T41.08 P653a

1

APLICACIN DEL MODELO ISC AERMOD PARA DETERMINAR LOS NIVELES DE INCUMPLIMIENTO DE LA NORMA DE CALIDAD DEL AIRE PARA MATERIAL

PARTICULADO (PM10), EN EL SECTOR INDUSTRIAL DE PATIO BONITO EN EL MUNICIPIO DE NEMOCON (CUNDINAMARCA)

LADY FAIZULLY PIEROS CORREA DAVID SANTIAGO RODRGUEZ VARGAS

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA

BOGOTA D.C. 2008

2

APLICACIN DEL MODELO ISC AERMOD PARA DETERMINAR LOS NIVELES DE INCUMPLIMIENTO DE LA NORMA DE CALIDAD DEL AIRE PARA MATERIAL

PARTICULADO (PM10), EN EL SECTOR INDUSTRIAL DE PATIO BONITO EN EL MUNICIPIO DE NEMOCON (CUNDINAMARCA)

LADY FAIZULLY PIEROS CORREA DAVID SANTIAGO RODRGUEZ VARGAS

Trabajo de Grado presentado como requisito para optar al Ttulo de Ingeniero Ambiental y Sanitario

Director GABRIEL HERRERA TORRES

Ing. Sanitario

UNIVERSIDAD DE LA SALLE FACULTAD DE INGENIERIA AMBIENTAL Y SANITARIA

BOGOTA D.C. 2008

3

Nota de aceptacin

_________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________ _________________________________________________

Firma del Director del Proyecto

___________________________________________

Firma del Jurado

__________________________________________

Firma del Jurado

__________________________________________

Bogot D.C. Octubre de 2008

4

Todo en la vida se lo debo a Dios, por darme la fortuna de ejercer una profesin que a partir

de hoy me convierte en una persona plena y feliz, por regalarme unos Padres maravillosos

que me han apoyado en todo lo que he emprendido y logrado en la vida. Doy gracias a ellos

primordialmente por ser la gua que ilumina mi sendero, tambin a mis cuatro hermanos por

ser los mejores amigos y los ms incondicionales. A mis cinco sobrinas que son el motor de mi

vida y las nias que ms amo en el mundo. A Santiago por darme una leccin de vida

durante estos 8 meses de arduo trabajo. A mis amigas Luz y Lorena por ser las mujeres mas

sinceras y leales. A mis dems amigos y familiares por su apoyo y respaldo. Gracias

Totales.

Lady

5

A Dios. A mis Padres y a mis 3 hermanos, porque hasta hace poco comprend que la

familia es la nica amistad que nunca te dar la espalda, y en la que puedes confiar

incondicionalmente.

A Mara del Mar Restrepo, en Medelln, porque es una mujer muy especial, e igualmente

importante en mi vida.

A mi compaera de Tesis Lady.

Al HardCore, por ser m estilo de vida.

Santiago

6

AGRADECIMIENTOS

Los Autores, a continuacin expresan sus ms sinceros agradecimientos a quienes hicieron posible la realizacin de este proyecto: A la UNIVERSIDAD DE LA SALLE, por brindarnos un espacio acadmico para lograr una formacin integral, y por todos los conocimientos adquiridos a lo largo de nuestra carrera. Al Ingeniero GABRIEL HERRERA TORRES por su apoyo, inters y compromiso en el curso de esta investigacin; en especial por sus aportes y asesoras tanto a nivel ingenieril como personal para enfrentar las distintas situaciones presentadas a lo largo del proyecto. A la SECRETARIA DE SALUD DE CUNDINAMARCA, en cabeza del Ingeniero EDUARDO GONZLEZ HERNNDEZ, por toda la ayuda suministrada durante el desarrollo de este estudio, por su dedicacin e inters en las diferentes fases del mismo, por el acompaamiento en campo, y prstamo de los equipos y filtros para el muestreo de material particulado inferior a 10 micras en la zona de estudio. A la ALCALDIA DEL MUNICIPIO DE NEMOCN, en cabeza del Ingeniero JOSE FIDEL VEGA GARZN, por permitirnos desarrollar esta investigacin en el municipio y poner a disposicin todas las facilidades para su ejecucin y puesta en marcha, gracias a la supervisin del Jefe de la UMATA del Municipio el Seor RICARDO GARAY; as mismo por tenernos en cuenta en los procesos de participacin llevados a cabo en la alcalda y vincularnos de alguna manera con la solucin de esta problemtica. A la CORPORACIN AUTNOMA REGIONAL DE CUNDINAMARCA CAR, tanto en la sede principal como en la oficina territorial provincia Sabana Centro. En la sede principal agradecemos a la RED DE MONITOREO DE CALIDAD DE AIRE, en cabeza del Ingeniero CAMILO LUENGAS PINZN por sus aportes y su gestin para la consecucin de informacin y datos vitales para el desarrollo de este proyecto, a la RED HIDROMETEREOLGICA, en cabeza de la Ingeniera MARIA FERNANDA IZQUIERDO por el suministro de la informacin meteorolgica de las diferentes estaciones consideradas representativas en la zona de estudio. En la oficina territorial provincia Sabana Centro, agradecemos a los diferentes Ingenieros relacionados con el tema de calidad del aire y minera y al personal de archivo por permitir la consulta de los expedientes de la zona.

7

Al Ingeniero BORIS RENE GALVIS REMOLINA, docente de la Universidad de la Salle quien demostr desde el principio su inters por el desarrollo de este proyecto, prestando apoyo y asesora en cuanto a la ejecucin y puesta en marcha de modelo de dispersin ISC-AERMOD VIEW. Al Ingeniero JAIRO RODRGUEZ por su apoyo incondicional en el desarrollo del levantamiento topogrfico de la zona de estudio, y por sus diferentes aportes a nivel ingenieril en el desarrollo del proyecto. A nuestra amiga CLARA INES MONTAEZ, habitante de la vereda Patio Bonito por su apoyo y acompaamiento en campo, ayuda con la sensibilizacin a la comunidad y su gran entusiasmo en la ejecucin de este proyecto. Al Seor JOSE ULISES GOMEZ y su esposa, habitantes de la vereda Patio Bonito por su entraable apoyo y disposicin para colaborar con todas las actividades planteadas al inicio de esta investigacin, tambin por su tarea de sensibilizacin en la comunidad del sector de Plan y por su acompaamiento en campo en las diferentes fases del proyecto. Finalmente agradecemos a aquellas personas que directa o indirectamente colaboraron para llevar a feliz trmino esta labor.

8

CONTENIDO

Pg

GLOSARIO RESUMEN ABSTRACT INTRODUCCION 23 OBJETIVOS 24 ANTECEDENTES 25 1. MARCO DE REFERENCIA 28 1.1 DESCRIPCIN DE LA ZONA DE ESTUDIO 28 1.1.1 Caractersticas generales del municipio de Nemocn 28 1.1.2 Descripcin general de la Vereda Patio Bonito del municipio de Nemocn 30 1.2 CARACTERSTICAS DE LA INDUSTRIA LADRILLERA EN LA ZONA DE ESTUDIO

39

1.3 DIAGNSTICO MINERO 50 2. MARCO TERICO 51 2.1 CONTAMINACIN ATMOSFERICA 51 2.2 MATERIAL PARTICULADO 54 2.2.1 Material particulado inferior a 10 micras 54 2.3 TCNICAS DE MEDICIN DE MATERIAL PARTICULADO INFERIOR A 10 MICRAS

57

2.4 UNIDADES DE MEDICIN PARA MATERIAL PARTICULADO 61 2.5 PROCEDIMIENTOS PARA EVALUACIN DE EMISIONES ATMOSFRICAS 61 2.5.1 Estimacin de emisiones mediante factores de emisin 62 2.5.2 Estimacin de emisiones mediante balance de materiales 65 2.5.3 Mtodos directos 67 2.6 DISPERSION DE CONTAMINANTES EN LA ATMOSFERA 70 2.6.1 Usos de la modelacin 71 2.6.2 Escala espacial de la modelacin 71 2.6.3 Tipos de modelos de dispersin de contaminantes atmosfricos 72 2.6.4 reas de aplicacin de algunas categoras de modelos dependiendo la escala de los fenmenos de dispersin

75

2.6.5 Ventajas del modelamiento 76 2.7 MODELOS REFINADOS SERIE ISC 76 2.7.1 Modelos ISCST3 y ISCLT3 76 2.7.2 ISC PRIME 77 2.7.3 Aplicaciones de los modelos refinados serie ISC 77 2.8 EL MODELO AERMOD 77 2.8.1 Desarrollo del AERMOD 78 2.8.2 Mejoras con respecto al ISCST3 78 2.8.3 Estructura del modelo 79 2.9 ISC-AERMOD VIEW 80 2.9.1 Caractersticas principales 81

9

2.9.2 reas de aplicacin 81 2.9.3 Requisitos tcnicos para su instalacin y uso 82 2.9.4 Datos de entrada para el ISC-AERMOD VIEW 83 2.9.5 Datos de salida del ISC-AERMOD VIEW 83 2.9.6 Tipos de Efectos considerados por el modelo 84 2.9.7 Otras consideraciones del modelo 84 2.9.8 Algoritmo de utilizacin del modelo ISC-AERMOD VIEW 86 3. MARCO LEGAL 87 4. METODOLOGIA 89 4.1 DIAGNSTICO SITUACIONAL 89 4.2 EVALUACIN DE EMISIONES ATMOSFERICAS EN LA ZONA DE ESTUDIO 94 4.3 EVALUACIN DE LA CALIDAD DEL AIRE EN LA ZONA DE ESTUDIO 104 4.3.1 Establecimiento de los sitios de muestreo de material particulado inferior a 10 micras (PM10)

104

4.3.2 Resultados de la evaluacin de la calidad del aire en la zona de estudio 107 4.4 PROCESAMIENTO DE LA INFORMACIN METEOROLGICA 109 4.5 LEVANTAMIENTO TOPOGRFICO 113 4.6 APLICACIN DEL MODELO DE DISPERSIN ISC AERMOD VIEW 113 4.6.1 Resultados obtenidos despus de la puesta en marcha del modelo de dispersin ISC-AERMOD VIEW

114

5. ANLISIS DE RESULTADOS 116 5.1 CORRELACIN ENTRE LAS CONCENTRACIONES DE MATERIAL PARTICULADO INFERIOR A 10 MICRAS (PM10) REALES Y LAS OBTENIDAS MEDIANTE EL MODELO, Y VALIDACION DEL ISC-AERMOD EN LA MODALIDAD DE (PM10)

116

5.1.1 Primera correlacin (sector de la venta) 116 5.1.2 Segunda correlacin (sector del plan) 121 5.1.3 Tercera correlacin (colegio Patio Bonito) 126 5.2 ANLISIS DE LOS RESULTADOS ESTIMADOS POR EL MODELO ISC-AERMOD VIEW, FRENTE A LOS RESULTADOS OBTENIDOS EN CAMPO, MEDIANTE LA EVALUACION DE LA CALIDAD DEL AIRE EN LA ZONA DE ESTUDIO

