áreas que incumplan y demuestren que podrían lograr un daño a futuro
• Se deben usar modelos que integren procesos químicos y físicos importantes en la formación, descomposición y transporte del contaminante.
46
4.3. Escalas de monitoreo
La escala de monitoreo corresponde a la dimensión física del área de estudio; el protocolo vigente cuenta
con una clasificación de seis tipos de escalas, sin embargo, se debe tener en cuenta que la dispersión y el
transporte de los contaminantes están influenciados por diversos factores de tipo meteorológico y
topográfico, y el país tiene gran variabilidad climatológica y geográfica, por lo que es importante replantear
dicha clasificación.
En este orden de ideas y con el objetivo de dar una explicación más ilustrativa sobre las seis escalas del
protocolo, a continuación, se indican las distancias de cada una de estas, con respecto a la Estación de
monitoreo Carvajal-Sevillana ubicada en la Autopista Sur N° 61-40 en la ciudad de Bogotá, la escala de
medición de dicha estación es vecindario.
4.3.1.1. Escala Micro
Esta escala es aquella donde el público está expuesto a las concentraciones de contaminantes
provenientes de fuentes móviles o puntuales, comprende cañones urbanos o corredores de tráfico y está a
una escala entre 2 y 100 metros.
En la Figura 17 se muestra la ubicación de la estación Carvajal – Sevillana, los dos círculos naranjas que
la componen, representan un radio aproximado de 2 m y un radio cercano a 100 m.
Figura 17. Escala micro en Estación Carvajal-Sevillana
47
4.3.1.2. Escala Media
Esta escala indica las concentraciones típicas de zonas que están limitadas en un área urbana, maneja
una escala comprendida entre 100 m y 0,5 Km.
Figura 18. Escala media en Estación Carvajal-Sevillana
La Figura 18 indica la ubicación de la estación Carvajal – Sevillana, cuenta con dos círculos, el menor de
ellos tiene un radio aproximado de 100 m y el otro de 0,5 Km, simulando de esta forma una escala media.
4.3.1.3. Escala vecindario o local
Esta escala representa condiciones de una zona específica al interior de un área urbana; comprende una
escala entre 0,5 y 3 Km.
La Figura 19 enseña la ubicación de la estación de monitoreo Carvajal – Sevillana, los dos círculos
amarillos hacen referencia a dos radios de 0,5 y 3 Km respectivamente; como se mencionó anteriormente
esta es la escala para la cual fue diseñada dicha estación, por lo que a continuación se puede evidenciar
el área aproximada que cubre la misma.
48
Figura 19. Escala vecindario Estación Carvajal-Sevillana
4.3.1.4. Escala urbana
Este tipo de escala representa las condiciones de un área urbana, maneja una escala entre los 3 y 20 Km.
La siguiente figura (Ver Figura 20), simula este tipo de escala para la estación Carvajal – Sevillana,
mostrando por medio de dos círculos rojos radios aproximados a los 3 y 20 Km.
Figura 20. Escala urbana Estación Carvajal-Sevillana
49
4.3.2. Escala regional
Este tipo de escala describe áreas rurales o conjuntos de áreas rurales y urbanas. Como se muestra en la
siguiente figura (Ver Figura 21), el círculo rojo indica un radio de 20 Km, simulando este tipo de escala, el
cual comprende un radio superior al mencionado, hasta el área total de la jurisdicción.
Figura 21. Escala regional Estación Carvajal – Sevillana
4.3.3. Escala nacional
Esta escala representa a todo el país; incluye la integración de diversos SVCA y las jurisdicciones de
diferentes autoridades ambientales del territorio nacional.
50
Figura 22. Escala nacional Estación Carvajal - Sevillana
4.4. Vigilancia de la calidad del aire por parte de proyectos, obras o actividades
Teniendo como referente lo establecido en la Resolución 2254 de 2017, es necesario dar a conocer los
proyectos, obras o actividades que deben contar con SVCA, para lo cual se revisaron diversas guías
ambientales publicadas en su mayoría por el entonces Ministerio del Medio Ambiente a finales de los años
90 y principios de la década pasada; así como los Términos de referencia para la elaboración de Estudios
de Impacto Ambiental (EIA) publicados por la Autoridad Nacional de Licencias Ambientales (ANLA).
A continuación, se indica información referente a la afectación y el monitoreo de la calidad del aire en
diversos proyectos, obras o actividades que hacen parte de los sectores Hidrocarburos, Minero, Obras
civiles, Energético, Agropecuario e Industrial. En muchos de los casos, se identifica que el periodo de
monitoreo y seguimiento va en contravía al mínimo exigido por el Protocolo para el Monitoreo y
Seguimiento de la Calidad del aire, o que los análisis solicitados corresponden a parámetros que han
perdido vigencia por actualizaciones normativas, tal es el caso de PST, HCTs y VOCs
51
Tabla 3. Vigilancia de la calidad del aire en proyectos, obras o actividades S
EC
TO
R
PROYECTO,
OBRA O
ACTIVIDAD
GUÍA
AMBIENTAL
TÉRMINOS DE
REFERENCIA – EIA
AFECTACIÓN EN
LA CALIDAD DEL
AIRE
MONITOREO DE LA
CALIDAD DEL AIRE
HID
RO
CA
RB
UR
OS
Desarrollo o
construcción de
campos
petroleros
Guía Ambiental
para el desarrollo
de campos
petroleros
Construcción y
operación de
refinerías y
desarrollos
petroquímicos que
formen parte de un
complejo de
refinación HI-TER-07
Contaminación por
material particulado,
gases de
combustión y VOCs
Monitoreo en por lo menos
tres estaciones y para un
período no menor de diez
días continuos.
Los parámetros a medir
son: PST o PM10, SO2,
NOx, CO, HCT (reportados
como CH4) y VOCs.
Perforación de
pozos
Guía Ambiental
Proyectos de
perforación de
pozos de petróleo
y gas
Proyectos de
perforación
exploratoria de
hidrocarburos
Contaminación por
material particulado
y gases de
combustión
Cuando existan centros
poblados dentro del área de
influencia, se deben realizar
monitoreos en por lo menos
dos puntos, uno viento
arriba y otro viento abajo de
la zona a evaluar
Explotación de
hidrocarburos
Proyectos de
explotación de
hidrocarburos HI-
TER-1-03
Contaminación por
material particulado,
gases de
combustión y VOCs
Programa de monitoreo en
varios puntos de muestreo
durante la elaboración del
EIA.
Los parámetros a evaluar
deben ser muestreados y
analizados por laboratorios
acreditados por el IDEAM
Transporte y
almacenamiento
de
hidrocarburos o
sus derivados
Guía Ambiental
para estaciones
de
almacenamiento y
bombeo
◦ Conducción de
fluidos por ductos en
el sector de
hidrocarburos HI-
TER-1-05
◦ Terminales de
entrega y estaciones
de transferencia de
hidrocarburos líquidos
HI-TER-06
Contaminación por
material particulado,
gases y VOCs
Monitoreo para un período
no menor de diez días
continuos. Los parámetros
a evaluar son PST, SO2,
NOx, CO y HCT
(reportados como CH4)
MIN
ER
O
Exploración
minera
Guía Ambiental
para exploración
minera
Proyectos de
Explotación Minera
Incremento en el
material particulado
y gases
Se debe realizar el
monitoreo de los
contaminantes por m3
Explotación
minera
Guía Ambiental
para explotación
minera
Incremento en el
material particulado
Monitoreo en época seca y
húmeda, con mediciones 24
horas cada tercer día o
continuos hasta completar
mínimo 18 muestras en
cada estación, o 24
52
muestras si se obtiene un
promedio ≥80% del valor
de la norma anual. Se debe
instalar como mínimo dos
estaciones de monitoreo
para PST, PM10 y PM2.5
Beneficio y
transformación
minera
◦ Guía Ambiental
para beneficio y
transformación
minera
◦ Guía Ambiental
Puertos
Carboníferos
Aumento en la
emisión de material
particulado, gases o
contaminantes
específicos de la
actividad
Cuando se hayan
identificado
concentraciones de As, Pb,
Cd, Ni, Cr y Hg, se debe
realizar su monitoreo.
OB
RA
S C
IVIL
ES
Construcción,
reparación o
ampliación de
obras viales
No especifica ◦ Proyectos de
construcción de
segundas calzadas
en terreno plano a
semiondulado VI-
TER-1-02
◦ Proyectos de
construcción de
carreteras y/o túneles
Incremento de
emisión de material
particulado y gases
Si existen centros poblados
en el área de influencia
directa, se debe efectuar
monitoreo de PST, PM10,
SO2, NOx y CO.
Construcción de
líneas férreas
Guía Ambiental
subsector férreo
Proyectos de
construcción de
líneas férreas TdR-03
Aumento en niveles
de material
particulado, NOx,
SOx, CO, O3 y HCT
Monitoreo en época seca y
húmeda, con mediciones
durante 24 horas, cada
tercer día o continuos hasta
completar 18 muestras en
cada estación. Mínimo
deben haber dos
estaciones de monitoreo
por contaminante (de fondo
y punto crítico)
Construcción o
ampliación de
aeropuertos
◦ Guía Ambiental
para construcción
o ampliación de
pistas, plataformas
y calles de rodaje
◦ Guía Ambiental
para la operación
y funcionamiento
de aeropuertos
Proyectos de
construcción y
operación de
aeropuertos
internacionales y de
nuevas pistas en los
mismos
Aumento de niveles
de material
particulado y gases
◦ Se deben tomar datos
durante un período mínimo
de 2 meses de medición
continúa, por laboratorios
acreditados por el IDEAM.
◦ El monitoreo se debe
efectuar una vez por año,
tomando mínimo 10
muestras puntuales de 3
puntos diferentes, en
puntos representativos
alrededor del aeropuerto.
Se debe medir PST, SO2,
NO2 y CO.
Construcción o Guía Ambiental ◦ Proyectos de Posible impacto por ◦ Se deben tomar datos
53
ampliación de
puertos
terminales
portuarios
construcción o
ampliación y
operación de puertos
fluviales
◦ Proyectos de
construcción o
ampliación y
operación de puertos
marítimos de gran
calado
emisión de material
particulado y gases
de combustión.
durante un período mínimo
de 2 meses de medición
continúa, por laboratorios
acreditados por el IDEAM.
