Unidad 3. Prevención y control de agua aire y suelo

UNIDAD 3: PREVENCION Y
CONTROL DE LA
CONTAMINACIÓN DE LOS AIRES,
SUELO Y AGUA

PREVENCIÓN Y CONTROL DE LA
CONTAMINACIÓN EN EL AIRE
Efectos de los solventes en el aire
Métodos de medición
Control de la contaminación atmosférica

El nombre de contaminación atmosférica se aplica por lo general a las
alteraciones que tienen efectos perjudiciales sobre la salud de los seres
vivos y los elementos materiales, y no a otras alteraciones inocuas.
PREVENCION Y CONTROL DE LA CONTAMINACION DEL AIRE

Línea
Adiabática
Temperatura
Altura
Línea Adiabática:
Se denomina a la línea que representa la variación de la
temperatura con la altura. Al incrementar la altura la temperatura
disminuye.
Lo normal es 0,65 °C por cada 100 m. A éste se les conoce como
gradiente adiabático.

Cualquier disminución de temperatura mas acelerada corresponde a la línea súper
adiabática.
Si por el contrario la disminución de temperatura fuera menos acelerada se tendría una
línea sub-adiabática.
Si la temperatura se incrementa con la altura se tendría una atmósfera estable y la
línea correspondería a una inversión
Línea
Adiabática
Temperatura
Altura
Línea Super
Adiabática
Inversión
Línea Sub-
Adiabática

Cuando las condiciones atmosféricas no favorecen el desarrollo de
corrientes verticales de aire, se dice que la atmósfera es estable; por el
contrario, si tales movimientos tienen lugar libremente, entonces diremos
que la atmósfera es inestable.
Atmósfera Estable e Inestable
Atmósfera Inestable

PREVENCION Y CONTROL DE LA CONTAMINACION DELAIRE
Situación de inversión
En una situación de inversión térmica una capa de aire más cálido se
sitúa sobre el aire superficial más frío e impide la ascensión de este
último (más denso), por lo que la contaminación queda encerrada y va
aumentando.

Aire frío
Capa de aire caliente
Aire muy frío
Inversión Térmica

Un episodio ocurre cuando los contaminantes del aire se combinan con
otros factores, como las anormalidades meteorológicas y la topografía,
crean una atmósfera amenazante para la salud. A pesar de que el hombre
es el responsable del factor contaminación, la coocurrencia de los otros
factores es incontrolable.
Episodio y Accidente
Madrid Cubierta por la Contaminación, 2005

En 1986, la ciudad soviética de Chernobil fue sinónimo de
desastre industrial. La explosión fue la culminación de una serie
de acontecimientos, atribuibles al mal funcionamiento mecánico y
al error humano. Las consecuencias fueron muy graves.
Accidente de contaminación del aire: es una descarga inadvertida
y evitable de sustancias químicas tóxicas, a menudo atribuible a
fallas mecánicas o al error humano.
1987 2006 2006

Efectos de los contaminantes del aire
Tipos de efectos:
• Global: Efectos sobre la atmósfera.
Pueden definirse varios efectos globales: Calentamiento global, efecto
sobre la capa de ozono, la lluvia ácida, efecto isla calor, enfriamiento
temporal.
• Localizado: El hombre, la vegetación, los animales, los materiales.

1. Calentamiento Global: Derretimiento de los casquetes polares, aumento de las
temperaturas de las diferentes estaciones, mayores sequías y lluvias
torrenciales.
2. Lluvia Ácida: La destrucción de bosques enteros, el aumento extraordinario
de la acidez de los suelos, que arruina los cultivos y provoca la disolución
de las sustancias químicas del suelo.
3. Enfriamiento temporal u obscurecimiento global: Impacta sobre el ciclo del
agua, reduce la evaporación y en consecuencia las precipitaciones, lo que
resulta particularmente grave para las regiones más áridas. El oscurecimiento
afecta a la fotosíntesis.
Efectos Globales
BBC-programa

CALENTAMIENTO GLOBAL

LLUVIA ACIDA

4. Efecto sobre la capa de Ozono: El daño se produce principalmente por el
uso de clorofluorocarbonos (CFCs). La capa fina de moléculas de ozono en
la atmósfera absorbe algunos de los rayos ultravioletas (UV) antes de que
lleguen a la superficie de la tierra, con lo cual se hace posible la vida en la
tierra.
Efectos Globales

5. Efecto Isla Calor
Isla Calor: es un área significativamente más calurosa que su entorno. A
medida que un centro poblado crece en tamaño, por ejemplo, tiende también a
aumentar su temperatura promedio.
Efectos Globales