131

5.2.1 Comparacin local de la calidad del aire promedio de los resultados de concentracin de PM10 con la norma anual

131

5.2.2 Comparacin de los resultados de concentracin de PM10 con la norma diaria 133 5.2.3 Comparacin de los datos reportados de emisiones de fuentes fijas con la normatividad vigente

136

6. ALTERNATIVAS PROPUESTAS PARA LA REDUCCIN DE IMPACTOS EN LA CALIDAD DEL AIRE EN LA ZONA DE ESTUDIO

139

6.1 DISEO DE UN SISTEMA DE CONTROL PARA UNA COQUIZADORA DE PATIO BONITO

143

CONCLUSIONES 145 RECOMENDACIONES 149 BIBLIOGRAFIA 150

10

LISTA DE TABLAS

Pg

Tabla No. 1 Ejemplo de inestabilidad por desplazamiento en la Vereda Patio Bonito 35 Tabla No. 2 Ejemplo de inestabilidad por erosin en la Vereda Patio Bonito 36 Tabla No. 3 Ejemplo de inestabilidad por reservorios de agua en la Vereda Patio Bonito

36

Tabla No. 4 Clasificacin de las industrias ladrilleras segn su nivel tecnolgico y capacidad de produccin

41

Tabla No. 5 Equipos y maquinaria utilizados en la industria extractiva 42 Tabla No. 6 Mtodos de avance de la explotacin y extraccin 42 Tabla No. 7 Tipos de hornos utilizados en la industria ladrillera Colombiana 45 Tabla No. 8 Principales impactos ambientales en el sector industrial de Patio Bonito 47 Tabla No. 9 Efectos a la salud por partculas PM10 y PM2.5 56 Tabla No. 10 Mtodos de medicin para el muestreo isocintico en chimenea 69 Tabla No. 11 Tipos de modelos de dispersin de contaminantes atmosfricos 72 Tabla No. 12 Escala de los fenmenos de dispersin 75 Tabla No. 13 Datos de entrada para el ISC-AERMOD 83 Tabla No. 14 Resumen resultados inventario de fuentes 98 Tabla No. 15 Consumo aproximado de carbn en chircales 100 Tabla No. 16 Clculo de la altura de las nubes para la zona de estudio 111 Tabla No. 17 Altura de capa de mezcla para la sabana de Bogot y aplicable a la zona de estudio

112

Tabla No. 18 Resultados obtenidos por el modelo de dispersin ISC-AERMOD VIEW

114

Tabla No. 19 Ajuste entre valores reales y modelados para el sector de La Venta 117 Tabla No. 20 Valores estimados y corregidos por la ecuacin lineal para el sector de La Venta

119

Tabla No. 21 Frmulas para la suma de cuadrados 120 Tabla No. 22 Suma de cuadrados para el sector de La Venta 121 Tabla No. 23 Ajuste entre valores reales y modelados para el sector del Plan 122 Tabla No. 24 Valores estimados y corregidos por la ecuacin lineal para el sector del Plan

124

Tabla No. 25 Suma de cuadrados para el sector del Plan 125 Tabla No. 26 Ajuste entre valores reales y modelados para el sector del Colegio de Patio Bonito

127

Tabla No. 27 Valores estimados y corregidos por la ecuacin lineal para el sector del Colegio de Patio Bonito

129

Tabla No. 28 Suma de cuadrados para el sector del Colegio de Patio Bonito 130 Tabla No. 29 Niveles mximos permisibles para contaminantes criterio 132 Tabla No. 30 Comparacin de los resultados de la modelacin con la norma anual 132 Tabla No. 31 Comparacin de los resultados de la modelacin con la norma diaria 133 Tabla No. 32 Comparacin de los resultados reales y modelados para 24 horas 134 Tabla No. 33 134

11

Tabla No. 34 Estimacin del incumplimiento de la norma diaria por el mtodo geomtrico

135

Tabla No. 35 Datos de muestreos isocinticos en la zona de estudio 136 Tabla No. 36 Evaluacin del cumplimiento de la normatividad por parte de las industrias de la zona de estudio

138

Tabla No. 37 Consideraciones en el manejo de combustibles en la industria ladrillera

140

Tabla No. 38 Cuadro comparativo entre el coque y el carbn como combustibles 141

12

LISTA DE FIGURAS

Pg

Figura No. 1 Municipio de Nemocn 28 Figura No. 2 Localizacin de la Vereda Patio Bonito dentro de municipio de Nemocn

30

Figura No. 3 Panormica de la Vereda Patio Bonito 32 Figura No. 4 Proceso de moldeo en los chircales de la Vereda Patio Bonito 43 Figura No. 5 Proceso de secado en los diferentes tipos de industrias de la Vereda Patio Bonito

44

Figura No. 6 Diagrama de flujo de proceso en pequeas unidades productivas 46 Figura No. 7 Efectos del monxido de carbono en la salud y el ambiente 52 Figura No. 8 Efectos del dixido de azufre en la salud y el ambiente 53 Figura No. 9 Efectos del dixido de nitrgeno en la salud y el ambiente 53 Figura No. 10 Efectos del material particulado en la salud y el ambiente 53 Figura No. 11 Clasificacin del material particulado 55 Figura No. 12 Muestreadores pasivos 58 Figura No. 13 Muestreadores activos 59 Figura No. 14 Muestreadores automticos 60 Figura No. 15 Frmula cantidad de contaminante en ppm 61 Figura No. 16 Frmula masa de contaminante en g/m3 61 Figura No. 17 Frmula relacin ppm y g/m3 61 Figura No. 18 Esquema ilustrativo de factores de emisin basados en procesos 63 Figura No. 19 Esquema ilustrativo de factores de emisin para fuentes mviles 64 Figura No. 20 Esquema ilustrativo de estimacin de emisiones mediante balance de materiales

66

Figura No. 21 Muestreador de chimenea 67 Figura No. 22 Esquema bsico de un muestreador de chimenea 67 Figura No. 23 Ecuacin porcentaje de isocinetismo 68 Figura No. 24 Estructura del AERMOD 79 Figura No. 25 Descripcin general del ISC-AERMOD VIEW 80 Figura No. 26 Caractersticas generales y reas de aplicacin del ISC-AERMOD VIEW

82

Figura No. 27 Algunas ventajas del ISC-AERMOD VIEW 83 Figura No. 28 Algoritmo general del AERMOD 86 Figura No. 29 Ranking de los aires ms contaminados en Colombia 90 Figura No. 30 Poblacin infantil en la Vereda Patio Bonito 91 Figura No. 31 Chircales artesanales en la Vereda Patio Bonito 92 Figura No. 32 Pequeas industrias ladrilleras en la Vereda Patio Bonito 93 Figura No. 33 Medianas industrias ladrilleras en la Vereda Patio Bonito 93 Figura No. 34 Hornos de coquizacin en la Vereda Patio Bonito 94 Figura No. 35 Peaje Casablanca municipio de Nemocn 97 Figura No. 36 Grfica resumen resultados inventario de fuentes 98 Figura No. 37 Tipos de chircales y su proporcin en la zona de estudio 99

13

Figura No. 38 Hornos de pequeas y medianas industrias y su proporcin en la zona de estudio

100

Figura No. 39 Puntos de muestreo de PM10 ubicados por los autores en Patio Bonito 104 Figura No. 40 Instalacin de equipos de muestreo estacin No. 1 El Silencio 105 Figura No. 41 Instalacin de equipos de muestreo estacin No. 2 El Plan 106 Figura No. 42 Calibracin de los equipos de monitoreo en las estaciones No. 1 y 2 106 Figura No. 43 Pesaje inicial de filtros 107 Figura No. 44 Pesaje de muestras 108 Figura No. 45 Eliminacin del contenido de humedad de los filtros 108 Figura No. 46 Dispersin entre los valores reales y los modelados de PM10, para el sector de La Venta

117

Figura No. 47 Linealidad de datos reales y los modelados de PM10, para el sector de La Venta

118

Figura No. 48 Dispersin entre los valores reales y los modelados de PM10, para el sector del Plan

122

Figura No. 49 Linealidad de datos reales y los modelados de PM10, para el sector del Plan

123

Figura No. 50 Dispersin entre los valores reales y los modelados de PM10, para el Colegio de Patio Bonito

127

Figura No. 51 Linealidad de datos reales y los modelados de PM10, para el Colegio de Patio Bonito

128

Figura No. 52 Linealidad entre los datos arrojados por el modelo (promedio total, primero, segundo, tercero y cuarto valor ms alto) para 24 horas

135

Figura No. 53 Estndares de emisin admisibles de contaminantes a condiciones de referencia

137

Figura No. 54 Stoker Arcillas Ardesa S.A. 142

14

LISTA DE ANEXOS

ANEXO A. Descripcin meteorolgica de la Vereda Patio Bonito ANEXO B. Resultados del diagnostico minero realizado por la CAR en la vereda patio bonito ANEXO C. Perfil epidemiolgico del municipio de Nemocn (morbilidad) ANEXO D. Cartas de permisos de autoridades ambientales y municipales y presentacin a la comunidad, para el desarrollo del proyecto. ANEXO E. Formato encuesta industrial ajustado en asocio con la CAR y la Alcalda Municipal ANEXO F. Inventario de emisiones atmosfricas realizado por los autores en campo ANEXO G. Plancha catastral Vereda Patio Bonito ANEXO H. Ubicacin de las fuentes de emisin ANEXO I. Expedientes consultados en la oficina territorial provincia sabana centro de la CAR ANEXO J. Datos de flujo vehicular promedio para los aos 2003 a 2007 del Peaje Casablanca (Nemocn) ANEXO K. Determinacin de dimetros, volmenes, dimensiones, temperatura de salida de los gases y velocidad de salida de los gases; en los diferentes tipos de chircales de la Vereda Patio Bonito. ANEXO L. Clculo de emisiones para fuentes puntuales y lineales en la Vereda Patio Bonito. ANEXO M. Curvas de calibracin para las estaciones de muestreo No. 1 (La Venta) y No. 2 (El Plan) ANEXO N. Formatos de muestreo de la Secretaria de Salud de Cundinamarca para las estaciones de muestreo No. 1 (La Venta) y No. 2 (El Plan). ANEXO . Resumen de resultados obtenidos en las estaciones de muestreo No. 1 (La Venta) y No. 2 (El Plan) ANEXO O. Resumen de resultados de muestreo anteriores en la estacin de muestreo No. 3 (Colegio de Patio Bonito)