Se debe medir NOx, SOx,
CO y HCT.
◦ Adicionalmente, el
monitoreo y seguimiento se
debe hacer antes de la
construcción y durante la
operación.
Obras
marítimas
No especifica ◦ Proyectos de
dragado de
profundización de
canales de acceso a
puertos marítimos de
gran calado PU-TER-
1-01
◦ Proyectos de
construcción de obras
marítimas dura de
control y protección
costera, y de
regeneración de
dunas y playas TdR-
07
Posible emisión de
material particulado
◦ Se deben tomar datos
durante un período mínimo
de 2 meses de medición
continúa, por laboratorios
acreditados por el IDEAM.
◦ Monitoreo en época seca
y húmeda, con mediciones
durante 24 horas, cada
tercer día o continuos hasta
completar 18 muestras en
cada estación. Mínimo
deben haber dos
estaciones de monitoreo
por contaminante (de fondo
y punto crítico)
Obras de
saneamiento
básico
◦ Sistemas de
acueducto
◦ Guía proyectos
de tratamiento de
aguas residuales
municipales
◦ Guía Ambiental
para la
formulación de
planes de
pretratamiento de
efluentes
industriales
◦ Guía Ambiental
rellenos sanitarios
◦ Construcción y
operación de Planta
de Tratamiento de
Aguas residuales
domésticas AR-TER-
1-01
◦ Construcción y
operación de rellenos
sanitarios RS-TER-1-
01
Emisión de material
particulado y gases.
Programa de monitoreo en
varios puntos; por lo menos
en tres estaciones para un
período no menor de diez
días continuos.
Los parámetros a medir son
PST o PM10, SO2, NOx,
CO, HCT (reportados como
CH4) y VOCs.
Obras
hidráulicas
No especifica ◦ Trasvase de una
cuenca a otra de
corrientes de agua
que excedan de 2
m3/s durante los
períodos de mínimo
Aumento en los
niveles de material
particulado y gases
Monitoreo en varios puntos
de muestreo, en por lo
menos tres estaciones,
para un período no menor a
diez días continuos.
Los parámetros a medir son
54
caudal TR-TER-1-01
◦ Construcción y
operación de distritos
de riego y/o drenaje
con coberturas
superiores a 20,000
ha DR-TER-1-01
◦ Construcción de
presas, represas y
embalses con
capacidad mayor a
200 millones de m3 de
agua PR-TER-1-01
PST o PM10, SO2, NOx,
CO, HCT (reportados como
CH4) y VOCs.
EN
ER
GÉ
TIC
O
Producción de
energía
eléctrica
Guía Ambiental
para
termoeléctricas y
procesos de
cogeneración
Proyectos de
construcción y
operación de
centrales
generadoras de
energía hidroeléctrica
TdR-014
Emisión de material
particulado, NOx,
SOx, CO y CO2
En el caso de proyectos de
hidroeléctricas, se debe
realizar monitoreo en época
seca y húmeda con
mediciones de 24 horas
hasta completar 18
muestras en cada estación,
o 24 muestras si se obtiene
un promedio ≥80% del
valor de la norma anual.
Debe haber mínimo una
estación meteorológica
portátil tipo I durante el
período de monitoreo y
mínimo 3 estaciones de
monitoreo por contaminante
Construcción y
operación de
centrales térmicas
generadoras de
energía eléctrica con
capacidad instalada
≥100 MW TE-TER-1-
01
Emisión de material
particulado, NOx,
SOx, Cox y VOCs
Para los proyectos de
termoeléctricas, el
programa de monitoreo en
varios puntos de muestreo
durante la elaboración del
EIA; en por lo menos 3
estaciones y para un
período no menor de diez
días continuos.
Los parámetros a medir
serán PST o PM10, SO2,
NOx, CO, HCT (reportados
como CH4) y VOCs
55
◦ Proyectos de uso de
energía solar
fotovoltaica TdR-015
◦ Proyectos de uso de
energía eólica
continental TdR-09
Emisión de material
particulado
En el caso de proyectos de
hidroeléctricas, se debe
realizar monitoreo en época
seca y húmeda con
mediciones de 24 horas
hasta completar 18
muestras en cada estación,
o 24 muestras si se obtiene
un promedio ≥80% del
valor de la norma anual.
Debe haber mínimo una
estación meteorológica
portátil tipo I durante el
período de monitoreo y
mínimo 3 estaciones de
monitoreo por
contaminante. Se debe
considerar una estación de
fondo, otra, vientos arriba y
una de propósito específico
vientos abajo.
Se debe monitorear como
mínimo PM10
Transmisión de
energía
eléctrica
Guía Ambiental
para proyectos de
transmisión de
energía eléctrica
Proyectos de
sistemas de
transmisión de
energía eléctrica Tdr-
17
Emisión de material
particulado y gases
Se debe realizar monitoreo
de la calidad del aire
cuando no se cuente con
inventarios de emisiones,
para realizar la modelación
de la dispersión de los
contaminantes atmosféricos
AG
RO
PE
CU
AR
IO
Actividades
agrícolas
◦ Guía Ambiental
para la floricultura
◦ Guía Ambiental
para el cultivo de
caña de azúcar
◦ Guía Ambiental
para el subsector
bananero
◦ Guía Ambiental
del arroz
◦ Guía Ambiental
para cultivos de
cereales y
leguminosas
◦ Guía Ambiental
para el cultivo de
café
◦ Importación de
pesticidas de tipo
biológico para uso
agrícola PL-TER-1-02
◦ Importación de
plaguicidas químicos
para uso doméstico,
industrial y salud
pública
Emisión de material
particulado y gases
Identificar riesgos producto
de la volatilización y las
emisiones productos de
combustión.
56
◦ Guía Ambiental
subsector
panelero
◦ Guía Ambiental
subsector fiquero
Actividades
pecuarias
◦ Guía Ambiental
para el subsector
porcícola
◦ Guía Ambiental
para el subsector
camaronicultor
◦ Guías
Ambientales para
plantas de
beneficio animal
◦ Actividades de
introducción y
aprovechamiento de
especies exóticas
◦ Actividades de
introducción y zoocría
de parentales de
especies exóticas
Emisión de material
particulado y gases
Evaluar la calidad del aire,
teniendo en cuenta todas
las fuentes de emisión.
IND
US
TR
IAL
Cualquier
actividad
industrial no
contemplada
anteriormente
◦ Guía Ambiental
Industria del
Cemento
No especifica Emisión de material
particulado y gases
Este tipo de proyectos debe
monitorear As, Pb, Cd, Ni,
Cr y Hg.
◦ Guía Ambiental
subsector de
plaguicidas
Construcción y
operación de plantas
de producción de
plaguicidas PL-TER-
1-01
Contaminación por
material particulado,
gases y VOCs
Programa de monitoreo en
por lo menos 3 estaciones y
para un período mínimo de
diez días continuos.
Los parámetros a medir
son: PST o PM10, SO2,
NOx, CO, HCT (reportados
como CH4) y VOCs
◦ Guía Ambiental
sector plástico
No especifica Contaminación por
material particulado
y gases
Monitoreo de material
particulado y gases como
NOx, SOx y COx
◦ Guía Ambiental
sector alimentos
No especifica Emisión de material
particulado, SO2,
CO y NO2
No especifica
◦ Guía Ambiental
sector
galvanotecnia
No especifica Emisión de gases,
vapores, humos y
neblinas
No especifica
◦ Guía Ambiental
sector textiles
No especifica Emisión de gases y
material particulado
No especifica
◦ Guía Ambiental
industria del
curtido y
preparado de
cueros
No especifica Emisión de COx,
NOx y SOx
No especifica
57
4.4.1. Calidad del aire en proyectos, obras o actividades en otros países
Como se expuso en la Tabla 1, en la actualidad ninguno de los países comparados tiene SVCA
específicos para proyectos, obras o actividades. No obstante, a continuación, se indican algunos trámites
requeridos en países como México, Estados Unidos y los pertenecientes a la Unión Europea, para
actividades que generen algún tipo de impacto en la calidad del aire.
Tabla 4. Vigilancia de la calidad del aire en diversas actividades en otros países
PAÍS MÉXICO EEUU UE
TR
ÁM
ITE
Para el cumplimiento de la legislación
ambiental mexicana referente a calidad
del aire, se debe tramitar:
◦ Licencia Ambiental Única (LAU):
autorización que regula la operación y
funcionamiento de las fuentes fijas con
jurisdicción federal en materia
atmosférica
◦ Cédula de Operación Anual (COA):
trámite de los establecimientos sujetos a
reporte en temas como fuentes fijas de
jurisdicción federal
“The Clean Air Act” de 1990, en su
Título V indica los permisos que deben
obtener las fuentes grandes y algunas
pequeñas que puedan generar
contaminación en el aire.
Adicionalmente, el “40 CFR Part 70 –
State operating permit programs”
establece las pautas mínimas
relacionadas con los permisos
estatales para la operación de dichas
fuentes.
Por medio de la Directiva
2010/75/UE del Parlamento
Europeo y el Consejo, se
establece las normas para la
prevención y control de la
contaminación atmosférica
procedente de actividades
industriales.
4.5. Propuesta metodológica para la implementación de un SVCA
La revisión bibliográfica realizada con el fin de dar desarrollo al presente trabajo, permite generar una
propuesta metodológica para la modificación y actualización del Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento
de la Calidad del Aire. Dicha propuesta se expondrá a continuación, abordando criterios de micro y
macrolocalización; exponiendo la necesidad de contar con SVCAI; así como, teniendo en cuenta la
importancia de la meteorología, los inventarios de emisiones y la modelización de la calidad del aire, para
un diseño más adecuado de los sistemas de vigilancia.
Adicionalmente, se han tenido en cuenta los comentarios que han venido realizando el Ministerio de
Ambiente y Desarrollo Sostenible y el Grupo de acreditación de la Subdirección de Estudios Ambientales
del IDEAM, con el fin de desarrollar una propuesta aterrizada a las condiciones actuales del país e
incluyente con los diversos actores.
