Contaminacion valle aburra causas y soluciones

Construcción Metro de Medellín 1985 – 1996
Un viaje por la historia y perspectivas actuales.
LA CONTINGENCIA AMBIENTAL EN EL
VALLE DE ABURRÁ
CAUSAS Y SOLUCIONES
Enrique Posada Restrepo
Presidente Sociedad Antioqueña de Ingenieros y
Arquitectos SAI
Asesor de la empresa de consultoría HATCH
eposadar@yahoo.com
24 de marzo de 2020

EL VALLE DE ABURRÁ

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Elevación[m.s.n.m]
Distancia en la línea base de sur a norte [km]
Río Cresta oriental Cresta occidental
Niveles en el Valle de Aburrá

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15000
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25000
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55
AnchodelValle[m]
Distancia a lo largo de la línea base de sur a norte [km]
50 m sobre el nivel del río 100 m sobre el nivel del río
200 m sobre el nivel del río Ancho total entre crestas
Ancho del Valle de Aburrá según niveles

Inversión térmica
La temperatura del aire, en ciertas capas de la atmósfera, en vez
de disminuir con la altura, que es lo normal, aumenta. Así la
densidad del aire, baja con la altura, limitando así las corrientes
convectivas ascendentes, ya que el aire no puede elevarse al ser
más frío y más denso en la zona inferior.

Inversión térmica
En noches despejadas, el suelo se enfría por radiación, junto con
el aire en contacto.
Esto da lugar a nieblas persistentes.
Este fenómeno es frecuente en las mañanas frías sobre los valles
de escasa circulación de aire. También se presenta en las cuencas
cercanas a las laderas de las montañas en noches frías. El aire
frío de las laderas desplaza al aire caliente de la cuenca
provocando el gradiente positivo de temperatura.
La inversión térmica se termina al calentarse el aire que está en
contacto con el suelo, restableciendo la circulación normal. En
general es cuestión de horas, pero en condiciones meteorológicas
desfavorables la inversión puede persistir durante días.

La altura de mezcla tiene que ver con la zona
disponible para dispersar los contaminantes

Altura de mezcla y sus efectos ambientales probables
Altura de mezcla base m 350 350 350 350 350
Altura de mezcla m 500 350 200 100 75
Altura media de las cordilleras desde
norte al sur con respecto al nivel del
Río m 1.051 1.051 1.051 1.051 1.051
Ancho medio desde norte al sur a 50
m de altura sobre el Río km 2.116 2.116 2.116 2.116 2.116
Ancho medio desde norte al sur a
altura de mezcla km 8.744 6.802 4.630 3.053 2.643
Ancho medio desde norte a sur entre
crestas km 13.893 13.893 13.893 13.893 13.893
Ancho medio de volumen de control km 5.430 4.459 3.373 2.585 2.380
Longitud de sur a norte km 51 51 51 51 51
Tamaño del volumen del control km3 137.624 79.113 34.196 13.102 9.047
Cambio probable de concentraciones
con respecto a altura de mezcla base % -74,0 0,0 56,8 83,4 88,6

Episodios de contaminación
En el Valle de Aburrá, además de los fenómenos normales
nocturnos y de las horas tempranas del día que dan lugar a
mayores concentraciones de contaminantes, se producen
episodios de mayores contaminaciones en el año.
Esto tiene que ver con fenómenos atmosféricos y climáticos
locales y regionales que dan lugar a inversiones persistentes.
Adicionalmente pueden ocurrir efectos externos, relacionados
con incendios, tormentas en regiones polvosas y transportes de
masas a nivel global.
Ya se han identificado las épocas del año en las cuales ocurren.
Entre febrero y Abril las más crítica
En octubre y noviembre la menos severa