15

ANEXO P. Datos meteorolgicos requeridos por la investigacin para la puesta en marcha del modelo de dispersin ISC-AERMOD VIEW ANEXO Q. Descripcin del levantamiento topogrfico ANEXO R. Manual de operacin del modelo ISC-AERMOD VIEW realizado por los autores ANEXO S. Resultados obtenidos por el modelo de dispersin ISC-AERMOD VIEW ANEXO S1. Mapas sin concentracin de fondo ANEXO S2. Mapas con concentracin de fondo ANEXO S3. Concentracin de fondo estacion PTAR Cogua ANEXO S4. Rosa de los vientos del sector de Patio Bonito, clases de distribucin de los vientos y cales de distribucin de frecuencias de la estabilidad atmosfrica ANEXO S5. Cambio de las concentraciones con respecto a la elevacin

16

GLOSARIO ALTURA DE CAPA DE MEZCLA: altura mxima a la cual una porcin de aire puede ascender. En un diagrama adiabtico, punto en el cual el gradiente vertical adiabtico de la porcin de aire se intersecta con el gradiente vertical ambiental. sta capa es proporcional a la dilucin de los contaminantes atmosfricos. ALTURA EFECTIVA DE LA CHIMENEA: suma de la altura fsica de la chimenea y la elevacin de la pluma. ANEMMETRO: instrumento utilizado para medir la velocidad del viento. Los dos tipos principales de anemmetros son los rotativos de cubeta y los de hlice. REA FUENTE: fuentes de emisin que son muy pequeas, numerosas y dispersas, lo cual dificulta que puedan ser incluidas de manera eficiente como fuentes puntuales en un inventario de emisiones, debido a que resulta imprctico recopilar la informacin y estimar las emisiones de cada establecimiento en forma individual. CAPA LMITE PLANETARIA: seccin de la atmsfera ms cercana a la superficie terrestre (generalmente a altitudes cercanas a 500-1000m) donde la friccin influye en el viento (tambin se denomina capa limite atmosfrica). CLASES DE ESTABILIDAD DE PASQUILL-GIFFORD: las seis clases que caracterizan los diferentes niveles de estabilidad atmosfrica usados para estimar los parmetros de dispersin horizontal y vertical que sern ingresados en la ecuacin de distribucin gaussiana. COBERTURA DE LAS NUBES: es el porcentaje que las nubes sobre la superficie terrestre. Cubren aproximadamente entre un 65% y un 68% de la superficie terrestre. Este porcentaje vara en funcin de la temperatura, de la humedad, y de los ncleos de condensacin presentes en el aire. COQUIZACIN: es la produccin de coque metalrgico, donde se obtiene un residuo slido a partir de la destilacin destructiva, o pirolisis, de determinados carbones minerales, como las hullas (o carbones bituminosos) que poseen propiedades coquizantes; es decir capacidad de transformarse en coque despus de haber pasado por una fase plstica. CHIRCAL: horno rudimentario de fabricacin de ladrillos, construido generalmente por artesanos. No posee sistemas de control de contaminantes, y la combustin no es completa, debido a que no desarrollan temperaturas aptas para la combustin. ELEVACIN DE LA PLUMA: distancia desde la parte superior de la chimenea hasta lnea central horizontal de la pluma. La elevacin de la pluma depende de las caractersticas de la chimenea y de los gases del efluente.

17

FUENTE FIJA: las fuentes fijas son las fuentes industriales estacionarias que generan emisiones desde puntos estacionarios (por ejemplo, chimeneas o respiraderos). FUENTE MVIL: se consideran como fuentes mviles carreteras a todas aquellas unidades motrices, y que son generadoras de contaminacin atmosfrica, que sirven como medio de transporte. HORNO COLMENA: horno intermitente con techo redondo, chimenea, puerta de carga y de tres a cinco quemadores distribuidos simtricamente en el contorno del horno dependiendo de su capacidad. HORNO HOFFMAN: hornos de tipo continuo y de alta produccin. El tipo Zig Zag est compuesto por ms de dos cmaras con quemadores que se localizan en la parte superior del horno, mientras que tipo Hoffman tiene dos largas galeras con bvedas de caon conectadas en sus extremos por pasa fuegos. En estos hornos la llama es mvil y la carga esttica. ISOCINETISMO: es la relacin existente entre el valor de la velocidad promedio de succin en el muestreo de emisiones por un ducto o chimenea y el valor de la velocidad promedio del gas en el ducto o chimenea durante el tiempo de muestreo. ISOPLETAS: lneas que conectan puntos de igual concentracin de contaminantes atmosfricos. MATERIAL PARTICULADO: es aquel material slido o lquido finamente dividido, cuyo dimetro aerodinmico es inferior a cien micrmetros. MODELO DE DISPERSIN: es un mtodo para calcular la concentracin de contaminantes a nivel del suelo y a diversas distancias de la fuente, por medio de un software. En la elaboracin de modelos se usan representaciones matemticas de los factores que afectan la dispersin de contaminantes. Las computadoras, mediante modelos, facilitan la representacin de los complejos sistemas que determinan el transporte y dispersin de los contaminantes del aire. MODELO GAUSSIANO DE CALIDAD DEL AIRE: modelo de calidad de la aire que usa la ecuacin de distribucin gaussiana (basada en la distribucin normal o acampanada) para estimar las concentraciones de contaminantes no reactivos para una fuente nica. MUESTREADORES DE ALTO VOLUMEN: unidades automticas que permiten recoger con precisin muestras de aire dosificadas. Debido a su alto caudal, son totalmente adecuados para muestreo en campo de contenidos de polvo para determinacin de concentracin de partculas (Totales, PM10, PM2.5, PM1), y de metales pesados, e hidrocarburos policclicos aromticos (PAHs). NORMA DE CALIDAD DEL AIRE: es una norma a condiciones de referencia, en la cual se desarrollan los niveles mximos permisibles de contaminantes en la atmsfera. VALIDACIN DE UN MODELO MATEMTICO: Es el proceso de revisar una solucin de un modelo matemtico para asegurar que los valores tengan sentido y que las decisiones

18

resultantes puedan llevarse a cabo. El modelo matemtico puede no haber captado todas las limitaciones del problema real.

19

RESUMEN

El sector de Patio Bonito, es un corredor industrial muy conocido en Cundinamarca, en el cual se fabrica casi el 80% de la demanda de ladrillos para Bogot y el Departamento. La fabricacin de estos ladrillos, en la mayora de los casos, se hace en forma rudimentaria, por medio de hornos artesanales o chircales, los cuales no cuentan con diseos apropiados para una ptima combustin, y carecen totalmente de sistemas de control de contaminantes atmosfricos. All mismo, en Patio Bonito, tambin se encuentran hornos de produccin de coque, los cuales son claramente conocidos por la alta descarga de contaminacin atmosfrica. Todo lo anterior, tiene como consecuencia, el evidente deterioro ambiental en cuanto a la calidad del aire, y por ende, las enfermedades respiratorias en la comunidad residente en el sector. As mismo, los hornos, no cuentan con el permiso de emisin atmosfrica otorgado por la autoridad ambiental, y generalmente, la construccin e instalacin de los mismos, se hace sin que la Corporacin otorgue la autorizacin de hacerlo, debido a que no se lleva un inventario del nmero actual de fuentes. Por lo mismo, los autores del trabajo de grado, realizaron el inventario actual de hornos y fbricas productoras de ladrillos, para lo cual solicit informacin en cada una de aquellas fuentes, del consumo de carbn, y del ndice de produccin, para que por medio de factores de emisin, se estimara la descarga aproximada de PM10 a la atmsfera en las jornadas de secado de ladrillo. El presente proyecto, tiene en cuenta la puesta en marcha del modelo de dispersin ISC-AERMOD, para determinar las zonas crticas, en cuanto a los niveles de excedencia de la norma de calidad del aire, para material particulado menor de 10 micras (PM10), en el sector rural e industrial de Patio Bonito, en Nemocn, Cundinamarca. El modelo de dispersin ISC-AERMOD, fue utilizado para determinar en un rango muy aproximado a la realidad, las concentraciones de PM10 de todo el sector industrial, para lo cual se utilizaron datos horarios y diarios, durante un ao, de parmetros meteorolgicos especficos; de descargas atmosfricas de PM10, estimadas por medio de factores de emisin en cada una de las fuentes, y de datos topogrficos de todo el sector. stos ltimos, se realizaron haciendo un levantamiento topogrfico del sector, ya que no se encontraba informacin cartogrfica disponible. As mismo, se tuvo en cuenta el aporte de PM10, de las fuentes mviles, ya que precisamente por ese mismo sector cruza la va Bogot Bucaramanga, y el flujo de automotores es muy alto. Los datos obtenidos de concentracin de PM10 arrojados por el modelo de dispersin, fueron confrontados en base de mediciones directas, simultneas y consecutivas, en tres lugares especficos del sector industrial, por medio de igual nmero de equipos de alto volumen de material particulado menor a 10 micras, y que son propiedad de la Secretara de Salud de Cundinamarca. La comprobacin, se realiz con la correlacin de las mediciones directas, y de los valores puntuales obtenidos por el modelo, en las mismas coordenadas topogrficas. Acto seguido, la correlacin se valid por medio de una ecuacin de ajuste de los valores reales y estimados.

20

Posteriormente a la validacin del modelo, se propusieron alternativas de reconversin tecnolgica en los hornos, segn la produccin de ladrillos y de coque; as como de sistemas de control, para la mitigacin del impacto ambiental en el aire del sector industrial de Patio Bonito, con el anlisis de comparacin entre ellos, y la decisin de la mejor y ms viable alternativa.

21

ABSTRACT The Patio Bonito sector is a well-known industrial area in Cundinamarca, where is produced almost the 80% of the brick demanded for Bogota and the Department. The fabrication of these bricks, in most of the cases is done in a rudimentary way, with furnaces or commonly called "chircales", which do not have appropriate designs for optimal combustion, and do not have any control systems of atmospheric pollutants at all. In this area, are also production ovens, which are clearly known for their high air pollution. All of this shows as a result, the obvious environmental deterioration in the quality of air, and hence respiratory diseases in the community resident in the area. Likewise, those ovens do not have permission of atmospheric emitting, given by the environmental authority, and generally, the construction and installation of the same, is done without the Corporation permission, due to the absence of an inventory of the current number of sources. Therefore, the authors, made the current inventory of furnaces and factories of bricks production, for which, information on each of those sources were requested, as well as the coal consumption and the production rate, in order to estimate the approximate discharge of PM10 in the atmosphere in the days of bricks drying, through of emission factors. The present project takes into account the launch of the dispersion model ISC-AERMOD in order to determine the critical zones, in agreement with leave levels of air quality standards for particulate matter less than 10 microns (PM10), in the rural and industrial sectors of Patio Bonito, Nemocn, Cundinamarca. The dispersion model ISC-AERMOD was used to determine a range very close to reality, the PM10 concentration in the whole industrial sector, for which were used daily and annual schedules, during one year of specific meteorological parameters of atmospheric download of PM10, estimated by emission factors in each of the sources, and topographic data of the entire sector. The latter were carried out doing a topographic survey of the sector, since it was not cartographic information available. It also, were took into account the contribution of PM10, from mobile sources, since precisely in that sector crosses the Bogota Bucaramanga road, and the vehicles flow is very high. The obtained data from PM10 concentration thrown by the dispersion model, were confronted in base of direct measurements, concurrent and consecutive, in three specific locations of the industrial sector, with an equal number of high volume equipment of particulate matter less than 10 microns, owned by the Health Secretariat of Cundinamarca. The audit was done with the correlation of direct measurements, and punctual values obtained by the model, in the same topographic coordinates. Then, the correlation was validated by an adjustment equation of the estimated and real values. Subsequent to the validation model, technological alternatives of reconversion were proposed into the furnaces, according to bricks and coke production, as well as control systems for the mitigation of environmental impact in the air, in Patio Bonito industries,

22

with the comparison analysis between them, and the decision of the best and most viable alternative.