58
4.5.1. Propuesta de escalas de monitoreo
Como se ha mencionado anteriormente, Colombia cuenta con una amplia variabilidad geográfica y
climatológica, razón por la cual, es necesario tener escalas de monitoreo de calidad del aire, que permitan
la obtención de datos representativos de una zona puntual.
El numeral 4.3 indica de manera ilustrativa los tipos de escalas con los que cuenta el Protocolo para el
Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire; teniendo en cuenta esa información se propone las
siguientes escalas de monitoreo:
Figura 23. Propuesta de escalas de monitoreo
Las escalas mencionadas en la Figura 23 se recomiendan como las más adecuadas, ya que en estas,
sería posible obtener unos datos más representativos del monitoreo que se realice; lo anterior, debido a
que el sistema montañoso que compone el país, puede generar una afectación en la dispersión y
transporte de los contaminantes atmosféricos, lo cual justifica la importancia de eliminar las escalas
urbana, regional y nacional; con las cuales no se podría obtener datos característicos de una zona de
interés. Figura 23
4.5.2. Tipos de SVCA
La expedición de la Resolución 2254 de 2017 crea la necesidad de realizar ciertas modificaciones en
temas relacionados con la calidad del aire. De esta forma, es importante proponer una nueva clasificación
de los SVCA como se muestra a continuación.
Escala Micro
Escala Media
Escala Vecindario o Local
59
Figura 24. Tipos de SVCA
4.5.2.1. SVCA Operados por la Autoridad Ambiental
Este tipo de clasificación tiene como base lo establecido en el Artículo 6 de la Resolución 2254 de 2017.
Estaría conformado por los SVCA Indicativo, Básico, Intermedio y Avanzado; los cuales incluirían los
criterios de diseño que se mencionan más adelante.
4.5.2.2. SVCA Instalados por parte de proyectos, obras o actividades
Se propone este tipo de clasificación de sistemas de vigilancia, teniendo en cuenta lo establecido en el
Artículo 8 de la Resolución 2254 de 2017. Estaría conformado por diversos proyectos, obras o actividades
que hagan parte de los Sectores Hidrocarburos, Minero, Obras civiles, Energético, Agropecuario e
Industrial. Más adelante se entregará información puntual de cada uno de ellos.
4.5.2.3. Criterios de Aplicación para los SVCA
Para la aplicación de un SVCA se debe tener en cuenta una serie de factores, que permitan identificar el
tipo de sistema de vigilancia más apropiado para el cumplimiento de las necesidades que se presenten. A
continuación, se presentan dichos factores (Ver Tabla 5).
SVCA Operados por la Autoridad Ambiental
SVCA Indicativo
SVCA Básico
SVCA Intermedio
SVCA Avanzado
SVCA Instalados por parte de proyectos, obras o actividades
SVCA Sector hidrocarburos
SVCA Sector minero
SVCA Sector obras civiles
SVCA Sector energético
SVCA Sector Agropecuario
SVCA Sector Industrial
60
Tabla 5. Criterios de aplicación para los SVCA
TIPO DE
SVCA
TAMAÑO DE LA
POBLACIÓN *
PROBLEMAS
AMBIENTALES
**
QUEJAS
***
DAÑO EN
ESTRUCTURAS**** S
VC
A O
per
ado
po
r la
Au
tori
dad
Am
bie
nta
l
SV
CA
Indi
cativ
o Entre 50,000 y 150,000 de habitantes
No No No S
VC
A
Bás
ico
>150,000 y <500,000 de habitantes
Es posible Es posible No
SV
CA
Inte
rmed
io
Po
>500,000 y <1,000,000 de habitantes
Es posible Es posible Es posible
SV
CA
Ava
nzad
o
>1,000,000 de habitantes
Es posible Es posible Es posible
SV
CA
Inst
alad
os
po
r p
arte
de
pro
yect
os,
ob
ras
o a
cti
vid
ades
SV
CA
Sec
tor
Hid
roca
rbur
os No importa el tamaño
de la población del área de influencia
Es posible Es posible Es posible
SV
CA
Sec
tor
Min
ero
No importa el tamaño de la población del área de influencia
Es posible Es posible Es posible
SV
CA
Sec
tor
Obr
as C
ivile
s
No importa el tamaño de la población del área de influencia
Es posible Es posible Es posible
SV
CA
Sec
tor
Ene
rgét
ico
No importa el tamaño de la población del área de influencia
Es posible Es posible Es posible
SV
CA
Sec
tor
Agr
opec
uario
No importa el tamaño de la población del área de influencia
Es posible Es posible Es posible
61
TIPO DE
SVCA
TAMAÑO DE LA
POBLACIÓN *
PROBLEMAS
AMBIENTALES
**
QUEJAS
***
DAÑO EN
ESTRUCTURAS****
SV
CA
Sec
tor
Indu
stria
l
No importa el tamaño de la población del área de influencia
Es posible Es posible Es posible
* Población de la cabecera del municipio ** Problemas ambientales relacionados con la calidad del aire que hayan sido identificados *** Quejas de la comunidad por el deterioro en la calidad del aire **** Daño en estructuras consideradas como patrimonio histórico
Es importante tener en cuenta que los municipios con poblaciones inferiores los 50,000 habitantes, pero
que actualmente presentan problemas en la calidad del aire, como por ejemplo los municipios de Ráquira,
Boyacá con la industria cerámica, e Istmina, Chocó con problemáticas por mercurio; deberán implementar
los SVCA Instalados por parte de los proyectos, obras o actividades, según sea su caso puntual.
Por otra parte, cabe resaltar que según los datos entregados en el Informe del Estado de la Calidad del
Aire en Colombia 2017, municipios como Cúcuta, Buenaventura, Sincelejo, Riohacha, Tunja, Tuluá,
Barrancabermeja, Girón, Apartado y Florencia, deberían tener monitoreo permanente; mientras que
municipios como Montería, Ibagué, Popayán, Armenia, Pasto, Envigado y Soacha no tienen suficiente
número de estaciones de monitoreo. Adicionalmente, hay 46 municipios que no cuentan con SVCA, de los
cuales, 36 deberían tener SVCA Indicativos; 9 deberían tener SVCA Básicos y 1 debería tener un SVCA
Intermedio. Con base en las poblaciones actuales de esos 46 municipios (Ver ANEXO 1. Municipios de
Colombia que actualmente no cuentan con un SVCA y deberían tener, según el tamaño de su población
en la cabecera municipal), no sería necesario hacer cambios en los rangos poblacionales de los SVCA
Indicativo y Básico; sin embargo, se considera necesario modificar los rangos de los SVCA Intermedio
entre 500,000 – 1’000,000 y Avanzado >1’000,000, esto teniendo en cuenta la importancia de que algunos
municipios que hoy en día tienen poblaciones superiores a un millón de habitantes, así como alto flujo
vehicular y/o presencia de proyectos, obras u otras actividades, implementen SVCA Avanzados que
permitan realizar un mejor seguimiento a la calidad del aire.
4.5.2.4. Características de los SVCA
Los sistemas de vigilancia deben tener características generales para su implementación, dichas
características se especifican en la siguiente tabla (Ver Tabla 6). Es importante resaltar que la Ubicación
de las Estaciones dependerá del diseño detallado que se realice de cada uno de los diferentes SVCA.