Ante los episodios existe el POECA, Plan Operativo con cinco
componentes de la siguiente manera:
• Monitoreo de variables meteorológicas y de calidad del aire.
• Aplicación de herramientas para pronosticar la calidad del aire y la
meteorología y sus relaciones. Esto incluye el uso de modelos para
realizar predicciones de episodios de contaminación: modelos
fotoquímicos, meteorológicos y estadísticos y la aplicación de criterios
expertos.
• Aplicación de medidas especiales durante los episodios de contaminación,
con el objetivo de indicar pautas a la población para reducir la exposición
a la alta contaminación y dar acciones obligatorias al responsable de las
fuentes de emisión.
• Aplicación de un plan de comunicaciones, para informar a la comunidad
de manera oportuna y efectiva y facilitar la receptividad y el
cumplimiento de las medidas de restricción y
• Promover comportamientos destinados a reducir los niveles de
exposición de la población sensible.
• Control y seguimiento centrados en la evaluación de la efectividad de las
medidas.

Tiempo de
Exposición
Nivel I Nivel II Nivel III Nivel IV
Agente
contaminante
Bueno Verde
Aceptable
Amarillo
Prevención Alerta Emergencia
Naranja Rojo Morado
PM10 24 h 0-54 55-154 155-254 255-354 >355
PM2.5 24 h 0-12 13-37 38-55 56-150 >151
Ozone (O3) 8 h 0-106 107-138 139-167 168-207 >208
SO2 1 h 0-93 94-197 198-486 487-797 >798
NO2 1 h 0-100 101-189 190-677 678-1221 >1222
CO 8 h 0-5094 5095-10819 10820-14254 14255-17688 >17689
Niveles de Alerta establecidos por la autoridad ambiental – El contaminante
más significativo es el material particulado fino PM2.5

Estaciones de monitoreo en el Valle de
Aburrá (SIATA).

Estación Long. Lat.
Promedio
PM2,5,
μg/m3
Desviación
estándar
g/m3
Cambios
anuales,
μg/m3/
año
Número de
datos
horarios
Estación 3 - Girardota -75,45 6,38 21,0 14,1 -2,2 32.999
Estación 6 - Poli JIC -75,58 6,21 21,6 14,4 2,7 3.186
Estación 12 – Tráfico centro -75,57 6,25 33,5 17,6 -4,1 36.934
Estación 25 - UNAL -75,58 6,26 27,5 14,9 -4,2 38.265
Estación 28 - Itagüí CJ -75,60 6,19 26,6 15,3 -1,7 36.457
Estación 31 - Caldas CUL -75,64 6,10 27,9 15,1 -2,9 37.861
Estación 38 – Itagüí IECM -75,64 6,17 22,3 13,6 -2,1 37.800
Estación 44 - Poblado LaY -75,55 6,18 22,5 13,8 -2,2 32.384
Estación 48 - Tráfico Sur -75,63 6,15 42,5 20,6 -6,1 38.257
Estación 69 - Caldas EU -75,64 6,09 20,9 11,5 0,4 12.395
Estación 78 - La Estrella H -75,64 6,16 19,2 10,8 1,5 17.297
Estación 79 - Altavista -75,61 6,22 21,4 10,8 1,2 16.639
Estación 80 - Villahermosa -75,55 6,26 19,9 11,8 -1,9 16.439
Estación 81 - Barbosa -75,33 6,44 13,8 10,0 0,6 15.808
Estación 82 - Copacabana -75,50 6,35 16,3 10,2 0,0 15.861
Estación 83 - Belén -75,61 6,24 22,0 12,7 -0,9 15.663
Estación 84 - INEM -75,56 6,20 18,2 10,4 -1,2 15.657
Estación 85 - San Cristóbal -75,64 6,28 16,2 9,3 -0,3 15.716
Estación 86 - Aranjuez -75,56 6,29 23,1 12,2 -1,8 15.137
Estación 87 - Bello -75,57 6,34 16,7 9,9 -0,7 14.427
Estación 88 - Envigado -75,58 6,17 18,4 10,4 -0,9 15.120
Estación 90 - Sabaneta -75,62 6,14 18,3 10,8 3,2 11.037
Todas las estaciones urbanas 27,0 13,2 -4,3 491.339
Est. 94 - Santa Elena (rural) -75,50 6,24 12,3 10,2 3.616