23

INTRODUCCIN La existencia de una relacin entre concentracin de material particulado, especialmente el PM10, y los efectos nocivos de corto plazo sobre la salud de las personas, ha sido ampliamente estudiada en pases desarrollados. Dichos estudios se han centrado, principalmente, en la relacin de corto plazo (diaria) entre las concentraciones de PM10, con mortalidad y morbilidad por causas respiratorias y cardiovasculares. Los hallazgos confirman una relacin positiva y significativa entre estas variables. El PM10, o fraccin respirable, no se retiene en las vas respiratorias superiores, ya que cerca de un tercio penetra hasta los pulmones. Su efecto depende de su composicin qumica, y puede producir irritacin de las vas respiratorias, agravar el asma y favorecer las enfermedades cardiovasculares. Se relacionan con la enfermedad de los pulmones negros en mineros, silicosis y asbestosis. En el corto plazo, la contaminacin por PM10, puede causar el deterioro de la funcin respiratoria. En el largo plazo, se asocia con el desarrollo de enfermedades crnicas, el cncer, y hasta la muerte prematura. Debido a sto, el presente trabajo tiene en cuenta la modelacin de la dispersin de PM10 en el sector industrial de Patio Bonito, por medio del software ISC AERMOD VIEW, para determinar los niveles de excedencia de la norma local diaria, en la totalidad de la zona, y confrontar los resultados de las concentraciones en tres puntos, con los medidos directamente en campo, por parte de los Tesistas. Los valores estimados, se ajustaron por medio de una correlacin, para que en lo ms posible se acercaran a los reales. As mismo, con un mtodo estadstico, se comprob la hiptesis de que el modelo ISC AERMOD VIEW, se ajust a las condiciones del sector y se puso en marcha correctamente. Debido a lo complejo de la topografa del terreno, se realiz un anlisis, entre la variacin de las concentraciones de PM10, respecto al cambio de las elevaciones de altitud. Por ltimo, se presentan alternativas viables para que en el sector de Patio Bonito, se cree un plan parcial de mejora de los lmites de calidad de aire, por medio de medidas de contingencia y de adopcin de programas de reduccin de emisiones.

24

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL Determinar las zonas crticas de excedencia de la norma de calidad del aire para material particulado de tamao menor a 10 micras (PM10), en el sector industrial de Patio Bonito, en el municipio de Nemocn (Cundinamarca), por medio de la aplicacin del modelo de dispersin ISC- AERMOD. OBJETIVOS ESPECFICOS

Realizar el inventario de los hornos de fabricacin de ladrillo y de coque del sector de Patio Bonito (Nemocn), en el rea de influencia donde se pretende poner en marcha el modelo ISC-AERMOD, y estimar por medio de factores de emisin, la descarga aproximada de material particulado inferior de 10 micras (PM10).

Realizar un muestreo de material particulado (PM10), en tres (3) lugares

estratgicos de la zona, para la posterior validacin del modelo de dispersin y comparar los resultados obtenidos con la norma de calidad del aire para el sector (Resolucin 601/2006).

Validar el modelo de dispersin ISC-AERMOD, en la modalidad de PM10 para el

sector de Patio Bonito (Nemocn), con su aplicacin y posterior comparacin de los valores determinados con el estudio de calidad del aire efectuado en la zona.

Proponer las alternativas ms viables para minimizar la afectacin de la calidad del

aire, como sistemas de control y propuestas de reconversin tecnolgica en los hornos de produccin de ladrillo.

25

ANTECEDENTES

El modelo de dispersin ISC-AERMOD es un modelo gaussiano avanzado de nueva generacin avalado por la EPA (United States Environmental Protection Agency), de la serie ISC (Industrial Source Complex), diseado para predecir concentraciones de contaminacin de fuentes continuas, y que requiere de gran cantidad de informacin tanto de las emisiones como meteorolgica y topogrfica para su correcta aplicacin1. Su desarrollo tuvo un gran avance entre los aos 1991 y 2000, incorporando mejoras bastante significativas en relacin con otros modelos de la serie ISC como lo son los modelos ISCST3 y ISCLT3.2 Sus inicios como se mencion anteriormente datan del ao 1991, ao en el cual en la EPA se forma el comit AERMIC (AMS6/EPA Model Improvement Committee) con la finalidad de desarrollar el reemplazo adecuado para el ISCST3 creando nuevos algoritmos y mejoras asociadas con nuevos avances industriales y tecnolgicos, y a diversas condiciones o variaciones climatolgicas y topogrficas; creando nuevos grafismos y ambientes en 3D que permiten un mejor anlisis de la contaminacin atmosfrica en una zona determinada.3 En Latinoamrica, se tiene precedente del uso del modelo ISC-AERMOD, en la ciudad de Buenos Aires (Argentina), en el ao de 1997, especficamente en el corredor industrial de la rotonda, debido a que por ser un sector residencial, se quera conocer la afectacin que tenia sobre el aire del sector, las 22 industrias de 2 y 3 categora de contaminacin, entre ellas curtiembres, fbricas de pinturas, lacas, barnices y pesticidas de uso agrcola; ya que fue en ese ao que se declar la emergencia sanitaria para el barrio. La secretara de industria del municipio aplic el modelo ISC-AERMOD, para estimar la concentracin de inmisin y deposicin de plomo y partculas sobre el territorio del barrio la rotonda, tomando como foco principal de emisin a la empresa industrial Varela. El estudio estableci que se estn superando los niveles mximos de normas de calidad del aire.4 En el ao 2003, se estimaron las emisiones de un local tpico de alimentos a las brasas en San Jos de Costa Rica en 135-590 mg/s. Utilizando el modelo matemtico ISC- AERMOD de dispersin gaussiana de contaminantes atmosfricos, con fuente puntual elevada y reflexin de contaminantes, se investigaron bajo condiciones tpicas de operacin, los posibles radios de inters sanitario para la emisin de material particulado con dimetro inferior a 10 micrmetros (PM10). Se definieron estos radios para todas las clases de estabilidad atmosfrica, como las distancias desde la fuente donde pueden esperarse efectos agudos y crnicos sobre la salud por una contribucin de PM10 de +10, +40 y +100 ug/ m3. Se estim que un local de este tipo, emitiendo 590 mg/s, es capaz de generar efectos agudos a la salud en un radio de hasta 1400 metros.

1 K-2 INGENIERIA LTDA. Modelacin de la Dispersin de Contaminantes Atmosfricos Para Fuentes Fijas. 2005. p.74

2 Ibd; p.74

3 Ibd; p.74

4Disponible en Internet: www.ingenieria-ambiental.es/NR/rdonlyres/355FC6CC-03B4-4798-93B7-

D3937C999EC6/0/BOEsobreAERMOD.pdf. Tomado el da 28 de Enero de 2008.

26

Adicionalmente, se evalu la aplicabilidad de la norma vigente de emisiones de material particulado para calderas en Costa Rica, a los comercios que preparan alimentos a las brasas. Se estudiaron, bajo distintas clases de estabilidad atmosfrica, para una concentracin lmite de contaminantes (120 mg/m3) y para una geometra y operacin tpica (Emisin de contaminantes particulados: 44 mg/s), los posibles radios de inters sanitario. Se observ que an cumplindose con dicha concentracin lmite los efectos a la salud se daran en un radio de hasta 500 metros.5 En Colombia, se tienen antecedentes de modelacin de la calidad del aire para partculas, mediante el uso del modelo de dispersin ISC-AERMOD VIEW, en el sector de explotacin minera del Cerrejn, en el ao 2004, en donde se decidi implementar el uso del modelo, para alcanzar una mayor confiabilidad de los resultados en la modelacin a partir de calibraciones ms ajustadas a la realidad. Durante dos aos en el Cerrejn, se desarroll para el sector, un modelo de dispersin atmosfrica, basado en metodologas del modelo AERMOD, siendo el modelo calibrado y usado a partir de all para la planeacin minera. Todo lo anterior en secuencia lgica de algoritmos de dispersin enfocados en la estructura y escalamiento de la turbulencia del sector.6 As mismo en el ao 2006 la firma K-2 Ingeniera LTDA realiz mediante el contrato No. 788 la modelacin de dispersin de contaminantes para fuentes fijas en el rea de la jurisdiccin de la Corporacin Autnoma Regional de Cundinamarca CAR, por medio del estudio denominado INVENTARIO DE EMISIONES ATMOSFRICAS GENERADAS POR FUENTES FIJAS PUNTUALES Y FUENTES FIJAS DISPERSAS, EN LOS CORREDORES INDUSTRIALES PRODUCTIVOS DE LAS SIGUIENTES OFICINAS TERRITORIALES: SABANA NORTE Y ALMEYDAS, SABANA OCCIDENTE, UBAT Y SUAREZ, GUALIVA Y MAGDALENA CENTRO, QUE HACEN PARTE DE LA JURISDICCIN DE LA CORPORACIN AUTNOMA

REGIONAL DE CUNDINAMARCA CAR. En ste estudio, se plante inicialmente y de manera general el modelo de dispersin a utilizar, para el caso la versin BREEZE AERMOD/ISC GIS PRO, la cual es una versin anterior al modelo ISC-AERMOD VIEW.7 Posteriormente se elabor un inventario de la totalidad de las fuentes fijas puntuales y dispersas de las territoriales mencionadas incluyendo la informacin de los receptores8. La informacin meteorolgica fue tomada principalmente de las estaciones automticas del IDEAM (Nemocn, La Boyera y Villeta) que cuentan con informacin a nivel horario y diezminutal, y de estaciones manuales (Tibaitata en el Municipio de Mosquera) que cuenta con informacin diaria que fue necesario extrapolar para obtener datos horarios9. Finalmente se hizo la introduccin de datos al modelo y se especificaron los contaminantes a modelar que para este caso fueron: material particulado (TSP), xidos de nitrgeno, xidos de azufre y monxido de carbono10. Los resultados obtenidos muestran concentraciones promedio de los diferentes tipos de contaminantes modelados en