62
Tabla 6. Características de los SVCA
TIPO DE SVCA TECNOLOGÍA
DE MEDICIÓN *
TIEMPO DE
MONITOREO
PERIODICIDAD
DEL MONITOREO
PARÁMETROS
MÍNIMOS N° ESTACIONES
TIPO DE
ESTACIONES **
PERIODICIDAD
MUESTREO
SV
CA
Op
erad
o p
or
la A
uto
rid
ad A
mb
ien
tal
SV
CA
Indi
cativ
o
Manual o
automática
Mínimo tres
meses en época
seca
Se debe repetir
anualmente PM10, NO2 y CO
◦ Mínimo 2 de PM10
◦ Mínimo 1 de NO2 ◦ Mínimo 1 de CO
Fondo
Indicativa
◦Tecnología manual: mediciones de 24 h cada 3 días ◦Tecnología automática: permanente
SV
CA
Bás
ico
Manual o
automática
Permanente Permanente PM10, SO2, NO2 y CO
◦ Mínimo 2 de PM10
◦ Mínimo 1 de SO2 ◦ Mínimo 1 de NO2 ◦ Mínimo 1 de CO
Fondo
Indicativa
◦Tecnología manual: mediciones de 24 h cada 3 días ◦Tecnología automática:
permanente
SV
CA
Inte
rmed
io
Automática
Permanente Permanente PM10, PM2.5, SO2, NO2,
CO y O3
◦ Mínimo 3 de PM10
◦ Mínimo 1 de PM2,5
◦ Mínimo 1 de SO2 ◦ Mínimo 1 de NO2 ◦ Mínimo 1 de CO ◦ Mínimo 1 de O3
Indicativa
Fija
Tráfico
Fondo
Tecnología automática:
permanente
SV
CA
Ava
nzad
o
Po Automática
Permanente Permanente
PM10, PM2.5, SO2, NO2,
CO y O3
◦ Mínimo 4 de PM10
◦ Mínimo 2 de PM2,5
◦ Mínimo 2 de SO2 ◦ Mínimo 2 de NO2 ◦ Mínimo 2 de CO ◦ Mínimo 1 de O3
Fija
Tráfico
Fondo
Punto crítico
Tecnología automática:
permanente
SV
CA
Inst
alad
os
po
r p
arte
de
pro
yect
os,
ob
ras
o a
ctiv
idad
es
SV
CA
Sec
tor
Hid
roca
rbur
os
Manual o
automática
Mínimo tres
meses en época
seca
◦ Antes de la fase de ejecución ◦ Se debe repetir anualmente durante la ejecución y hasta que finalice el proyecto, obra o actividad
PM10, PM2.5, SO2, NO2,
CO, Benceno, Plomo,
Tolueno y Benzo(a)
pireno
◦ Mínimo 2 de PM10
◦ Mínimo 1 de PM2,5
◦ Mínimo 1 de SO2 ◦ Mínimo 1 de NO2 ◦ Mínimo 1 de CO ◦ Mínimo 1 de Benceno, 1 de Pb, 1 de Tolueno y 1 de Benzo (a) pireno
Indicativa
Fondo
Punto crítico
◦Tecnología manual: mediciones de 24 h cada 3 días (PM) y 6 días (Pb) ◦Tecnología automática:
permanente
SV
CA
Sec
tor
Min
ero
Manual o
automática
Mínimo tres
meses en época
seca
◦ Antes de la fase de ejecución ◦ Se debe repetir anualmente durante la ejecución y hasta que finalice el proyecto, obra o actividad
PM10, PM2.5, SO2, NO2,
CO, Plomo, Cadmio,
Mercurio inorgánico y
Níquel
◦ Mínimo 2 de PM10
◦ Mínimo 1 de PM2,5
◦ Mínimo 1 de SO2 ◦ Mínimo 1 de NO2 ◦ Mínimo 1 de CO ◦ Mínimo 1 de Pb, 1 de Cd, 1 de Hg inorgánico y 1 de Ni
Indicativa
Fondo
Punto crítico
◦Tecnología manual: mediciones de 24 h cada 3 días (PM) y 6 días (Pb) ◦Tecnología automática:
permanente
63
TIPO DE SVCA TECNOLOGÍA
DE MEDICIÓN *
TIEMPO DE
MONITOREO
PERIODICIDAD
DEL MONITOREO
PARÁMETROS
MÍNIMOS N° ESTACIONES
TIPO DE
ESTACIONES **
PERIODICIDAD
MUESTREO
SV
CA
Inst
alad
os
po
r p
arte
de
pro
yect
os,
ob
ras
o a
ctiv
idad
es SV
CA
Sec
tor
Obr
as
Civ
iles Manual o
automática
Mínimo tres
meses en época
seca
◦ Antes de la fase de ejecución ◦ Se debe repetir
anualmente durante
la ejecución y hasta
que finalice el
proyecto, obra o
actividad
PM10, PM2.5, SO2, NO2 y
CO
◦ Mínimo 2 de PM10
◦ Mínimo 1 de PM2,5
◦ Mínimo 1 de SO2 ◦ Mínimo 1 de NO2 ◦ Mínimo 1 de CO
Indicativa
Fondo
Punto crítico
◦Tecnología manual: mediciones de 24 h cada 3 días ◦Tecnología automática:
permanente
SV
CA
Sec
tor
Ene
rgét
ico Manual o
automática
Mínimo tres
meses en época
seca
◦ Antes de la fase de ejecución ◦ Se debe repetir
anualmente durante
la ejecución y hasta
que finalice el
proyecto, obra o
actividad
PM10, PM2.5, SO2, NO2 y
CO
◦ Mínimo 2 de PM10
◦ Mínimo 1 de PM2,5
◦ Mínimo 1 de SO2 ◦ Mínimo 1 de NO2 ◦ Mínimo 1 de CO
Indicativa
Fondo
Punto crítico
◦Tecnología manual: mediciones de 24 h cada 3 días ◦Tecnología automática:
permanente
SV
CA
Sec
tor
Agr
opec
uario
Manual o
automática
Mínimo tres
meses en época
seca
◦ Antes de la fase de ejecución ◦ Se debe repetir
anualmente durante
la ejecución y hasta
que finalice el
proyecto, obra o
actividad
PM10, SO2, NO2, CO,
Benceno y Tolueno
◦ Mínimo 2 de PM10
◦ Mínimo 1 de SO2 ◦ Mínimo 1 de NO2 ◦ Mínimo 1 de CO ◦ Mínimo 1 de Benceno y 1 de Tolueno
Indicativa
Fondo
Punto crítico
◦Tecnología manual: mediciones de 24 h cada 3 días ◦Tecnología automática:
permanente
SV
CA
Sec
tor
Indu
stria
l
Manual o
automática
Mínimo tres
meses en época
seca
◦ Antes de la fase de ejecución ◦ Se debe repetir
anualmente durante
la ejecución y hasta
que finalice el
proyecto, obra o
actividad
PM10, PM2.5, SO2, NO2,
CO y los específicos
según el tipo de
industria
◦ Mínimo 2 de PM10
◦ Mínimo 1 de PM2,5
◦ Mínimo 1 de SO2 ◦ Mínimo 1 de NO2 ◦ Mínimo 1 de CO ◦Mínimo 1 de cada contaminante específico que deba ser monitoreado***
Indicativa
Fondo
Punto crítico
◦Tecnología manual: mediciones de 24 h cada 3 días ◦Tecnología automática:
permanente
* Según el Artículo 7 de la Resolución 2254 de 2017 el 31 de diciembre de 2022 es la fecha límite para la modernización de los equipos de monitoreo a automáticos ** Según clasificación por emisiones dominantes y tiempo de muestreo *** Estos contaminantes deberán ser definidos por la Autoridad Ambiental encargada
64
Cabe anotar que los datos contenidos en la Tabla 6 son una propuesta desarrollada con base a la
información de los Términos de Referencia de la ANLA y las Guías Ambientales del MAVDT; no obstante,
para definir los parámetros mínimos de un SVCA es necesario contar con estudios meteorológicos de
mínimo un año, inventarios de emisiones, modelos de dispersión y balances de materia, que permitan dar
una justificación técnica a los contaminantes que se medirán en cualquier tipo de sistema de vigilancia.
Asimismo, una vez se definan los parámetros, podrán ser definidas la cantidad de estaciones con las
cuales se contará.
4.5.3. Estaciones de Monitoreo
Existen diferentes tipos de estaciones de monitoreo, las cuales se clasifican de acuerdo a cinco tipos de
niveles (Ver Figura 25).
Figura 25. Clasificación de las estaciones de monitoreo
Teniendo en cuenta la clasificación de las estaciones, cabe resaltar que los tres primeros niveles están en
el protocolo actual, no obstante, el nivel de operación se propone como nuevo, indica la forma en que
funcionan los equipos que componen la estación, razón por la que su división se da a manual, automática
Est
acio
nes
de
mo
nit
ore
o
Tipo de área
Urbana
Rural
Tiempo de muestreo
Fija
Indicativa
Emisiones dominantes
De tráfico
Punto crítico
De fondo
Operación
Manuales
Automáticas
Mixtas o híbridas
65
y mixta, esta última aplicaría cuando se combinen las dos primeras formas de funcionamiento. No
obstante, se deben tener en cuenta los lineamientos establecidos en el Artículo 7 de la Resolución 2254 de
2017.
4.5.3.1. Criterios de macrolocalización
En términos generales la ubicación de las estaciones de monitoreo, se debe hacer de tal forma que se
cumpla con los objetivos planteados en el diseño del SVCA. Como se ha mencionado anteriormente, los
municipios que cuenten con poblaciones mayores a 50,000 habitantes, deberán implementar sistemas de
vigilancia, ubicados de tal forma que se genere información representativa de las áreas situadas dentro de
la zona de interés. De igual forma, si hay municipios que no están en ese rango poblacional, pero tienen
proyectos, obras o actividades que afectan la calidad del aire, se deben ubicar estaciones de monitoreo de
forma tal que se pueda realizar un seguimiento del estado de la calidad del aire en la zona de estudio. Las
estaciones deben estar ubicadas lo más lejos de posibles obstrucciones, para permitir un flujo de aire
representativo alrededor del punto de monitoreo.
En el caso del monitoreo de ozono, se debe tener experiencia suficiente para seleccionar la ubicación más
adecuada, teniendo en cuenta estimaciones de la calidad del aire; estudios teóricos y de campo de la
difusión de los contaminantes en el aire; y consideraciones de la química atmosférica del lugar.
4.5.3.2. Criterios de microlocalización 8
En los siguientes numerales, se describen todos los aspectos que se deben tener en cuenta en la
microlocalización de las estaciones de monitoreo.
4.5.3.2.1. Aspectos generales
Se deberán tener en cuenta los siguientes aspectos generales, para tener una mejor selección del sitio de
muestreo.
Economía: los costos en los que incurra la selección de un sitio de monitoreo, dependerán de
diversos factores como el alquiler o compra de propiedades; la instalación de líneas eléctricas y
telefónicas; la instalación de elementos de seguridad; la instalación de protección contra rayos; el
mantenimiento y la operación del lugar, entre otros.
8 Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems. Volume II. Ambient Air Quality Monitoring Program. (EPA, 2017)
66
Seguridad: deben existir condiciones de seguridad para que un sitio sea aprobado. Es importante
tomar medidas de seguridad como iluminación, vallas, vigilancia, entre otros. En caso de que no
hayan garantías de seguridad en el lugar seleccionado, se debe elegir un nuevo sitio en el punto
más cercano, que cumpla con los objetivos propuestos para el monitoreo.
Logística: incluye todo el proceso de adquisición, funcionamiento, mantenimiento y transporte de
los equipos y el personal para realizar el monitoreo.
Consideraciones atmosféricas: las variables meteorológicas de un lugar deben ser consideradas
para determinar la ubicación del sitio de monitoreo; así como la altura, dirección y extensión de las
sondas de muestreo. Es importante tener en cuenta factores meteorológicos como la velocidad y
dirección del viento.
Topografía: este factor influye de forma considerable en la dispersión de los contaminantes; por
esta razón, se aconseja ubicar los puntos de monitoreo en lugares con características de valle, y
evitar zonas ubicadas en colinas o cercanas a ellas. Los puntos de monitoreo que se ubiquen en
lugares cercanos a costas marinas o lagunas, deberán ser utilizados solo para conocer las
concentraciones de fondo, o para obtener datos de contaminación debida al tráfico acuático u
otros proyectos, obras o actividades que allí se realicen.
4.5.3.2.2. Ubicación del toma muestras y las rutas de medición
Para ubicar el toma muestras y las rutas de monitoreo se deben tener en cuenta los factores expuestos en
a continuación (Ver Tabla 7 y Tabla 8).