Resultados de PM2.5 en 8 estaciones de monitoreo en el
Valle de Aburrá

Resultados de PM2.5 promedios horarios y diarios de las estaciones de monitoreo en
el Valle de Aburrá. Se notan los picos de los episodios, especialmente los de febrero a
marzo. Se observa en el ajuste medio que la concentración ha bajado de 36 a 20
microgramos/mt3 en estos cinco años (ya por debajo del límite permisible anual)

Resultados de PM2.5 en las estaciones de monitoreo en el Valle de Aburrá según hora
del día. Se observa que las curvas del comportamiento horario son semejantes en los
episodios y los períodos normales, pero mucho mayores las concentraciones en los
episodios. Los picos ocurren entre las 8 y 9 de la mañana y los mínimos hacia las 5 pm

Frecuencia típica del flujo vehicular en el Valle de Aburrá
según hora del día

Comportamiento de la velocidad del viento según hora del día en las estaciones de
monitoreo en el Valle de Aburrá. Se notan las mayores velocidades en la tarde,
entre 3 y 4 pm y las menores en la mañana, entre 6 y 8 am

Comportamiento de la temperatura del aire según hora del día en las estaciones de
monitoreo en el Valle de Aburrá. Se notan las mayores temperaturas en la tarde,
entre 1 y 3 pm y las menores en la mañana, entre 6 y 7 am

Comportamiento de la radiación solar según hora del día en las estaciones de
monitoreo en el Valle de Aburrá. Se notan las mayores radiaciones hacia el
mediodía y las menores en la noche (no hay radiación)

Comportamiento de la humedad relativa según hora del día en las estaciones de
monitoreo en el Valle de Aburrá. Se notan las menores humedades en la tarde
hacia las 2 pm y las mayores en las noches y horas tempranas (hacia las 5-7 am
son las máximas)

Comportamiento de las precipitaciones según hora del día en las estaciones de
monitoreo en el Valle de Aburrá. Se notan las menores en el día entre las 8 y las
12m y las mayores en las tardes y las noches. El comportamiento es irregular

Durante bajas velocidades del viento y condiciones normales, en promedio, las
concentraciones son alrededor de 28,9 μg/m3. A altas velocidades del viento
disminuirán a 13,1 μg/m3. Esto significa un factor de influencia de -4.8 μg/m3 por
cada m/s. Durante las bajas velocidades del viento y las condiciones de episodios,
en promedio, las concentraciones son de alrededor de 43,8 μg/m3. A altas
velocidades del viento disminuirán a 28,7 μg/m3. Esto significa un factor de
influencia de -4,6 μg/m3 por cada m / s.

Durante las más bajas temperaturas y condiciones normales, en promedio, las
concentraciones son de alrededor de 31,0 μg/m3. A las más altas temperaturas
cada grado centígrado. Durante las más bajas temperaturas y las condiciones de
episodio, en promedio, las concentraciones son alrededor de 45,2 μg/m3. A altas
temperaturas disminuirán a 32,1 μg/m3. Esto significa un factor de influencia de -
0.88 μg / m3 por cada grado centígrado.

Durante las más altas humedades relativas y condiciones normales, en promedio,
las concentraciones son alrededor de 29,1 μg/m3. A las humedades relativas más
bajas disminuirán a 15,3 μg/m3. Esto significa un factor de influencia de 0,20
μg/m3 por cada cambio porcentual de humedad relativa. Durante las más altas
humedades relativas y condiciones de episodio, en promedio, las concentraciones
son alrededor de 45,0 μg/m3. A las humedades relativas más bajas disminuirán a
26,9 μg/m3. Esto significa un factor de influencia de 0.26 μg/m3 por cada cambio
porcentual en la humedad relativa.