5MORALES VARGAS, Ricardo. Contaminacin del aire y efectos txicos por partculas respirables (PM10) en el humo, de

madera en comercios de alimentos San Jos. Costa Rica. Revista costarricense de salud pblica. jul. 2003, Vol.12, No.22. 6Disponible en Internet:

www.ing.unal.edu.co/eventos/casap2006/imagenes/Presentaciones_Congreso/dia03/tarde/sergio_petro.pdf. Tomado el da 1 de Febrero de 2008. 7 K-2 INGENIERA LTDA. Inventario de emisiones atmosfricas generadas por fuentes fijas puntuales y fuentes fijas

dispersas, en los corredores industriales productivos de las siguientes oficinas territoriales: Sabana Norte y Almeydas, Sabana Occidente, Ubat y Suarez, Gualiva y Magdalena Centro, que hacen parte de la jurisdiccin de la Corporacin Autnoma Regional de Cundinamarca CAR. 2006. p. 2-17 8 Ibid; p. 3-1

9 Ibid; p. 4-2

10 Ibid; p. 4-5

27

distintas pocas del ao, pero de manera muy general y a escalas muy extensas lo que conduce a un alto nivel de incertidumbre y de errores en la modelacin. En la Universidad de La Salle, se tiene un nico registro del uso del modelo ISC-AERMOD VIEW en un trabajo de Tesis. En el estudio titulado IMPLEMENTACIN DEL PROTOCOLO DE VIGILANCIA Y CALIDAD DE AIRE DEL IDEAM COMO HERRAMIENTA METODOLGICA PARA LA EVALUACIN DEL IMPACTO AMBIENTAL GENERADO SOBRE EL

RECURSO AIRE EN LA SOCIEDAD PORTUARIA DE SANTA MARTA desarrollado por los estudiantes de la Facultad de Ingeniera Ambiental y Sanitaria Diana Pilar Correal y Julio Cesar Arregocs en el ao 2008; se aplic el modelo con el fin de estimar las zonas de mayor concentracin de material particulado (TSP) en la sociedad portuaria de Santa Marta y de esta manera determinar la zona de mayor impacto por contaminacin atmosfrica. As mismo la Universidad de La Salle en el ao 2007 mediante un equipo de investigadores encabezado por el Ingeniero Boris Ren Galvis Remolina y el Ingeniero David Olaya, aplicaron el modelo ISC-AERMOD en la Cuidad de Sogamoso en el departamento de Boyac, en el estudio denominado DETERMINACIN DEL REA DE AMORTIGUACIN Y DISEO PAISAJSTICO ENTRE LA ZONA INDUSTRIAL Y RESIDENCIAL

DE SOGAMOSO se logr determinar hasta que punto debera estar la franja de amortiguacin de un corredor industrial de aproximadamente 24 a 25 fuentes de emisin de contaminacin atmosfrica, para de esta manera mitigar el impacto de dispersin de contaminantes en esta regin del pas. Este estudio fue exitoso y arrojo resultados importantes, despertando el inters en aplicar este modelo para futuras investigaciones en la Universidad. Adicionalmente, el Ingeniero Jorge Eduardo Pachn Quinche en el estudio titulado DESARROLLO DE UNA METODOLOGA PARA LA ESTIMACIN DE EMISIONES DE

PARTCULAS EN CUATRO MUNICIPIOS DE CUNDINAMARCA desarrollado en el ao 2003, abarc el tema de contaminacin atmosfrica en varios municipios de Cundinamarca incluido el municipio de Nemocn, realizando varios muestreos en la zona y mostrando la problemtica de excedencia de las normas de calidad de aire en esta zona del pas.11

11

Disponible en internet: guaica.uniandes.edu.co:5050/dspace/bitstream/1992/792/8/Industrias_JPachn.ppt. Tomado el da 3 de Febrero de 2008.

28

1. MARCO DE REFERENCIA

1.1 DESCRIPCIN DE LA ZONA DE ESTUDIO 1.1.1 Caractersticas generales del municipio de Nemocn. El Municipio de Nemocn se encuentra localizado en la provincia de la sabana centro del Departamento de Cundinamarca y pertenece a la cuenca alta del ro Bogot (Ver Figura No. 1) . El relieve pertenece a la Sabana de Bogot, en su mayora plano con algunas inclinaciones moderadas y se encuentran algunos accidentes orogrficos as: Cuchilla del Santuario, Cuchilla El Perico, Alto Monte Carmelo y Cerro verde. Se encuentran dos sectores propensos a la erosin por fenmenos geogrficos, climatolgicos y atmosfricos, incrementndose el grado de erosin por nuevos asentamientos dedicados a los chircales en las veredas de Patio Bonito, Cerro Verde, Checua y Mogu.

Nemocn tiene determinantes geogrficas y ambientales importantes que corresponden a

su ubicacin en el norte de la Cordillera Andina, hace parte del altiplano Cundiboyacense. Su cabecera municipal est localizada a los 5 04 09 de latitud norte y 73 52 48 de longitud oeste. Limita por el norte con el Municipio de Tausa, oriente con el Municipio de Suesca, Sur con los Municipios de Gachancip y Zipaquir y Occidente con el Municipio de Cogua, y los ros Neusa y Checua.12 Figura No. 1 Municipio de Nemocn

Extensin total: 9.811,19 Has Km2

Extensin rea urbana: 61.19 Has. Km2

Extensin rea rural: 9.750 Has. Km2

Altitud (metros sobre el nivel del mar): 2.585 Temperatura media: 12,8 C. Centgrados

Distancia de referencia: 65 kilmetros Aproximadamente del Distrito Capital. Fuente. www.nemocon-cundinamarca.gov.co

12

Disponible en internet: http://www.nemocon-cundinamarca.gov.co/nuestromunicipio.shtml?apc=m-I1--&m=f&s=m#geografia. Tomado el da 12 de Marzo de 2008.

29

Usos de ecosistemas. El Municipio de Nemocn est formado por una zona plana y otra de ladera. Las tierras altas son ambientalmente estratgicas ya que alcanzan a tener en algunos casos vegetacin nativa, stas son reguladoras del recurso agua. A diferencia de las zonas planas, donde se incrementa el dficit hdrico.

En las zonas de ladera, se cultiva principalmente maz, arveja y cebada, adems de cultivos de trigo, papa, haba y hortalizas a menor escala. En la zona de piedemonte se observa bsicamente cultivos de flores y ganadera. En las fincas ganaderas se hace un uso intensivo de agroqumicos y maquinaria agrcola. La floricultura en estas zonas hace un gran aprovechamiento del recurso agua captndola de pozos profundos.

La ganadera de menor escala que se observa en las zonas de ladera, trae como consecuencia el sobrepastoreo, generando erosin y problemas de compactacin y baja fertilidad del suelo. Este tipo de ganadera junto con los cultivos de arveja y papa se han ido extendiendo amenazando con sobrepasar la frontera agrcola reduciendo de esta forma las zonas protectoras de especies nativas y agua.

En el rea de Chircales donde se hace una extraccin intensiva de materia prima (arcilla), tambin se estn generando graves problemas de desestabilizacin de los suelos, que en asocio con las caractersticas climticas de la zona han ocasionado serios procesos erosivos. Aunque las autoridades ambientales han llevado a cabo obras de control de erosin y revegetacin, la falta de un ordenamiento en las explotaciones, una asistencia tcnica adecuada y un seguimiento continuo; hace que se siga presentando un alto impacto en reas en proceso de recuperacin.13

Economa. La principal actividad econmica del municipio es la fabricacin de ladrillo, y es desarrollada principalmente en las Veredas Patio Bonito y Cerro Verde. Existen pocas empresas de avanzada tecnologa dedicadas a este tipo de industria; la mayora son pequeos chircales en los cuales se necesita de manera urgente aplicar y desarrollar tecnologas ecolgicas de explotacin, procesamiento y comercializacin, de tal manera que se puedan superar los actuales niveles de pobreza de la poblacin que depende de esta actividad. Una alternativa es la asociacin de estos pequeos productores para lograr abrir mercados de comercializacin y que logren ser ms competitivos.

Los cultivos de flores son considerados as mismo como industria empresarial y ocupan gran parte de la mano de obra del Municipio.

Adicionalmente existen explotaciones de caoln por parte de Sumicol (Insumos Industriales Corona), que extraen la materia prima para luego ser procesada en plantas de Madrid y Sop, para la elaboracin de losa y baldosn; como tambin explotaciones de arena de pea por una empresa llamada Arenas Nemocn Ltda. ubicada en la Vereda La Puerta.

13

Disponible en internet: http://www.nemocon-cundinamarca.gov.co/nuestromunicipio.shtml?apc=m-I1--&m=f&s=m#ecologia. Tomado el da 12 de Marzo de 2008.

30

La explotacin de sal tambin es una actividad econmica de gran importancia, ya que Nemocn ocupa el tercer lugar en produccin de sal y el segundo en sal gema, en el Departamento. En la actualidad es explotada por IFI Concesin Salinas, cabe anotar que el municipio recibe regalas por dicha explotacin.14 1.1.2 Descripcin general de la Vereda Patio Bonito del municipio de Nemocn.

Limites. La Vereda Patio Bonito del Municipio de Nemocn, se localiza al costado Nor-occidental del Municipio y sus linderos generales son: POR EL NORTE: Con la vereda Pajarito y Vereda El Chorrillo del Municipio de Tausa; POR EL ORIENTE: Con la Vereda Cerro Verde en su mayor parte y otra parte con la Vereda Checua, ambas del Municipio de Nemocn; POR EL SUR: Con la Vereda Casablanca del Municipio de Nemocn y POR EL OCCIDENTE: Con la Vereda Casablanca del Municipio de Cogua.

Localizacin general de la Vereda Patio Bonito (Nemocn).

Figura No. 2 Localizacin de la Vereda Patio Bonito dentro del municipio de Nemocn

Fuente. POT.2000

14

Disponible en internet: http://www.Nemocn-cundinamarca.gov.co/nuestromunicipio.shtml?apc=m-I1--&m=f&s=m#economia. Tomado el da 13 de marzo de 2008.