Tabla 7. Criterios de ubicación del toma muestras y las rutas de medición 9
Co
nta
min
ante
Escala (Longitud
máxima de la
ruta de
monitoreo, m)
Altura desde el piso al
toma muestra, u 80% de
la ruta de monitoreo 1
(m)
Distancia horizontal y vertical de
las estructuras de soporte 2 al
toma muestras, el muestreador o
el 90% de la ruta de monitoreo 1
(m)
Distancia de los árboles más
cercanos al toma muestras,
el muestreador o el 90% de la
ruta de monitoreo 1 (m)
SO2 3, 4, 5, 6
Media (300)
Vecindario (1000) 2 – 15 >1 >10
CO 4, 5, 7
Micro (300) 2,5 – 3,5
>1 >10 Media (300) 2 – 7
Vecindario (1000) 2 – 15
O3 3, 4, 5 Media (300) 2 – 15 >1 >10
9 Adaptado de Tabla E-4 40 CFR Parte 58 Apéndice E
67
Co
nta
min
ante
Escala (Longitud
máxima de la
ruta de
monitoreo, m)
Altura desde el piso al
toma muestra, u 80% de
la ruta de monitoreo 1
(m)
Distancia horizontal y vertical de
las estructuras de soporte 2 al
toma muestras, el muestreador o
el 90% de la ruta de monitoreo 1
(m)
Distancia de los árboles más
cercanos al toma muestras,
el muestreador o el 90% de la
ruta de monitoreo 1 (m)
Vecindario (1000)
NO2 3, 4, 5
Micro (50-300) 2 – 7
>1 >10 Media (300)
Vecindario (1000) 2-15
Precursores
de O3 3, 4, 5
Vecindario (1000) 2 – 15 >1 >10
PM, Pb 3, 4, 5, 8
Micro 2 – 7 >2
(Solo la distancia horizontal) >10 Media 2 – 7 (PM10 y PM2,5)
Vecindario 2 – 15 1 La ruta de monitoreo para analizadores de ruta abierta, aplica únicamente al monitoreo de CO y NO2 en escalas media o vecindario; y en todas las escalas aplicables para el monitoreo de SO2, O3 y Precursores de O3. 2 Cuando el toma muestra se encuentra en una azotea, la distancia de separación hace referencia a las paredes, muros, columnas o apartamentos ubicados en el techo. 3 Debería estar a una distancia mayor a 20 m desde la parte exterior del árbol; sin embargo, cuando estos son obstáculos la distancia debe ser de 10 m. 4 La distancia desde el toma muestra, el muestreador o el 90% de la ruta de monitoreo a un obstáculo (ejemplo: edificio), debe ser por lo menos el doble de la diferencia entre la altura que sobresale y estos elementos. Cuando los sitios no cumplan con este criterio, pueden ser clasificados como escala media. 5 Debe haber un flujo de aire sin restricciones de 270° alrededor del toma muestra; 180° si la sonda está en el costado de un edificio o una pared. 6 La ruta de monitoreo debe estar alejada de fuentes menores como hornos o conductos de incineración. La distancia de separación depende de la altura del punto de emisión de la fuente menor, el tipo de combustible o residuo quemado, y la cantidad de combustible (contenido de azufre, ceniza o plomo). El fin de este criterio es evitar que haya influencia de fuentes menores. 7 Para sitos de monitoreo de CO a escala micro, el toma muestra debe estar a una distancia mayor a 10 m de intersecciones viales, y preferiblemente en una ubicación central. 8 Cuando haya dos o más toma muestras, deben estar de 2 – 4 m de distancia entre ellos, para flujos de 200 L/min, y separados por lo menos 1 – 4 m para flujos menores a 200 L/min, esto con el fin de evitar la interferencia del flujo de aire.
Tabla 8. Distancia mínima entre el toma muestras o rutas de medición y las vías vehiculares10
Valor promedio del Tráfico
Diario (Vehículos/día)
O3 y NOx 1
Escala Vecindario (m)
CO
Escala Vecindario (m)
≤1,000 10
10,000 10
≤10,000 10
15,000 20 25
20,000 30 45
30,000 80
40,000 50 115
50,000 135
≥60,000 150
70,000 100
≥110,000 250
1 Distancia desde el borde del carril de tráfico más cercano. Las distancias intermedias que no están se deben interpolar, usando los valores de la tabla, en función del recuento de tráfico real
10 Adaptado de Tabla 7-3 Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems. Volume II. Ambient Air Quality Monitoring Program. (EPA, 2017)
68
4.5.3.2.3. Estaciones meteorológicas11
Como ya se ha mencionado, los criterios meteorológicos tienen una estrecha relación con la dispersión y
el transporte de los contaminantes atmosféricos, motivo por el cual, es necesario realizar la medición de
parámetros mínimos en cada uno de los SVCA propuestos.
Figura 26. Estaciones meteorológicas según tipo de SVCA
Por otra parte, es necesario tener en cuenta ciertos criterios de localización de las estaciones
meteorológicas. Estos criterios están basados en lo indicado por la Organización Mundial Meteorológica, y
se presentan a continuación (Ver Tabla 9).
11 Adaptado del Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire
SVCA Operados por la Autoridad
Ambiental
SVCA Instalados por parte de
proyectos, obras
o actividades
SVCA Indicativo
SVCA Básico
SVCA Intermedio
SVCA Avanzado
SVCA Sector
Hidrocarburos
SVCA Sector Minero
SVCA Sector Obras civiles
SVCA Sector Energético
SVCA Sector Agropecuario
SVCA Sector Industrial
Estación meteorológica
automática
portátil
Estación meteorológica
de alta precisión
Estación meteorológica
automática portátil y/o Estación
meteorológica de
alta precisión
PARÁMETROS
◦ Velocidad y dirección del viento ◦ Temperatura ◦ Radiación solar ◦ Precipitación ◦ Presión barométrica
◦ Humedad relativa
PARÁMETROS
PARÁMETROS
◦ Velocidad y dirección del viento ◦ Temperatura ◦ Radiación solar ◦ Precipitación ◦ Presión barométrica
◦ Humedad relativa
◦ Velocidad y dirección del viento ◦ Temperatura ◦ Radiación solar ◦ Precipitación ◦ Humedad relativa
69
Tabla 9. Criterios de microlocalización de instrumentos meteorológicos12
SENSOR RECOMENDACIÓN
Temperatura
◦ Debe estar a una altura entre 1,25 y 2 m por encima del nivel del suelo.
◦ Debe estar libre de sombra o proximidad de árboles, edificios o cualquier objeto que
genere obstrucción a la exposición directa al sol y al viento.
◦ Se deben evitar las pendientes inclinadas y las depresiones del terreno.
Presión atmosférica
◦ Barómetros de mercurio: se deben ubicar en lugares interiores preferiblemente, sin
ventanas, ni calefacción. Se recomienda utilizar luz artificial. El lugar no debe tener
vibraciones.
◦ Barómetros electrónicos: requiere una atmósfera limpia y seca, exenta de sustancias
corrosivas. Debe tener una temperatura constante. Deben evitarse las vibraciones y los
choques mecánicos.
◦ Barómetros aneroides: el lugar seleccionado debería tener una temperatura uniforme;
debe tener protección contra rayos del sol directos y otras fuentes de calor.
Humedad
◦ Proteger el sensor de la radiación solar directa, la exposición a contaminantes
atmosféricos, la lluvia y el viento.
◦ Evitar la formación de un microclima local en la estructura donde se encuentra ubicado
el sensor.
◦ Se recomiendan alturas entre 1,25 y 2 m.
Viento
◦ La altura estándar sobre el suelo es de 10 m.
◦ Debe estar en un terreno abierto, es decir, la distancia entre el instrumento y un
obstáculo cualquiera es de mínimo 10 veces la altura del obstáculo.
◦ Si el instrumento se sitúa en lo alto de un edificio, se debe elevar mínimo al equivalente
de una anchura del edificio por encima de la cima.
Precipitación
◦ Se debe garantizar la protección del instrumento contra el viento
◦ En términos generales, la distancia de cualquier objeto al instrumento, no debe ser
inferior al doble de su altura, por encima de la boca del medidor
◦ La altura sobre el nivel del suelo debe ser ≥ 1m
Radiación solar
◦ El instrumento se debe proteger contra condiciones meteorológicas adversas
◦ Debe haber ausencia de obstrucciones para el haz solar, en cualquier momento y
durante todo el año
◦ La influencia de la niebla, el humo y la contaminación atmosférica debe ser lo más
representativa posible, en el área circundante al lugar de ubicación del instrumento
4.5.4. Selección del método de referencia de contaminantes tóxicos del aire
Hacen parte de los contaminantes tóxicos del aire los que conforman la Tabla 3 del Artículo 4 de la
Resolución 2254 de 2017. Para realizar el análisis de dichos contaminantes, se deberán tener en cuenta
las versiones más recientes de los siguientes métodos de referencia de la EPA y la UE.