Durante las bajas radiaciones solares y las condiciones normales, en promedio, las
concentraciones son de alrededor de 27,3 μg/m3. A las más altas radiaciones
solares disminuirán a 15,0 μg/m3. Esto significa un factor de influencia de -0.015
μg/m3 por cada cambio de w/m2 en la radiación solar. Durante condiciones de
radiación solar bajas y episodios, en promedio, las concentraciones son de
alrededor de 43,2 μg / m3. A las más altas radiaciones solares disminuirán a 24,4
μg/m3. Esto significa un factor de influencia de -0.022 μg/m3 por cada cambio de
w/m2 en la radiación solar.

Durante las precipitaciones más bajas y condiciones normales, en promedio, las
concentraciones son alrededor de 25,2 μg/m3. A las precipitaciones más altas
cada mm por hora. Durante precipitaciones más bajas y condiciones de episodios,
en promedio, las concentraciones son de alrededor de 40,1 μg/m3. A las
precipitaciones más altas disminuirán a 16,3 μg/m3. Esto significa un factor de
influencia de -2.38 μg / m3 por cada mm de precipitaciones por hora.

Estación Long. Lat.
PM2,5,
μg/m3
Rel.
Hum.
%
Precip.
mm
Radia-
tion,
w/m2
Temp
°C
Wind
vel.
m/s
3 Girardota - Aburrá Norte -75,45 6,38 21,0 61,49 0,20 229,0 22,52 2,10
6 Politécnico Col JIC -75,58 6,21 21,6 51,12 0,18 174,5 23,19 0,71
11 IE Colombia. Girardota -75,44 6,38 69,88 0,16 182,1 22,23 1,71
12 Estación Tráfico Centro -75,57 6,25 62,29 0,13 159,5 22,48 1,01
25
Universidad Nacional,
Volador -75,58 6,26 27,5 66,91 0,18 200,6 22,45 1,35
28 Itagüí - Casa de Justicia -75,60 6,19 26,6 63,58 134,9 22,13 0,95
31 Caldas - CUL -75,64 6,10 27,9 76,25 154,3 19,94 1,01
37
Bello U San
Buenaventura -75,57 6,33 68,36 163,6 21,42 1,36
38 Itagüí - I.E.C. Municipal -75,64 6,17 22,3 65,36 0,22 180,5 20,14 0,62
40 Parque de las Aguas -75,42 6,41 76,28 286,7 21,94 1,62
41 Universidad de Medellín -75,61 6,23 63,56 233,0 22,74 0,73
43 Tanque Miraflores -75,55 6,23
44 El Poblado - La Ye EPM -75,55 6,18 22,5 78,06 0,21 151,4 18,11 0,78
46 Exito San Antonio -75,57 6,25
48 Estación Tráfico Sur -75,63 6,15 66,76 0,20 148,5 20,97 1,09

Comportamiento del los promedios de
las variables climáticas (excepto
humedad) y del PM2.5 en las
estaciones de monitoreo en el Valle de
Aburrá según su posición sur-norte en
el Valle. Se nota clara influencia de la
orientación del valle y de su topografía

Número de muestras 24
Sitios estudiados 3
Concentración media
μg/m3
9,7 +/- 4,1
Máxima concentración
μg/m3
17,2
Mínima concentración
μg/m3
3,2
Períodos de muestreo Mayo 2010 a Junio 2015
Meses Enero, Junio, Octubre
Concentraciones de fondo en épocas normales
Muestreos en zonas no urbanas cercanas al Valle de
Aburrá

Comportamiento del PM2.5 en Santa Elena (zona rural del Valle de Aburrá, al
oriente) durante 2019 durante las horas del día. Como se ve en la figura, las
variaciones cíclicas diarias no están presentes, como es el caso en el área urbana,
dado que el efecto del tráfico vehicular no es tan significativo en Santa Elena. Esta
zona tiene una carga de tráfico muy pequeña. Pero igualmente muestra altas
concentraciones en el episodio de febrero a marzo