31

Ubicacin dentro del municipio. La Vereda Patio Bonito, como se mencion anteriormente, se ubica al noroccidente del Municipio, delimitada por las coordenadas norte de 1.057.000 a 1.061.100 y las coordenadas este de 1.018.600 a 1.021.500; su altura sobre el nivel del mar va desde la Cota 2600 que se localiza en la parte sur iniciando aproximadamente en la coordenada 1.057.000 N, hasta la cota 2850 alrededor de la coordenada 1.061.100 N. El terreno en mayora es montaoso, teniendo solamente un rea semiplana hacia el costado sur occidental denominada El Plan; la pendiente es variable siendo la ms baja en la parte semiplana de alrededor del 7% y en el resto de rea, pendientes variables y varias mayores al 100%. En su mayora, los suelos de la vereda son zonas de mediana capacidad agrologica; caracterizadas por un relieve moderadamente ondulado, a alto, de profundidad efectiva de superficial a moderadamente profunda, con alta sensibilidad a la erosin y acelerada por la intensa explotacin de arcilla.15 Estos suelos tienen funciones minero extractivas por sus caractersticas geolgico-mineras y son actualmente objeto de aprovechamiento de sus minerales principalmente la arcilla y el carbn, de forma a cielo abierto y subterrnea, respectivamente. Estos suelos hacen parte de las unidades territoriales objeto de ttulo minero, sus usos son condicionados y estn sujetos a las exigencias de la autoridad ambiental.16

Caractersticas principales. La Vereda Patio Bonito cuenta con un centro poblado de 2394 habitantes aproximadamente. En dicho centro existe una Institucin educativa oficial para primaria y bachillerato, una iglesia y un puesto de salud donde se atiende un da a la semana (mircoles). El rea ocupada por la vereda Patio Bonito supera las 500 hectreas, toda ella con vocacin minera para explotacin de arcilla como materia prima para la produccin de materiales utilizados en la construccin para mampostera de ladrillo, bloque, pisos y teja de barro (Ver Figura No. 3). Adicionalmente es la Vereda ms poblada del municipio.17

15

Plan de Ordenamiento Territorial del Municipio de Nemocn. TOMO 1. p. 105 16

Ibid; p.105 17

Disponible en internet: http://www.Nemocn-cundinamarca.gov.co/nuestromunicipio.shtml?apc=m-t1--&x=9969. Tomado el da 14 de Marzo de 2008.

32

Figura No. 3 Panormica de la Vereda Patio Bonito

Fuente. Los Autores. 2008

Sistema hdrico. El sistema hdrico de la vereda, est conformado por el conjunto de cuerpos de agua, ros, quebradas, pantanos, lagunas que forman la cuenca hidrogrfica, as como, los pramos, sub-pramos y nacimientos de agua.18 La Vereda Patio Bonito, en su superficie aproximada de 500 hectreas, forma parte de la sub - cuenca del ro Checua y recibe las aguas de las quebradas la Despensa, Pedregal, Aposentos, Rasgat y Pajarito, al igual que otras muy pequeas que finalmente vierten al Ro Checua, para formar ms adelante el ro Barandillas.19 La sub-cuenca del ro Checua, indica una conformacin topogrfica extremadamente variada en la vereda Patio Bonito, en donde, en los orgenes de la cuenca predominan las altas pendientes y los valles estrechos.20 La contaminacin del recurso hdrico en la vereda, se da por vertimiento de aguas negras, vertimientos de industrias, y aporte de sedimentos por erosin natural o lavados de arenas y construccin de carreteables.21 Dentro de las principales causas de disminucin del cauce de ro Checua, se debe a:

Deforestacin en el cauce y en las zonas altas dentro de municipio. Explotaciones de arcilla (chircales). Represamiento del agua por parte de los chircales. Explotacin de Pozos profundos sin ninguna reglamentacin. Agotamiento del agua por abuso en la floricultura. Cambio de bosque nativo por bosque comercial.

18


Plan de Ordenamiento Territorial del Municipio de Nemocn. Op.cit; p. 73 20

Plan de Ordenamiento Territorial del Municipio de Nemocn. Op.cit; p. 73 21

Plan de Ordenamiento Territorial del Municipio de Nemocn. Op.cit; p. 74

33

Vas de acceso al sector. La va principal que se localiza al costado noroccidental de la Vereda Patio Bonito, corresponde a la va nacional Zipaquir - Palenque (Bucaramanga), la cual se encuentra terminada en pavimento flexible y su trnsito vehicular promedio mensual en el tramo de paso por Patio Bonito es de 164.953 vehculos aproximadamente (Ver Anexo J). De esta va se derivan diversas entradas carreteables, con solamente recebo como base de circulacin, de anchos de calzada para un solo vehculo y que permiten el acceso hacia el interior de la vereda y a los numerosos hornos y fbricas, principalmente para el transporte de los productos terminados de estas a los diferentes centros de distribucin. Las mencionadas vas carreteables se encuentran en general en regular estado de mantenimiento.

Servicios pblicos. El Municipio de Nemocn es socio del acueducto regional de Zipaquir el cual se encuentra conformado por Zipaquir, Cogua y Nemocn, y de la Empresa de Acueducto de Sucuneta. La Empresa de Acueducto de Sucuneta est integrada por los Municipios de Tausa, Sutatausa, Cucunuba y Nemocn; a este ltimo, el acueducto de Sucuneta abastece a un porcentaje de la poblacin de la parte ms alta del Municipio, atendiendo las Veredas de Casa Blanca, Patio Bonito, Cerro Verde, Checua, Susata y Mogua.22 El Acueducto Regional de Sucuneta ubicado en las reas rurales de los municipios anteriormente mencionados, es un sistema que atiende a aproximadamente a 11.000 pobladores (40% de la poblacin rural del rea). Actualmente existen 1350 conexiones, pero el sistema est diseado para 1835. La fuente de agua es una toma en el ro Guandoque. El sistema es alimentado por gravedad, con un sistema de pretratamiento, una tubera de abastecimiento de 22 Km, un tanque de almacenamiento de 100 m3 y 13 tanques de almacenamiento auxiliar con una capacidad adicional de 479 m3, y una red de distribucin de 245 Km. En la zona de Tausa hay una planta de tratamiento con una capacidad de 22 litros por segundo. El sistema est regulado para suministrar 600 litros diarios por familia.23 En el caso especifico de la Vereda Patio Bonito, en la parte alta existe un registro, el cual regula la prestacin del servicio a la Vereda y ningn usuario cuenta con servicios de micromedicin es sus viviendas. Existen un mnimo de viviendas que no cuentan con redes de distribucin de agua potable y son atendidas por un carro tanque peridicamente. La poblacin de la Vereda Patio Bonito arroja las aguas residuales a los ros y quebradas excepto en los predios donde se cuenta con cmaras o pozos spticos.24

Todas las veredas cuentan con el servicio de energa elctrica y la cobertura es buena.25

22

Plan de Ordenamiento Territorial del Municipio de Nemocn. Op.cit; p.115 23

Disponible en Internet: portalces.org/index2.php?option=com_sobi2&sobi2Task=dd_download&fid=887&no_html=1. Tomado el da 15 de Marzo de 2008. 24

Plan de Ordenamiento Territorial del Municipio de Nemocn. Op.cit; p.130 25

Plan de Ordenamiento Territorial del Municipio de Nemocn. Op.cit; p.125

34

La recoleccin de residuos slidos en las diferentes veredas, no es llevada a cabo por ninguna empresa prestadora de este servicio y estos son amontonados en lugares determinados por los pobladores e incinerados posteriormente.

Geologa local. En el Municipio de Nemocn afloran rocas de dominio sedimentario de edad Cretcica y Terciaria, representadas por las formaciones Labor y Tierna que coinciden con las partes ms pronunciadas del relieve. El Terciario en el rea est representado por las formaciones Guaduas, Cacho y Bogot; donde las geoformas de pendientes muy suaves las dan las arcillas de la formacin Bogot, en tanto que las de colinas alargadas y de baja altura, hacen parte de las unidades geolgicas denominadas formaciones Cacho y unidades arenosas de la formacin Guaduas. La parte plana del Municipio est conformado por materiales inconsolidados de origen lacustre y fluvial.26

Debido a la influencia de agentes degradacionales, el paisaje estuvo influenciado por fenmenos fluvioglaciares que redondearon los valles y formaron un sistema de carcavamiento, sobre todo en los materiales blandos de las formaciones Guaduas y Bogot. En la vereda de Patio Bonito sector donde se ubica la totalidad de la minera de arcillas, aflora en toda su extensin la Formacin Bogot. Se trata de una secuencia de arcillolitas abigarradas localmente con tonalidades que van desde gris claro a gris oscuro, violeta, caf y amarillo, con intercalaciones de lodolitas gris claras y amarillas por oxidacin; y arcillas limosas intercaladas con lentes de arenisca poco cementada a friable, de color amarillo a caf, de grano fino a medio cuarzosas.27 Hacia la base de la secuencia aumentan las intercalaciones de areniscas cuarzosas y las arcillolitas son de color amarillo quemado a claro, a excepcin de algunos afloramientos cercanos a la va principal donde se observan algunos ligeros repliegues, la secuencia litolgica presente y descrita en la vereda Patio Bonito mantiene una posicin horizontal a subhorizontal con un buzamiento mximo de 10 SE al sur del sector Minero.

Componente geotcnico. De la inspeccin y reconocimiento del proceso de explotacin minero que se ha adelantado en la zona, se identific que el avance del proceso deja conformados taludes expuestos, sin ningn tipo de cobertura vegetal, ni tampoco un sistema de drenaje que permita controlar adecuadamente el trabajo denudativo del agua lluvia. Por lo general se observaron masas en etapa previa a la falla o Etapa de Deterioro Continuo. Al deterioro, sin embargo, se le da muy poca atencin. Cuando un talud se corta para la explotacin como es el caso evidenciado, se genera una relajacin de los esfuerzos de confinamiento y una exposicin al medio ambiente, cambindose la posicin de equilibrio por una de deterioro acelerado. El deterioro comprende la alteracin fsica y qumica de los materiales y su sucesivo desprendimiento o remocin. Este incluye la alteracin mineral, los efectos de relajacin y la abrasin. La

26

PALOMINO, Ernesto. Estudio para el Ordenamiento de la Minera de Materiales de Construccin y Arcilla en los Municipios de Nemocn y Soacha. Corporacin Autnoma Regional de Cundinamarca 2007. p. 9 27

Ibd; p. 11

35

iniciacin y propagacin de fracturas es de caracterstica particular en la destruccin de la superficie que puede conducir a cadas de fragmentos de roca o colapso del talud.28

Procesos de inestabilidad geolgica en la Vereda Patio Bonito.

Fuente. PALOMINO, Ernesto. Estudio para el Ordenamiento de la Minera de Materiales de Construccin y Arcilla en los Municipios de Nemocn y Soacha. Corporacin Autnoma Regional de Cundinamarca 2007. p. 16

La figura muestra una cada de bloques de gran tamao hasta de 1 m de dimetro. La movilidad de los bloques responde al patrn de deslizamiento y fracturamiento secundario derivado de la explotacin. Como agente detonante al segundo evento se tiene la lluvia, y como contribuyente la ausencia de cobertura vegetal apropiada.29

28

Ibd; p.16 29

Ibd; p.18, 19.