EFECTOS SOBRE LA VEGETACIÓN

Tipos de medición:
Medición de concentración en la fuente de emisión.
Se emplean equipos digitales que miden la cantidad de
contaminante antes de salir de la fuente de emisión.
Medición de concentración en el ambiente:
Se puede medir cantidades promedio de contaminantes en el
aire durante cierto periodo y a partir de estas mediciones
establecer las tendencias a largo plazo en los niveles de
contaminación.
Medición de contaminantes
Mejorar o preservar la calidad del aire requiere de la medición de las
concentraciones de los contaminantes en la atmósfera.

RED DE MONITOREO
EQUIPOS EN UNA ESTACIÓN DE MONITOREO

Clasificación de los modelos para estimar contaminantes:
Los modelos se diferencian entres si por su aplicabilidad, los datos que se deben
conocer y las limitaciones de cada uno.
Modelo Ventajas Desventajas
Modelo de Celda Fija Formulación
matemática sencilla
Hipótesis ideales
Modelo de Dispersión Complejidad
matemática media
Hipótesis Ideales
Modelo de Celdas
múltiples
Se consideran las
reacciones químicas
Se requiere conocer
una amplia serie de
datos

Modelos de dispersión atmosférica:
Son herramientas matemáticas que utilizan los científicos a fin de
entender cómo los contaminantes se desplazan en el aire. Para poder
usar un modelo, los científicos necesitan datos pertinentes a la zona
que están estudiando.
Factores que influyen en la dispersión:
1. Naturaleza física y química de los efluentes
2. Condiciones Meteorológicas.
3. Grado de turbulencia en la atmósfera.
4. Localización de la fuente de emisión con respecto al movimiento
del aire y la naturaleza del terreno que se encuentra en la
dirección del viento que viene de la fuente.

LA ECUACIÓN DE DIFUSIÓN GAUSSIANA
•Q = caudal de contaminante emitido (masa por unidad de
tiempo)
•us = velocidad media del viento (m/s) en la altura de emisión
• sy , s z = desviación stándard de la distribución de
concentración lateral y vertical
•y = coordenada lateral
• he = altura efectiva (altura geométrica + altura del penacho)

Elevación del perfil de concentración de un penacho Gaussiano.
Fuente: Kiely, 1999.

Variables Medidas para predecir episodios de
Contaminación
- Medir cambios de concentración al menos 3 veces al día.
- Concentración máxima observada el día anterior.
- Variables meteorológicas: temperatura, altura, humedad vientos a
niveles estándar de presión
- Día de la semana
- Altura, presión, temperatura de la base y tope de la capa de inversión
térmica cercana a la superficie
Variable a Pronosticar
Concentración máxima de la sustancia esperada para el día siguiente

Medidas de prevención de contaminación
1. Reducción de la contaminación de la fuente.
2. Uso eficiente de la energía.
3. Mejoramiento de los servicios de transporte masivo.
4. Planificación y control del uso del suelo.
Energía
Mareomotriz

5. Aumento de las áreas verdes en las ciudades.
6. Fomento de transporte no motorizado.
6. Disminución del uso de combustibles fósiles.

TORRE DE ABSORCIÓN

EJERCICIO DE DISEÑO DE CHIMENEA
Establezca la altura de una chimenea industrial donde la
temperatura de salida de los gases es de 240 °C y la temperatura
ambiente es de 20 °C. La emisión de polvo de la chimenea será
de 129 mg/Nm3 y la velocidad de salida del gas (Vs) es de 8,5
m/s para un caudal de 49500 Nm3/h y se desea un diámetro de 1
m. El coeficiente de sedimentación (F) de partículas solidas es
2.
Se tiene un Índice climatológico (Ic) de 4,5. Una atmósfera
inestable con radiación moderada y una velocidad del viento de
6,3 m/s.
Solución:
H = Hg + H
Hg es la altura geométrica
H = Es la altura del penacho

I Parte
Hg = ({(A*Q*F)/CM}*{n/(V*T)}1/3)1/2
1. A = Parámetro que refleja condiciones climatológicas del lugar.
A = 70 * Ic = 70 * 4,5 = 316
2. Q : caudal másico de sustancias contaminantes, kg / h
Q = (49500 Nm3/h * 129 mg/Nm3)/106 mg/kg = 6,39 kg/h
3. T = (240 – 20)°C = 220 °C
4. CM = Concentración máxima admisible del contaminante (polvo),
mg/Nm3
CM = Valor límite permitido – contaminación de fondo (Cf)
CM = 0,250 mg/Nm3 – 0,122 mg/Nm3 = 0,128 mg/Nm3
5. n = número de chimeneas = 1
6. V = 49500 Nm3/h
7. Hg = ([(316*6,39 *2)/0,128] *(1/49500*220 °C)1/3)1/2