12 Adaptada de Guía de Instrumentos y Métodos de observación meteorológicos. OMM
70
Tabla 10. Métodos de referencia para contaminantes tóxicos del aire
PARÁMETRO EPA UE
Benceno
Method TO-1
EN-14662-3:2016 Method TO-14A
Method TO-15
Method TO-17
Plomo y sus compuestos 40 CFR Appendix G
to part 50 EN 14902:2006
Cadmio Method IO-3.5 EN 14902:2006
Mercurio inorgánico (vapores) Method IO-5 EN 15852:2010
Tolueno
Method TO-1
Method TO-14A
Method TO-15
Method TO-17
----
Níquel y sus compuestos Method IO-3.5 EN 14902:2006
Hidrocarburos Aromáticos Policíclicos
expresados como Benzo (a) pireno
Method TO-13A EN 15549:2008
Tabla 11. Métodos de referencia EPA
MÉTODO * NOMBRE / FUENTE TIEMPO DE MUESTREO
Método TO-1
Method for the determination of Volatile Organic Compounds
(VOCs) in Ambient Air using Tenax® Adsorption and Gas
Chromatography/ Mass Spectrometry (GC/MS)
https://www3.epa.gov/ttnamti1/files/ambient/airtox/to-1.pdf
Los tiempos de muestreo superiores a 24
horas no son adecuados ya que la
velocidad de flujo requerida es demasiado
baja para que se mantenga con precisión
Método TO-14A
Determination of Volatile Organic Compounds (VOCs) in
Ambient Air using specially prepared canisters with subsequent
analysis by gas chromatography
https://www3.epa.gov/ttn/amtic/files/ambient/airtox/to-14ar.pdf
Período de muestreo de hasta 24 horas
Método TO-15
Determination of Volatile Organic Compounds (VOCs) in Air
collected in specially-prepared canisters and analyzed by gas
chromatography mass spectrometry (GC/MS)
https://www3.epa.gov/ttn/amtic/files/ambient/airtox/to-15r.pdf
Esta técnica se puede utilizar para
recolectar muestras simples con duración
de 10 a 30 minutos; o para muestras TWA
con duración entre 1 – 24 horas
Método TO-17
Determination of Volatile Organic Compounds in ambient air
using active sampling onto sorbent tubes
https://www3.epa.gov/ttnamti1/files/ambient/airtox/to-17r.pdf
El muestreo se realiza durante un tiempo
de 1 hora
40 CFR
Appendix G to
part 50
Reference Method for the determination of Lead in total
Suspended Particulate Matter
https://www.law.cornell.edu/cfr/text/40/appendix-G_to_part_50
Las muestras se recolectan durante 24
horas
Método IO-3.5 Determination of metals in ambient particulate matter using
Inductively Coupled Plasma/ Mass Spectrometry (ICP/MS)
Las muestras se recolectan durante 24
horas
71
MÉTODO * NOMBRE / FUENTE TIEMPO DE MUESTREO
https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-
07/documents/epa-io-3.5.pdf
Método IO-5
Sampling and analysis for vapor and particle phase mercury in
ambient air utilizing Cold Vapor Atomic Fluorescence
Spectrometry (CVAFS)
https://www.epa.gov/sites/production/files/2015-
07/documents/epa-io-5.pdf
Normalmente es necesario realizar el
muestreo a un caudal de 30 L/min durante
12 – 24 horas para recoger suficientes
partículas de Hg para su análisis
Método TO-13A
Determination of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) in
ambient air using Gas Chromatographic/ Mass Spectrometry
(GC/MS)
https://www3.epa.gov/ttnamti1/files/ambient/airtox/to-13arr.pdf
El período de muestreo es de 24 horas
* En su versión más reciente
Tabla 12. Métodos de referencia UE
MÉTODO * NOMBRE FUENTE
EN-14662-3:2016
Método normalizado para la medición de las
concentraciones de benceno. Parte 3: Muestreo
automático por aspiración con cromatografía de
gases in situ
https://www.en-standard.eu/ilnas-en-14662-3-
ambient-air-standard-method-for-the-
measurement-of-benzene-concentrations-part-3-
automated-pumped-sampling-with-in-situ-gas-
chromatography/
EN 14902:2006
Método normalizado para la medida de Pb, Cd, As
y Ni en la fracción PM10 de la materia particulada
en suspensión
https://www.en-standard.eu/ilnas-en-14902-
ambient-air-quality-standard-method-for-the-
measurement-of-pb-cd-as-and-ni-in-the-pm10-
fraction-of-suspended-particulate-
matter/?gclid=CjwKCAjwtvnbBRA5EiwAcRvnpmlJa
fPphI3ptjeVwbDfSWO27nNyEBsf-
QlK4Pqd4esbu1-Snl6y7hoCKeQQAvD_BwE
EN 15852:2010
Método normalizado para la determinación del
mercurio gaseoso total
https://www.en-standard.eu/ilnas-en-15852-
ambient-air-quality-standard-method-for-the-
determination-of-total-gaseous-
mercury/?gclid=CjwKCAjwtvnbBRA5EiwAcRvnpp
WZYzwowW7iVWGdoKsMbD4hqKOP8Lqa2syKci
pVGR6Dgwx2ZxYzXRoC6M4QAvD_BwE
EN 15549:2008
Método normalizado para la medición de la
concentración de benzo(a)pireno en el aire
ambiente
https://www.en-standard.eu/ilnas-en-15549-air-
quality-standard-method-for-the-measurement-of-
the-concentration-of-benzo-a-pyrene-in-ambient-
air/?gclid=CjwKCAjwtvnbBRA5EiwAcRvnpq_mmS-
nqDeUCs5d7a_LjjoUjVuWvIw2Fgi1ZgAOUdDAZ6
XthHIjkRoCj54QAvD_BwE
* En su versión más reciente
72
4.6. Criterios de operación durante la etapa de muestreo de un SVCA
Para definir los criterios de operación durante la etapa de muestreo de los SVCA, se tuvo en cuenta la información proporcionada por el Protocolo
para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire, en su Manual de Operación, igualmente se tuvo en cuenta la información contenida en el
Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems. Volume II. Ambient Air Quality Monitoring Program.
Figura 27. Criterios de operación durante el muestreo
CRITERIOS DE OPERACIÓN DURANTE EL
MUESTREO
Actividades previas al muestreo
Analizadores manuales
Analizadores
automáticos
Material particulado: inspección, conteo, secado, pesaje y almacenamiento de filtros.
NOx y SOx: preparación, verificación y almacenamiento de la solución absorbente
Revisión del manual y los componentes de cada uno de los
equipos. Verificar su calibración.
Muestreo
Analizadores manuales
Analizadores
automáticos
Frecuencia para Material particulado: 24 horas, cada 3 días
Frecuencia para Plomo: 24 horas, cada 6 días
Frecuencia para NOx y SOx: 24 horas cada 3 días
Almacenamiento de los datos obtenidos
Actividades después del
muestreo
Analizadores
manuales
Analizadores
automáticos
Identificación de la muestra y traslado al laboratorio
Frecuencia: promedios horarios, permanentemente
Siguiente paso: Procesamiento
de la información
73
4.7. Criterios de operación durante la etapa de procesamiento y reporte de la información
Figura 28. Criterios de operación de la información
CRITERIOS DE OPERACIÓN DURANTE LA ETAPA DE PROCESAMIENTO Y REPORTE DE LA INFORMACIÓN
OBTENCIÓN DE DATOS
Estaciones manuales
Los laboratorios certificados por el IDEAM, serán los que analicen, calculen e informen las concentraciones halladas para las muestras tomadas en el monitoreo. Posteriormente, en la obtención manual de datos, dicha información se descargará a medios mágnétidcos, con el fin de ser llevados a la oficina central y para su almacenamiento electrónico.
Estaciones automáticos
La información obtenida debe ser transferida por telemetría; a través de líneas telefónicas, internet, satélite u otros medios avanzados de comunicación.
La EPA recomienda el uso de métodos de adquisición de datos digitales; debido a la cantidad de ventajes que tienen, con respecto a la obtención manual de datos.
TRANSFERENCIA DE DATOS
Estaciones manuales
En este tipo de estaciones la transferencia de datos se hace después del traslado de los mismos a la oficina central; no se puede informar en tiempo real
Estaciones automáticos
La transferencia de los datos en estas estaciones se da en tiempo real; proporcionando la posibilidad de informar en caso de que hayan episodios críticos de contaminación.
Antes de realizar la transferencia final de la información, es necesario utilizar métodos de revisión, verificación y validación de los datos.
La distribución final de los datos obtenidos en el monitoreo se realizará a través del SISAIRE.
Asimismo, la Autoridad Ambiental competente, deberá tener informes donde se presente los datos obtenidos en la vigilancia de la calidad del aire.
GESTIÓN DE DATOS
Es importante tener algún tipo de respaldo del sistema de obtención de datos, en caso de que se presente alguna falla, por lo cual, es recomendable tener la información en formato físico, para minimizar la posible pérdida de datos.
Para realizar una adecuada gestión de los datos, se debe tener en cuenta la capacidad de procesamiento del Software; el almacenamiento de los datos y archivos; y el personal de apoyo con el que se cuente en la oficina central, las oficinas locales y los sitos de monitoreo.
Todos los SVCA deberán tener bases de datos de inventarios de emisiones y modelos de dispersión de los contaminantes.
Por otra parte, deben tener:
◦ Los SVCA Indicativo y Básico: como mínimo deben tener un Software básico para la visualización de los datos
◦ Los SVCA Intermedio y Avanzado: como mínimo un Software central de adquisición de datos y un Software para la Gestión de la Información.
◦ Los SVCA Instalados por parte de proyectos, obras o actividades: el Software dependerá de la magnitud de estos; si son pequeños, podrán tener lo que se indica para los SVCA Indicativo y Básico; de lo contrario, si son megaproyectos, deben tener lo indicado para los SVCA Intermedio y Avanzado.
Para lograr los objetivos propuestos para el monitoreo de la calidad del aire se debe tener
datos de confianza, calidad y fácil acceso.
74
La Figura 28, expone de manera sintética los criterios de operación que se deben tener en cuenta para la
etapa de procesamiento de la información y el reporte de un SVCA; se basa en lo establecido en la
sección 14 del Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems. Volume II. Ambient
Air Quality Monitoring Program, pero con una adaptación a la propuesta metodológica que se ha
desarrollado a lo largo de este documento.
Adicional a los criterios ya establecidos, es importante tener en cuenta aspectos muy importantes para el
procesamiento y el reporte de la información, como lo son la revisión, verificación y validación de los datos;
que se trata en la sección 17 del Handbook mencionado. A continuación, se indican los datos más
importantes de dichos aspectos.
Figura 29. Revisión, verificación y validación de datos
REVISIÓN
Se deben realizar acciones como:
◦ Selección inicial del Hardware y Software para adquirir, almacenar, recuperar y transmitir datos
◦ Organizar y controlar el flujo de datos
◦ Entrada y validación de datos
◦ Manipulación, análisis y archivo de datos
◦ Marcar los datos cuestionables
◦ Evaluación preliminar de un conjunto de datos
◦ Calcular algunos cuantiles estadísticos básicos
◦ Examinar los datos con el uso de representaciones gráficas
Si al revisar los datos se encuentran valores atípicos, estos deberían ser considerados hasta que se encuentre una explicación del por qué de esos valores
VERIFICACIÓN
◦ Verificar procesos como: muestreo y análisis; ingreso, cálculo e informe de los datos
◦ Inspeccionar, analizar y aceptar los datos y las muestras de campo
En el proceso de verificación se deben formular estas preguntas:
◦ ¿El monitoreo se realizó bajo los procedimientos operativos estándar?