TABLA No.1. EJEMPLO DE INESTABILIDAD POR DESPLAZAMIENTO EN LA VEREDA PATIO BONITO

LOCALIZACIN

TIPO DE

INESTABILIDAD

FOTOGRAFA

LUGAR

Nemocn. Vereda Patio Bonito.

Desplazamiento Rotacional y posterior Cada de Bloques.

36


El evento se concentra en una gran rea bien definida. Es en particular facilitado por la composicin mineralgica del material depositado. Los agentes que colaboran en la formacin de estas perforaciones (canales bien definidos que tienden a profundizar ms que ampliarse), son la ausencia de cobertura vegetal y la pendiente del terreno, que eleva el trabajo erosivo del agua de escorrenta.30


30

Ibd; p.19

TABLA No. 2 EJEMPLO DE INESTABILIDAD POR EROSIN EN LA VEREDA PATIO BONITO

LOCALIZACIN

TIPO DE

INESTABILIDAD

FOTOGRAFA

LUGAR


Erosin Agresiva.

TABLA No. 3 EJEMPLO DE INESTABILIDAD POR RESERVORIOS DE AGUA EN LA VEREDA PATIO BONITO

LOCALIZACIN

TIPO DE

INESTABILIDAD

FOTOGRAFA

LUGAR


Conformacin de Reservorios.

37

Conformacin de reservorios que se ubican aleatoriamente en la zona de explotacin. No se observa proteccin de las paredes que lo conforman, de tal forma que se eviten infiltraciones y desde luego la inestabilidad de confinamiento del fluido. Se podra generar corrientes de agua, socavacin y erosin interna del depsito, que con el tiempo se traduce en movimientos de remocin en masa. De igual forma puede generar ascenso del nivel fretico y desestabilizar los taludes aledaos que se encuentran conformando las vas aledaas.

Descripcin meteorolgica. A continuacin se presenta una descripcin del comportamiento climtico general en la Vereda Patio Bonito, para tal fin se utilizaron datos diarios para el ao 2006 de los principales parmetros (precipitacin, temperatura, radiacin solar, direccin y velocidad del viento y humedad relativa) de la estacin climatolgica principal31 SANTA ANA en la Vereda Checua del municipio de Nemocn. Ver Anexo A.

Precipitacin

La precipitacin en Patio Bonito, es de tipo bimodal, debido a que entre los meses de Abril y Julio, y de Agosto y Diciembre, se encuentran picos mximos de pluviosidad mensual, los cuales son Mayo y Octubre, respectivamente. La precipitacin promedio anual es de 65 mm. Ver Grafica No.1 Anexo A.

Regionalmente, la precipitacin est determinada por la posicin de la zona de confluencia intertropical ZCIT, la direccin de los vientos Alisios y la circulacin diurna y nocturna de los vientos en la montaa.32

La oferta de recurso hdrico est basada en la cantidad de precipitacin que se convierte en escorrenta superficial o recarga los acuferos; se da un promedio total de precipitacin de 652.7 a 800 mm. y un nmero mensual con precipitacin de 54. 4 mm al ao.

Temperatura

La temperatura promedio de Patio Bonito es de 13,9 C, como se puede apreciar en la Grfica No.2 del Anexo A. El clima, vara entre el tipo B1 (ligeramente hmedo B) y tipo C1, Semiseco (mtodo de Thornthwaite). Regin Templada: Fra a regin templada subtropical. Provincia: Hmeda a subhmeda. Formacin vegetal: Bosque hmedo a bosque seco.33

31

Estacin Santa Ana. Hace parte de la Red Hidrometeorolgica de la Corporacin Autnoma Regional de Cundinamarca (Cdigo 2120540) ubicada en la Vereda Checua (Nemocn). 32


Ibd; p. 115

38

Radiacin Solar

La grfica No.3 del Anexo A muestra los valores de radiacin solar para el ao 2006, se evidencian valores promedio mensuales de 481 Cal/cm2, alcanzando los valores ms altos en el mes de septiembre (538 Cal/cm2).

La radiacin solar presentada en el sector es alta, debido a que en las horas de

mayor insolacin (medio da) se presentan valores mximos de 900 Cal/cm2, por lo cual se concluye que el valor de albedo (porcentaje de reflexin de la radiacin) no es significativo (20-30%), es decir que la radiacin es muy alta en sectores prximos a la lnea ecuatorial o latitudes intermedias globales como es el caso de esta regin.

Adicionalmente la altitud de la zona (2700 msnm aprox.) influye de manera significativa en la radiacin, ya que a mayores altitudes el efecto de la radiacin es ms notable, debido a que el nmero de capas atmosfricas que debe atravesar es menor.

Direccin y Velocidad del Viento

La velocidad promedio del Viento en Patio Bonito es de 2,16 m/s aproximadamente, y en Agosto se alcanzan valores hasta de 4,5 m/s. La direccin predominante del viento es hacia el Nor-occidente de la Vereda. Ver Grafica No.4 Anexo A.

En la zona se presenta el fenmeno de circulacin de vientos de tipo brisas de valle y montaa, debido a que se encuentra localizada en el valle del rio Checua, que presenta caractersticas de ladera y las pendientes son aptas para que seden este tipo de eventos.

Durante el da, en el sector, el aire que se encuentra en inmediato contacto con las laderas de las montaas se calienta, lo cual produce un movimiento ascendente de las partculas de aire a lo largo de la pendiente. Este viento que sopla de los valles hacia las montaas recibe el nombre de brisa de valle. Las brisas de valle, en terreno montaoso, pueden producir turbulencia de gran intensidad, especialmente en los das calurosos de verano. La intensidad de estas corrientes decrece a medida que se oculta el sol y desaparecen por la noche.34

Durante la noche, el descenso de temperatura de las laderas de las montaas produce un fuerte enfriamiento de las partculas de aire que estn en inmediato contacto con ellas. Al enfriarse, aumenta su densidad y comienzan a resbalar cuesta abajo, produciendo un viento que va desde las partes altas de la montaa hacia los valles. Estos vientos se conocen brisa de montaa.

Las brisas de montaa, pueden dar lugar a turbulencia, pero en este caso la ladera se encuentra desprovista de vegetacin, por lo que los vientos son ms intensos;

34

AYLLN, Teresa. Elementos de Meteorologa y Climatologa. Ed. Trillas. 1996. p.98

39

sin embargo como existe solo una ladera, no existen fenmenos considerables en cuanto a la turbulencia.

Humedad Relativa

La grfica No.5 del Anexo A indica que existen rangos elevados de humedad relativa (76.8% en promedio), debido principalmente a que en la zona se presentan niveles moderados de precipitacin de tipo orogrfico, y por ser una zona montaosa y con diferentes pendientes, los ascensos de nubes generan descargas de humedad en las zonas planas. As mismo se pueden presentar aportes de humedad gracias a la cercana de los ros Checua y Neusa que son los principales ros que recorren el municipio; adicionalmente la altura sobre el nivel del mar de esta regin es alta (2750 msnm aproximadamente), situacin que afecta considerablemente el aumento de los niveles de humedad. Brillo Solar

Como se puede observar en la grfica No. 6 del Anexo A, el brillo solar en la zona mantiene una relacin relativamente inversa a la precipitacin. Los valores promedio de brillo solar ms altos estn relacionados con los valores de precipitacin ms bajos y viceversa.

Se evidencian altos valores de brillo solar entre los meses de enero a marzo y descienden entre los meses de abril y junio (meses de mayor precipitacin) para volverse a incrementar finalmente en los meses siguientes. Esta tendencia presenta un comportamiento bimodal opuesto al comportamiento bimodal de la precipitacin.

Otro factor predominante para determinar el comportamiento del brillo solar en la zona es la nubosidad, es posible que haya una relacin directa entre los valores bajos de brillo solar y el contenido de nubes que puede ser alto en estos meses lo que en teora no permitir que los rayos directos del sol penetren en el lugar, es decir que se reduce la oscilacin diurna de la temperatura manteniendo un rgimen constante para dicho parmetro en Patio Bonito (14oC aprox). Aunque no se cuentan con registros de nubosidad en la estacin Santa Ana, en captulos posteriores de esta investigacin se analizara el comportamiento de la nubosidad en la zona de estudio (Numeral 4.4).

1.2 CARACTERSTICAS DE LA INDUSTRIA LADRILLERA EN LA ZONA DE ESTUDIO La fabricacin de productos de arcilla y cermica no refractarias, para uso estructural, incluye la fabricacin industrial o artesanal de materiales de cermica no refractaria para la construccin, como ladrillos, bloques para pisos, tejas, tubos de chimeneas, entre otros. El proceso de elaboracin de los productos caractersticos de los chircales y de los

40

diferentes tipos de ladrillos, es una de las principales actividades econmicas en el rea de la jurisdiccin de la CAR. De acuerdo con los resultados del inventario realizado por CINSET dentro del marco del Programa de Sensibilizacin Sanitario Ambiental para la PYME del rea de jurisdiccin de la CAR, la industria ladrillera se presenta en todas las regionales de la corporacin, con mayor concentracin en la Regional Zipaquir, particularmente en la vereda Patio Bonito, del municipio de Nemocn. En sta vereda, la extraccin de arcilla se hace en su mayora de manera artesanal, en el mismo sitio de la transformacin, donde se poseen uno o ms hornos de fuego dormido que operan con carbn, produciendo emisiones atmosfricas altamente contaminantes y sin ningn tipo de control. En cuanto al abastecimiento de agua, se aprovecha el agua lluvia que se utiliza para hacer la mezcla de arcilla, por medio de excavaciones que actan como reservorios. De otra parte, se origina tambin chamota, el cual es un residuo slido, derivado de los problemas de calidad en el ladrillo, tejas y dems productos; ste residuo en muchos casos se vende, y cuando las cantidades son bajas, se dispone como relleno de terrenos. Dependiendo de la tecnologa y el combustible empleado, se puede afirmar que el mayor impacto ambiental en la vereda, es causado por la emisin de contaminantes de fuentes fijas a la atmsfera (partculas y gases), producidos por el proceso de combustin en los chircales, y los diferentes tipos de ladrilleras. Igualmente es significativa la afectacin geomorfolgica y paisajstica.35 Sin embargo es evidente el aporte de contaminacin por material particulado proveniente de fuentes fugitivas en los siguientes casos:

El polvo desprendido por los vehculos que transportan la arcilla, el carbn y los productos a los centros de consumo, y el transito que realizan los mismos por las carreteras internas que en un 100% son destapadas; as mismo el aporte por el trnsito de maquinaria pesada (extrusoras, buldceres, cargadores y retroexcavadoras etc.) ya que ejercen una mayor fuerza sobre la superficie del suelo, pulverizando el material que encuentran a su paso.