II parte
H = (1,6*xf2/3*F1/3)/u
Donde
u = velocidad del viento a la altura de la chimenea
F = termino de flotabilidad, flujo de flotación (m4/s3)
xF = distancia desde la chimenea
1. F = g*Vs*d2*(Ts – Ta)/4Ts, unidades: m4/s3
F = 9,8 *8,5*12 *(513°K – 293°K)/(4*513 °K) = 8,93 m4/s3
2. Para F ≥ 55 m4/s3 , xf = 3,5*X = 3,5 * (34*F2/5)
Para F ≤ 55 m4/s3 , xf = 3,5*X = 3,5 * (14 * F5/8)
Xf = 3,5 * 14 * (8,93)5/8 = 192,53 m
3. H = (1,6*[192,53]2/3*[8,93]1/3)/6,3 = 17,47 m
III Parte
H = Hg + H
H = 12,26 m + 17,47 m = 29,73 m

RESIDUOS SOLIDOS
Conjunto de materiales sólidos de origen orgánico e
inorgánico (putrescible o no) que no tienen utilidad práctica
para la actividad que lo produce, siendo procedente de las
actividades domésticas, comerciales, industriales y de todo
tipo que se produzcan en una comunidad, con la sola
excepción de las excretas humanas.
Ley de Residuos y Desechos sólidos

RESIDUOS SOLIDOS
Clasificación de acuerdo con su origen:
Doméstica: Los que se originan en la actividad doméstica y
comercial de ciudades y pueblos.
Los residuos producidos por los habitantes urbanos comprenden
muebles y electrodomésticos viejos y desperdicios de la actividad
comercial, restos del cuidado de los jardines, la limpieza de las
calles, etc.

Industrial: pueden ser tanto residuos asimilables como sustancias
tóxicas, peligrosas o radiactivas, dependiendo de la actividad industrial.
RESIDUOS SOLIDOS

Agrícola: Producidos en las actividades agrícolas y ganaderas.
Son fundamentalmente plaguicidas, abonos, insecticidas, restos
agrícolas y excrementos de animales.
RESIDUOS SOLIDOS

Residuos sanitarios
Son generados en centros hospitalarios, clínicas, laboratorios farmacéuticos,
etc.
Composición:
- Residuos urbanos (domésticos)
-Residuos biosanitarios peligrosos.
-Residuos químico-sanitarios peligrosos.
-Residuos radiactivos de baja o media actividad.
RESIDUOS SOLIDOS

Separación de residuos
La separación de los residuos sólidos se suele realizar en forma manual, ya sea
en el sitio de origen, en el vehículo recolector o en el sitio de disposición final.
RESIDUOS SOLIDOS
Procesos Intermedios

RESIDUOS SOLIDOS
Procesos Intermedios
Tratamiento o Procesamiento: Es la modificación de las características de los
desechos sólidos, con el objeto de reducir su nocividad, controlar su agresividad
ambiental y facilitar su gestión.

Tratamientos químicos: transforman las sustancias nocivas o tóxicas en
otras menos peligrosas mediante precipitación, neutralización, oxidación-
reducción etc.
Tratamientos físicos: filtrado, centrifugado, decantado, etc.
Tratamientos biológicos: Envuelven transformaciones químicas por medio
de la acción de organismos vivos. (fermentaciones, digestiones por
microorganismos, compost entre otros.)
RESIDUOS SOLIDOS
Tratamientos: http://www.biotechresidues.com/tratamiento.htm
Tratamiento de las pilas: http://www.arc-cat.net/es/agencia/serveispublics/piles/

Incineración: La incineración es un método de recogida de basuras
que implica la combustión de la basura a altas temperaturas. La
incineración y otros sistemas de tratamiento a altas temperaturas son
descritos como "tratamiento térmico". En efecto, la incineración de
materiales de desecho convierte la basura en calor, emisiones gaseosas
y ceniza residual sólida.
Tratamientos térmicos:
RESIDUOS SOLIDOS

Aislamientos en depósitos de seguridad: vertederos controlados,
localizados en terrenos geológicos seguros y sometidos a control sanitario.
RESIDUOS SOLIDOS

Biorremediación: consiste principalmente en el uso de diferentes
organismos del medio para neutralizar sustancias toxicas, bien
transformándolas en sustancias de carácter menos tóxico o bien
convirtiéndolas en inocuas para el medio ambiente y la salud humana. (D.
Torres –UCV)
RESIDUOS SOLIDOS
Tipos de Biorremediación:
a.- Fitorremediación.
b.- Biorremediación animal. (Atlas,1995; en Gibson y Sailer,1996).
c.- Biorremediación microbiana.