◦ ¿ El monitoreo se realizó en la fecha y hora correctas, según el plan establecido?
◦ ¿El equipo de monitoreo tuvo un funcionamiento correcto?
◦ ¿Se realizó una inspección visual inicial a la muestra?
◦ ¿Se verificaron la entrada manual de información, los cálculos manuales o cualquier ajuste manual que se haya realizado?
VALIDACIÓN
La validación de los datos es un proceso rutinario que busca garantizar que los valores informados cumplen con los objetivos de calidad establecidos. Adicionalmente, deben cumplir con los criterios críticos, operacionales y sistemáticos que se hayan establecido.
Métodos automáticos: cuando los controles utilizados excedan los límites de aceptación, se deben invalidar las mediciones, hasta el último punto que haya presentado validez en los datos
Métodos manuales: el primer nivel de validación es aceptar o rechazar los datos basados en los resultados de las comprobaciones operacionales de las etapas de muestreo, análisis y reducción de datos.
También se deben tener en cuenta los resultados de las evaluaciones de desempeño que se realicen
75
4.8. Criterios de aseguramiento de la calidad
Una parte importante que garantiza la confiabilidad y calidad de los datos que se obtienen por medio de la
vigilancia de la calidad el aire, es la implementación de criterios de aseguramiento de la calidad. Para esto,
se tendrá en cuenta la información del Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement
Systems. Volume II. Ambient Air Quality Monitoring Program, en su última versión publicada por la EPA,
realizando la adaptación correspondiente a las condiciones propias del país.
Es importante resaltar que debe haber actividades, procedimientos y criterios de control de calidad, en las
diferentes etapas del monitoreo, como se indica a continuación.
Selección de los equipos de monitoreo
Al momento de seleccionar el equipo que se va a utilizar en las estaciones de monitoreo, se deben
tener en cuenta algunos aspectos como:
o Estándares de calibración
o Sistemas de obtención de datos
o Estantes para la ubicación de los equipos
o Sistemas de aire cero
Pruebas, inspección y mantenimiento de los equipos
Para garantizar el funcionamiento aceptable de los equipos que se van a utilizar en la red de
monitoreo de calidad del aire, es necesario tener programas para la prueba, la inspección y el
mantenimiento de los mismos. Cabe resaltar que la EPA estima que la mayoría de los instrumentos de
monitoreo de calidad del aire, tienen una vida útil de 7 años.
Se deben incorporar documentos para la prueba, inspección y mantenimiento de los equipos que
incluyan:
o Listado de equipos
o Listado de piezas de repuesto por cada equipo
o Frecuencia de inspección y mantenimiento por cada equipo
o Frecuencia de actividades de prueba
o Cronogramas de reemplazo de equipos
o Fuentes de reparación por cada equipo
o Hojas de verificación mensuales de cada equipo
o Formularios de registro de datos para las pruebas, inspecciones y mantenimientos que
se realicen. Estos formularios deben incluir datos como la fecha, hora y nombre de la
76
persona que realiza la actividad; descripción del clima; descripción de características
anormales en caso de que se presenten; registros de mantenimientos u operaciones
rutinarias; información necesaria de los elementos que se necesiten para desarrollar la
actividad; y descripción del exterior del lugar.
Es importante tener en cuenta que cuando el sistema de vigilancia, no cuente con laboratorios propios,
deberá contratar uno certificado que se encargue de inspeccionar, probar, mantener y calibrar cada
uno de los equipos que compone la red.
Por otra parte, en cuanto al tema de mantenimiento, se debe realizar uno de tipo preventivo, que esté
documentado en medio físico y magnético, y se encuentre en los puntos de monitoreo, para que el
personal operativo y de supervisión se encarguen de desarrollar las actividades correspondientes al
mismo; estas actividades, deben ser actualizadas cada vez que se llevan a cabo. El mantenimiento
preventivo se debe realizar diariamente, pero hay algunas actividades que se programan cada mes,
cada tres meses, cada seis meses y cada año. La importancia de este mantenimiento radica en tener
equipos en óptimas condiciones, evitando tiempos de inoperancia, reparaciones costosas y pérdida de
datos.
Adicionalmente, se recomienda tener una lista de chequeo rutinario en los sitios de monitoreo, con el
objetivo de realizar una mejor inspección de cada uno de los componentes de estos lugares.
Calibración
La calibración es una actividad obligatoria durante la vigilancia de la calidad del aire; como medida
inicial, se debe realizar un ajuste real del analizador, estableciendo los controles internos del mismo
(cero y span), con el fin de generar la escala de calibración que se desea. Es importante resaltar que
cuando un equipo no tiene una correcta calibración, los datos que tome deben ser invalidados hasta
que se realice una nueva, válida y acorde a los lineamientos que se establezcan.
Para realizar una calibración se requiere:
o Reactivos de alto grado
o Estándares gaseosos certificados de concentraciones conocidas
o Dispositivos o instrumentos que se requieran
Se debe tener en cuenta que en Colombia actualmente, no hay forma de certificar los estándares
gaseosos, ya que hasta el momento solo existe un lugar de certificación de gases de ozono en la
ciudad de Medellín.
En cuanto a los procesos de calibración de los instrumentos, estos dependen del tipo de tecnología
que se va a calibrar, por lo que, los equipos automáticos solo requieren oprimir una serie de botones
que permitirán ajustar la configuración cero y span; mientras que los analizadores manuales requieren
de los ajustes por parte del operador en algunos de sus componentes para lograr la calibración.
77
Los encargados del monitoreo deberán implementar rutinas de calibración con cierta periodicidad, que
permita comprobar que los equipos se encuentran en los rangos de aceptabilidad de funcionamiento;
no obstante en las siguientes circunstancias es necesario realizar una calibración:
o En la instalación inicial del equipo
o Cuando haya una reubicación del equipo
o Después de cualquier reparación
o Cuando se presente una falla de energía de más de un día
o Cuando se evidencie un mal funcionamiento del analizador
Control de calidad en la etapa de muestreo
Además de los controles de calidad que indiquen los métodos de referencia de los diferentes
contaminantes, se deben tener en cuenta los siguientes criterios:
o Blancos: tomar blancos en varias fases del proceso de recolección de muestras, permite
identificar si en cualquier punto del muestreo hay algún tipo de contaminación que pueda
alterar los resultados de las muestras.
o Corrección de datos: la EPA no recomienda reprocesar los datos, cuando se encuentre un
dato incorrecto después de una verificación. Los datos deben ser informados como
medidos o inválidos, así excedan los límites de aceptación.
o Rango de operación: en el caso en el que el instrumento que se vaya a utilizar tenga más
de un rango de operación, se debe seleccionar el rango correspondiente al contaminante
que se vaya a evaluar.
o Escala de calibración: corresponde al rango de concentración sobre el cual se realiza la
calibración del instrumento de medición que se vaya a emplear.
o Punto cero: aunque la EPA no recomienda el uso de cualquier ajuste; indica que los
ajustes de puntos cero automáticos son aceptables si “los estándares cero automáticos
pasan a través de la entrada de muestra y el sistema de acondicionamiento de muestra; el
ajuste se realiza a diario y se aplica al siguiente período de 24 horas; la lectura cero está
dentro de los criterios de aceptación de 24 horas; y las lecturas de respuesta ajustadas y
no ajustadas se pueden obtener del dispositivo de registro de datos” 13
o Punto “span”: se utiliza con el fin de seleccionar el sitio para la verificación de la
concentración, se deben tener en cuenta los criterios establecidos por la EPA.
13 Quality Assurance Handbook for Air Pollution Measurement Systems. Volume II. Ambient Air Quality Monitoring Program. Section 10, Page 102.
78
o Control de calidad de un punto: se debe realizar como mínimo una verificación quincenal
de un punto, dentro del rango de concentración de cada contaminante.
o Evaluación de desempeño: se deben realizar evaluaciones de desempeño anuales de los
diferentes instrumentos utilizados para los contaminantes a evaluar; con el fin de verificar
que los datos obtenidos estén dentro del rango de aceptación. Las características de
dichas evaluaciones, dependerán de lo establecido por la entidad encargada en el país;
sin embargo, se recomienda que el IDEAM sea el ente de referencia para estas
evaluaciones, contando con un laboratorio, que se encargue de la verificación de todos los
instrumentos utilizados para el monitoreo de la calidad del arie.
o Uso de Software básico: se recomienda el diseño de hojas de cálculo y cartas de control
(Excel) que permitan calcular las ecuaciones de calibración, las medidas de linealidad de
calibraciones, la precisión y el sesgo de los resultados, los límites de la gráfica de control;
también deben permitir el trazado de las curvas de calibración; la marcación automática
de los resultados fuera de control; y el mantenimiento y la recuperación de los registros de
calibración.
Por otra parte, es importante desarrollar planes para el aseguramiento de la calidad durante la toma, la
preparación, el etiquetado, la identificación, el transporte, el análisis, el almacenamiento y el archivo de
las muestras. Para lo anterior, se debe tener una cadena de custodia, con el fin de verificar la
seguridad física de las muestras, demostrando legalmente que se ha mantenido su integridad, así
como la de la información documentada.
Inspección y aceptación de suministros
Otra parte importante para garantizar calidad en el monitoreo, es la inspección y aceptación que se da
a los suministros de campo y laboratorio; estos suministros hacen referencia a estándares, reactivos y
materiales que se requieren para desarrollar el monitoreo. Por lo anterior, se recomienda desarrollar
las siguientes actividades:
o Establecer criterios y especificaciones para cada suministro
o Verificar y probar los suministros antes de utilizarlos
o Diseñar un programa para la administración de los suministros
o Utilizar estándares y reactivos con la pureza adecuada y certificados dentro de los límites
de aceptabilidad
o Identificar los tipos de agua purificada que se requieren
o Para la selección de los filtros se deben tener en cuenta características químicas y físicas,
facilidad de manejo y costo
79
o Comprar material de vidrio volumétrico Clase A, realizando las calibraciones y
recalibraciones necesarias
o Establecer procedimientos de limpieza y almacenamiento del material de vidrio
o Determinar la vida útil del material de vidrio; desechando el que se encuentre en mal
estado
o Inspeccionar los recipientes en los cuales se van a almacenar las muestras
Datos
Una vez se haya realizado la revisión, verificación y validación de los datos; se deben tener en cuenta
dos aspectos para realizar su reporte:
o Unidades: se debe reportar en µg/m3, según lo establece la Resolución 2254 de 2017
o Decimales: se recomienda utilizar tres decimales para Pb y O3, y un decimal para material
particulado, CO, SO2 y NO2
Adicionalmente, se deberán tener en cuenta los demás aspectos establecidos por las Autoridades
Ambientales y competentes para el reporte de la información obtenida durante el monitoreo de la
calidad del aire.