Comportamiento del PM2.5 en Santa Elena (zona rural del Valle de Aburrá, al
oriente) durante 2019. Se aprecia claramente el impacto del episodio de febrero a
marzo (entre las líneas verticales azules)

Zona Unidades
Media
todos
Media
Normal
Media
Episodios
Relación
Episodios
a normal
Santa Elena, área
rural μg/m3 10,8 7,2 18,7 2,59
Promedio de zonas
urbanas (2019) μg/m3 23,2 19,8 33,2 1,68
Relación urbana a
rural times 2,15 2,74 1,78
Parece que Santa Elena, que representa áreas rurales, en términos relativos, está
más afectada por los episodios que las áreas urbanas. Esto podría estar relacionado
con el hecho de que los esfuerzos de mitigación realizados por las autoridades y la
comunidad no se aplican a las zonas rurales.
Se observa que esta contaminación de fondo también aumenta en los episodios y
también se pueden alcanzar niveles altos. De ninguna manera sería razonable
atribuir estos aumentos al impacto del área urbana.
Comportamiento comparativo de los promedios para Santa Elena (zona
rural del Valle de Aburrá, al oriente) y zonas urbanas durante 2019.

El origen de los episodios
Se puede concluir que los episodios tienen dos orígenes:
uno debido a fenómenos climáticos locales o regionales
que generan inversiones atmosféricas prolongadas, lo
que provoca disminución persistente de la altura de
mezcla atmosférica; esto aumenta las concentraciones a
valores mucho más altos de lo normal.
Otro factor tiene que ver con factores externos, reflejados
en aumentos significativos en la contaminación de fondo,
que en tiempos normales es del orden de 7-10 μg/m3 y se
eleva a valores del orden de 18-20 μg/m3 durante los
episodios.
Como se ha visto, el tema ambiental no es solamente
regional. Hay importantes factores externos. Deben ser
enfrentados con políticas nacionales y globales.

Se puede concluir que la región está haciendo bien la tarea de controlar de forma
sistemática las emisiones y mejorar la calidad del aire:
• Mayor énfasis en sistemas de transporte público eléctrico y grandes inversiones en
estos sistemas
• Cambio y modernización de los buses de transporte público manejado por los
privados
• Modernización de buena parte de la flota de camiones y volquetas
• Mejoras en el combustible
• Utilización creciente de aditivos como es el caso del catalizador Green plus
• Mejores prácticas de conducción, facilitadas por el sistema de fotomultas, el uso
del waze, los controles de emisiones y las acciones culturales. El impacto de las
buenas prácticas y de la mayor fluidez es muy significativo, mucho más de lo que
la gente puede pensar, ya que los trancones y las mala prácticas pueden dar lugar
a duplicar las emisiones de los vehículos.
• Las acciones para generar conciencia de parte de las autoridades y muchas
entidades y personas.
• Vehículos nuevos de mayor eficiencia y menores emisiones.
• Continuas y verificables acciones empresariales en busca de control cada vez más
exigente de sus emisiones y procesos.
• Desarrollo de corredores verdes, siembra de árboles.
• Mejoras importantes en las vías para bicicletas y para los peatones.
Una región que está haciendo bien la tarea. Pero hay que continuar

SAI 4.0
La SAI – comprometida con la innovación y la
sostenibilidad
La SAI cuenta con una comisión ambiental que se ha
constituido en un centro de pensamiento y de propuestas
para contribuir a la sostenibilidad de la región.
Consideramos que la ingeniería y la arquitectura pueden
aportar notablemente a los grandes proyectos que van a
resolver las situaciones que ponen en riesgo la
sostenibilidad. Especialmente ahora que contamos con
las poderosas herramientas de la tecnología 4.0

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