Eliminación de Contaminantes en Capas
Profundas

RESIDUOS SOLIDOS
Recolección y transporte: traslado de los desechos sólidos en vehículos
destinados a este fin, desde los lugares de almacenamiento hasta el sitio
donde serán dispuestos, con o sin tratamiento.

RESIDUOS SOLIDOS
1. Sistema de acarreo de recipiente: sistemas de recolección en los que los
recipientes usados para almacenar los desechos son acarreados al lugar de
disposición, vaciados y devueltos a su lugar de origen o a algún otro lugar.
Transporte:
THCS = (horas/viaje)
PHCS + S+ h
1 – w
Donde:
THCS = Tiempo de viaje (horas/viaje)
PHCS = Tiempo de recogida por viaje (horas/viaje)
S = Tiempo en el sitio de disposición (horas/viaje)
h = Tiempo de acarreo por viaje (horas/viaje)
w = Factor fuera de ruta (Adimensional)

RESIDUOS SOLIDOS
PHCS = pc + uc + dbc
Donde:
pc = Tiempo necesario para recoger el recipiente lleno (horas/viaje)
uc = Tiempo necesario para descargar el recipiente vacío (horas/viaje)
dbc = Tiempo para conducir entre ubicaciones de recipientes (horas/viaje)
a y b son constantes empíricas que dependen del tipo de vialidad y de la
velocidad que puede emplear el vehículo recolector para llegar al sitio de
disposición final. Estos valores pueden consultarse en la bibliografía sobre
estudio de residuos sólidos.
h = a + bx

RESIDUOS SOLIDOS
2. Sistema de recipiente estacionario: los recipientes usados para el
almacenamiento de los desechos permanecen en el punto de producción,
excepto para viajes cortos ocasionales, al vehículo de recolección.
Clasificación: Carga manual y carga mecánica
Carga Manual:
TSES = (horas/viaje)
PSES + a + bx + S
1 – w
Donde:
TSES = Tiempo de viaje (horas/viaje)
PSES = Tiempo de recogida por viaje (horas/viaje)
Donde:
Tp = Tiempo de recogida en una casa, aproximadamente 1 min.
Np = Número de casas recolectadas por viaje (casas/viaje)
n = Número de obreros (no se incluye el chofer, normalmente es 2)
Np * Tp
60 * n
TSES =

Sistema de recipiente estacionario:
RESIDUOS SOLIDOS
Carga Manual Carga Mecánica

RELLENOS SANITARIOS
Leyenda:
1. Vías de Acceso a los módulos 4. Cobertura de los desechos
2. Chimenea de Gases 5. Impermeabilización
3. Sistema de extracción de líquidos 6. Pozos de Control de Napas

RELLENOS SANITARIOS
Criterios Básicos para la selección de un terreno:
- Localización
- Vías de acceso
- Condiciones hidrogeológicas
- Vida útil del terreno
- Material de cobertura
- Conservación de los recursos naturales.
- Condiciones climatológicas
- Costos
- Plan regulador

RELLENOS SANITARIOS
Información básica para el diseño de un relleno sanitario
1.Aspectos demográficos
- Población actual
- Proyección de la Población
- Producción total actual de desechos sólidos
- Proyección de la producción total
2. Composición física y química de los residuos
3. Densidad de los residuos
4. Características del terreno

RELLENOS SANITARIOS
4. Características del terreno: principales parámetros que se deben tener en cuenta
en el análisis y la evaluación cualquier terreno:
a) Tipo de suelo.
b) Permeabilidad del suelo: es la mayor o menor facilidad con que la
percolación del agua ocurre a través de un suelo.
c) Profundidad del nivel freático: Se deberán preferir los terrenos con
tabla de aguas a más de un metro de profundidad durante todo el año.
d) Disponibilidad del material de cobertura.
5. Distancia desde el centro poblado
6. Tecnología a emplear
Cepis.ops-oms.org

Curiosidades: Carro de Bambú (Japón)

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