80
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS
Los resultados obtenidos en este documento son el producto de la revisión de la información bibliográfica y
científica de cada uno de los temas tratados a lo largo de la propuesta metodológica establecida. Esta
propuesta se construyó siguiendo los lineamientos nacionales e internacionales en temas de vigilancia de
la calidad del aire, principalmente los indicados por el “Code of Federal Regulations” y la EPA en Estados
Unidos.
Con base en lo anterior, se plantea una propuesta metodológica aterrizada a las condiciones propias del
territorio nacional, y sobre todo, teniendo en cuenta las últimas modificaciones que realizó la Resolución
2254 de 2017, con el fin de lograr los objetivos que esta propone. Para ello, la propuesta metodológica se
enfoca en dividir los sistemas de vigilancia entre SVCA Operados por la Autoridad Ambiental y SVCA
Instalados por parte de proyectos, obras o actividades; lo cual busca proporcionar una mejor guía tanto
para los municipios, como para los dirigentes de cada una de las actividades mencionadas; logrando a
futuro, una mejor vigilancia de la calidad del aire.
Además de los tipos de SVCA, esta propuesta busca modificar los tipos de escala y estaciones que
actualmente se manejan, también actualizar las características de cada tipo de SVCA y sus criterios de
macro y microlocalización; adicionalmente, entrega un listado de algunos métodos de referencia utilizados
para el análisis de contaminantes tóxicos en Estados Unidos y la Unión Europea; teniendo en cuenta que
la Resolución 2254 de 2017 presenta los niveles máximos permisibles para este tipo de contaminantes en
la Tabla Nº 3, los cuales hasta el momento no tienen mayor vigilancia en el país, y requieren ser
monitoreados de forma permanente.
Para concluir, este documento entrega ciertos criterios para la operación durante el muestreo, el
procesamiento y reporte de datos; y para el aseguramiento de la calidad; todos estos basados
principalmente en lo establecido por la EPA.
81
6. EVALUACIÓN Y CUMPLIMIENTO DE OBJETIVOS
La pasantía se realizó en un período comprendido entre el 28 de mayo y el 21 de septiembre del año en
curso. Para el inicio de esta, se estableció un cronograma de 16 semanas, sin embargo, al culminar este
tiempo, solo se había desarrollado hasta el tercer objetivo propuesto, razón por la cual se realizó la adición
de dos semanas más, la primera con el fin de dar cumplimiento a los demás objetivos y la última para
realizar la sustentación del producto final ante el Grupo de calidad del aire de la Subdirección de Estudios
Ambientales del IDEAM, y el director interno designado por el Consejo de carrera de Ingeniería Sanitaria
de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas. El cronograma que se obtuvo al final de la pasantía
se muestra a continuación.
Tabla 13. Cronograma final
ACTIVIDAD TIEMPO (Semanas)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Revisión bibliográfica a nivel internacional,
para analizar comparativamente las
diferentes metodologías y criterios de
diseño de Sistemas de Vigilancia de
Calidad del Aire (SVCA).
Revisión bibliográfica del estado del arte
de los estudios meteorológicos, de
modelización e inventarios de emisiones
que son complementarios para el diseño,
implementación y evaluación de Sistemas
de Vigilancia de Calidad del Aire.
Elaborar una propuesta metodológica para
la implementación de SVCA con criterios
de microlocalización y de
macrolocalización, así como la
implementación de Sistemas de Vigilancia
de Calidad del Aire Industriales.
Realizar un diagrama con los criterios de
operación durante la etapa de muestreo
de un SVCA, considerando la tecnología
de medición y el tipo de sistema de
vigilancia.
Diseñar un esquema con los criterios de
operación durante la etapa de
procesamiento de información y reporte
de un SVCA.
Generar una lista con los criterios de
aseguramiento de calidad de un SVCA.
Presentación del producto final de la
pasantía en el IDEAM
Tiempo propuesto
Tiempo real
82
Una vez culminado el cronograma de la pasantía, como producto final se presenta este documento, en el
cual están desarrollados cada uno los objetivos propuestos y presenta la propuesta metodológica final
planteada para modificar y actualizar el Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire.
Esta propuesta metodológica busca ser un documento de soporte para una futura modificación del actual
protocolo; de igual forma, cabe resaltar que tuvo la aprobación de los Directores Interno y Externo para su
publicación final.
83
7. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Este documento se realizó bajo los lineamientos nacionales e internacionales, como ya se ha
mencionado, no obstante se define como propuesta, ya que los diferentes tomadores de decisiones del
país serán quienes lo evalúen, consulten y tengan en cuenta para una futura modificación del actual
Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire, el cual se adoptó en el año 2010 por la
Resolución 610.
Modificar y actualizar el Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad el Aire es un paso
importante para incluir los últimos criterios que se manejan a nivel internacional; así como para encaminar
la vigilancia de la calidad del aire a los objetivos que plantea la Resolución 2254 de 2017 para el año 2030.
Es necesario que exista mayor cobertura en el monitoreo de la calidad del aire como se ha mencionado en
los últimos Informes del Estado de la Calidad del Aire en Colombia (2011 – 2015, 2016 y 2017),
obteniendo así mayor representatividad en los datos que se generen; lo anterior se logrará no solo con
inversión económica, sino también presentando a la comunidad en general, un protocolo más puntual en
los temas de diseño, implementación y operación de cada uno de los SVCA propuestos.
Por otra parte, se debe tener en cuenta que dentro del alcance de este documento, no se contempló
trabajar temas relacionados con los métodos de referencia para los contaminantes criterio, ni las
especificaciones operativas de los diferentes equipos de monitoreo; con lo anterior, se recomienda realizar
una nueva pasantía que permita trabajarlos, al igual que todos los demás, que hayan quedado fuera del
alcance del presente trabajo; de esa forma, se afianzará el vínculo entre el IDEAM y la comunidad
académica, para el desarrollo de nuevos trabajos de grado, que apoyen los diversos temas que manejan
cada una de las Subdirecciones del Instituto, en este caso puntual, seguir desarrollando los temas de
calidad del aire que maneja la Subdirección de Estudios Ambientales.
Finalmente, es importante resaltar que el monitoreo de la calidad del aire permite realizar una adecuada
gestión de este recurso, sin embargo, es necesario desarrollar acciones interinstitucionales que faciliten la
implementación de programas que involucren a todos los actores generadores de contaminación
atmosférica, como se plantea en la Política para el mejoramiento de la calidad del aire en el documento
CONPES 3943 de 2018, con el fin de reducir los niveles de contaminación del aire que actualmente hay en
el territorio nacional.
84
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9. ANEXOS
ANEXO 1. Municipios de Colombia que actualmente no cuentan con un SVCA y deberían tener,
según el tamaño de su población en la cabecera municipal
MUNICIPIO COD_DEP DEPARTAMENTO POBLACIÓN ACTUAL
CÚCUTA 54 Norte de Santander 640.370
BUENAVENTURA 76 Valle del Cauca 381.862
SINCELEJO 70 Sucre 265.384
RIOHACHA 44 La Guajira 236.814
TUNJA 15 Boyacá 187.735
TULUÁ 76 Valle del Cauca 187.130
BARRANCABERMEJA 68 Santander 173.380
GIRÓN 68 Santander 170.917
APARTADÓ 5 Antioquia 164.190
FLORENCIA 18 Caquetá 157.035
CARTAGO 76 Valle del Cauca 131.727
PIEDECUESTA 68 Santander 128.247
FACATATIVÁ 25 Cundinamarca 123.931
SAN ANDRÉS DE TUMACO 52 Nariño 117.529
FUSAGASUGÁ 25 Cundinamarca 112.616
MAICAO 44 La Guajira 111.150
IPIALES 52 Nariño 105.875
CHÍA 25 Cundinamarca 104.214
DUITAMA 15 Boyacá 103.552
GIRARDOT 25 Cundinamarca 102.806
OCAÑA 54 Norte de Santander 90.620
VILLA DEL ROSARIO 54 Norte de Santander 88.664
MAGANGUÉ 13 Bolívar 86.210
AGUACHICA 20 Cesar 82.976
SABANALARGA 8 Atlántico 82.716
PITALITO 41 Huila 77.491
LOS PATIOS 54 Norte de Santander 76.128
CHIGORODÓ 5 Antioquia 70.264
MADRID 25 Cundinamarca 70.203
LA DORADA 17 Caldas 69.764
TURBACO 13 Bolívar 68.957
MONTELÍBANO 23 Córdoba 67.224
TURBO 5 Antioquia 67.148
EL CARMEN DE BOLÍVAR 13 Bolívar 61.785
ACACÍAS 50 Meta 60.918
88
MUNICIPIO COD_DEP DEPARTAMENTO POBLACIÓN ACTUAL
CALARCÁ 63 Quindío 60.346
ARJONA 13 Bolívar 59.175
ESPINAL 73 Tolima 58.494
CHIQUINQUIRÁ 15 Boyacá 57.742
LORICA 23 Córdoba 56.275
FUNDACIÓN 47 Magdalena 55.842
PAMPLONA 54 Norte de Santander 55.366
GRANADA 50 Meta 54.418
CERETÉ 23 Córdoba 53.796
SAN ANDRÉS 88 Archipiélago de San Andrés, Providencia y Santa Catalina 53.691
COROZAL 70 Sucre 52.060
Rango poblacional
Indicativo 50.000 - 150.000
Básico 150.000 - 500.000
Intermedio 500.000 - 1.000.000
Avanzado > 1.000.000
89
ANEXO 2. Certificado de cumplimiento de la pasantía
90
91
ANEXO 3. Formato de evaluación de desempeño de la pasantía
92