En las pilas de almacenamiento de material en forma de agregados, mantenidos a la intemperie por causa de la necesidad frecuente de material, la emisin de material particulado es generada por accin del viento.

En las operaciones de descargue y cargue de material ya que cuando existe cada o rozamiento de los materiales, las partculas se elevan a la atmosfera tambin por accin del viento.36

35

CAR-CINSET. Gua Ambiental. Pequeas Ladrilleras. Programa de Sensibilizacin Sanitario. Ambiental para la Pyme del rea de Jurisdiccin CAR. 2000. p.11 36

CINSET. Oportunidades de produccin ms limpia en la industria ladrillera, Gua para empresarios. Proyecto GA+P. 2002 p.25-27.

41

Tamao de las Industrias Ladrilleras en la Zona de Estudio. Tradicionalmente las industrias ladrilleras en sta regin, se han clasificado de acuerdo con su nivel tecnolgico y su capacidad de produccin en chircales, ladrilleras pequeas, medianas y grandes, como se observa en la Tabla No. 4.37

Fuente. ANFALIT. Diagnostico de la Industria ladrillera y cermica de Bogot y Zonas de Influencia. Camargo y asociados. 1999

Proceso de Produccin de Ladrillo en la Zona de Estudio. El proceso de produccin y fabricacin de ladrillos involucra una serie de operaciones y etapas, las cuales se describen a continuacin: Explotacin y Extraccin

El sistema de explotacin hace referencia a los procesos empleados en la extraccin de la arcilla, existen diferentes equipos y diversos tipos de maquinaria para llevar a cabo el proceso, dependiendo la clasificacin de las industrias ladrilleras segn su nivel tecnolgico y capacidad de produccin, como se indica en la Tabla No. 5.38

37

CAR-CINSET. Gua Ambiental. Pequeas Ladrilleras. Op.Cit; p.13 38

CINSET. Oportunidades de produccin ms limpia en la industria ladrillera, Op.Cit; p.18-19

TABLA No. 4. CLASIFICACIN DE LAS INDUSTRIAS LADRILLERAS SEGN SU NIVEL TECNOLGICO Y CAPACIDAD DE PRODUCCIN

TIPO DE INDUSTRIA MOLDEO SECADO COCCIN CAPACIDAD INSTALADA (Ton/mes)

Chircal Artesanal

Manual o por extrusora sin

vacio (hechiza)

Natural Hornos de fuego dormido

< 125

Chircal Mecanizado Extrusora sin vacio

(galletera o mquina

rodillo extrusora)

Natural Horno rabe u horno de colmena

Entre 125 y 300

Ladrilleras Pequeas Extrusora a vacio

Natural Horno de colmena

Entre 300 y 1000

Ladrilleras Medianas Extrusora a vacio

Natural o Artificial

Horno continuo

Hoffman o ms de 5 hornos de colmena

Entre 1000 y 3000

Ladrilleras Grandes Extrusora a vacio

Natural o Artificial

Horno tnel, horno de rodillos o Hoffman

>3000

42

TABLA No. 5 EQUIPOS Y MAQUINARIA UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA EXTRACTIVA

Manual En el cual los procesos extractivos son totalmente manuales, es decir, a base de la fuerza humana. No hay uso de maquinaria liviana ni pesada y las herramientas utilizadas son por consiguiente de tipo manual, como la pica, la pala y la carretilla; algunos chircales utilizan este tipo de procedimientos.

Semimecanizado En el cual se da una mezcla de procedimientos manuales y mecanizados. En algunos, la parte mecanizada est conformada por un buldzer, retroexcavadora y/o un cargador.

Mecanizado En el cul los procesos de extraccin de la arcilla y materiales de construccin y del procesamiento son totalmente mecanizados. Las mquinas utilizadas varan de acuerdo al tipo y tamao de cada explotacin minera.

Fuente. CINSET. Oportunidades de produccin ms limpia en la industria ladrillera, Gua para empresarios. Proyecto GA+P. 2002. p.18.

Como avance de la explotacin se entiende la forma de progreso del corte o cortes en la extraccin minera, que se indica en la Tabla No. 6.

TABLA No. 6 MTODOS DE AVANCE DE LA EXPLOTACIN Y EXTRACCIN

Un Solo Frente

La extraccin del material se hace a travs de un solo corte en el terreno. Este sistema caracteriza sobre todo a las explotaciones muy pequeas o manuales.

Varios Frentes La extraccin se ha llevado a cabo a travs de varios frentes de trabajo, sistema que caracteriza a las industrias manuales, semimecanizadas y mecanizadas.

Terraceo Los cortes se llevan a cabo en tajadas horizontales sucesivas, dando lugar a un sistema de escaleras o terrazas ms o menos amplias segn la pendiente del terreno y la intensidad de la explotacin. Este sistema es aplicable en explotaciones mecanizadas.

Fuente. Eleccin critica de los mtodos de explotacin en minera. STOCES B. 1963 Editorial Omega

Maduracin y Preparacin

La arcilla despus de ser extrada de la mina es dejada al aire libre para favorecer la desintegracin de la misma. Este efecto se logra por la presencia de los cristales de agua que se forman durante las heladas, lo cual aumenta el volumen de la masa y retorna a su volumen inicial resquebrajndose en unidades ms pequeas por la ausencia del agua evaporada. Luego se mezcla con arena, dejndose en reposos en un proceso de envejecimiento que favorece la elaboracin de los bloques y ladrillos.

La extraccin y transporte de arcilla, generalmente se lleva a cabo con el mismo buldzer o cargador, utilizando solamente un vehculo que produce emisiones fugitivas por su movimiento. Adicionalmente el almacenamiento de la arcilla se constituye en una fuente de emisin de partculas suspendidas.39

39

CINSET. Oportunidades de produccin ms limpia en la industria ladrillera, Op.Cit; p.22

43

Moldeo y Extrusin Para el caso de las pequeas, medianas y grandes ladrilleras, ste proceso se realiza en la parte interna de las bodegas, y generalmente cuenta con una o dos lneas de produccin que operan alternadamente; los equipos utilizados son bsicamente tolva de recibo de material, bandas transportadoras, desmenuzadora, laminadora, extrusora, y cortadora; aunque el moldeo generalmente se realiza en una zona cubierta, estas operaciones no son un riesgo ambiental para la atmsfera.

Para los chircales, el moldeo se hace manualmente como se muestra en la Figura No. 4, por medio de una banda artesanal, que funciona debido a un motor de automvil, acoplado en el chasis del mismo. ste proceso es muy rudimentario, y las eficiencias son bajas y el tiempo de moldeo es mayor.40

Figura No. 4 Proceso de Moldeo en los Chircales de la Vereda Patio Bonito


Secado Se acondiciona el bloque, a travs de una deshidratacin relativamente rpida como para someter el producto a una coccin definitiva con las propiedades deseadas. Aqu se pueden aprovechar los gases de combustin del horno, conducindolos por un ducto bajo tierra hacia las cmaras de secado con sello hermtico y descarga de los gases a la atmsfera, pero ninguna industria en la vereda cuenta con ste sistema. Generalmente, el

40

CINSET. Oportunidades de produccin ms limpia en la industria ladrillera, Op.Cit; p.18-19

44

secado, tanto en ladrilleras como en chircales, se realiza por medio de ventilacin no forzada, es decir al aire libre41 como se muestra en la Figura No. 5.

Figura No. 5 Procesos de secado en los diferentes tipos de industrias de la Vereda Patio Bonito


Horneo o Coccin Corresponde al proceso de quema de los ladrillos en hornos. Las arcillas mezcladas con arena que son sometidas a coccin pasan durante ste proceso por complejas reacciones regidas por su composicin qumica y mineralgica. El agua absorbida se pierde entre los 120oC, entre 200 y 300 oC el agua est combinada, la arcilla se descompone entre 600 y 700oC, y finalmente entre 800 y 1000 oC ocurre la cristalizacin de nuevos compuestos. En la coccin se completan las reacciones qumicas, los ladrillos sufren una ligera contraccin y adquieren una estructura caracterstica que da fuerza al ladrillo terminado. La temperatura de coccin oscila 1000 oC y 1100 oC. Las fases de coccin del horno son tres: caldeo o precalentamiento, coccin y enfriamiento. En la primera se elimina paulatinamente el agua higroscpica, y se considera terminada cuando toda la masa alcanza los 100 oC; en la etapa de enfriamiento la temperatura desciende desde la de coccin hasta la normal de una manera paulatina, ya que de no hacerse as, pueden originarse contracciones o fisuras en los ladrillos. Adems, un descenso paulatino (esencialmente en los hornos cerrados) es importante en la dureza, tenacidad y colorado de las piezas vitrificadas; el enfriamiento de las piezas esta definido por su tamao, cuanto mayor es el tamao de los ladrillos, mas lento es su enfriamiento.42 Este proceso puede ser llevado en diferentes clases de horno, dependiendo las caractersticas del tipo de industria que se establezca, como se muestra en la Tabla No.7:

41

CINSET. Oportunidades de produccin ms limpia en la industria ladrillera, Op.Cit; p.22. 42

CINSET. Oportunidades de produccin ms limpia en la industria ladrillera, Op.Cit; p.27.

45

TABLA No. 7 TIPOS DE HORNOS UTILIZADOS EN LA INDUSTRIA LADRILLERA COLOMBIANA

Fuego Dormido Horno artesanal, construido en forma circular generando una bveda, el material se carga por puerta lateral alternando capas de carbn y ladrillo, la coccin dura un poco ms de 30 das, el material producido es de baja calidad y la produccin de ladrillo es de baja calidad y la produccin de ladrillo es de 15.000 a 20.000 ladrillos en cada hornada; consume entre 10 y 12 toneladas de carbn por hornada.

rabe Horno rectangular, con 8 hornillas laterales e inferiores para el suministro de carbn; no tiene techo ni chimenea, la coccin dura 7 das, alta produccin y alta contaminacin; consume entre 8 y 10 toneladas de carbn por hornada.

Tipo Bal Similar al funcionamiento del horno rabe, pero con evacuacin de gases por tiro natural; consume entre 9 y 12 toneladas de carbn por hornada.

Llama Invertida Horno cerrado, intermitente. El tiro puede ser natural o forzado; la alimentacin del material seco se realiza por la puerta lateral y el carbn se suministra en unas parrillas colocadas en la pared del horno mediante stocker. Los gases de combustin son evacuados por chimenea. Consume entre 15 y 30 toneladas de carbn por hornada.

Colmena Horno semiesfrico con evacuacin de gases de combustin mediante tiro natural, baja capacidad de produccin; consume de 5 a 10 toneladas de carbn por hornada; es el horno especialmente utilizado para vitrificar.

Hoffman Consiste en dos galeras paralelas y est formado por compartimientos contiguos cuyos extremos se unen por un desafuegos; es continuo de alta produccin y eficiencia, en 7 das aproximadamente se termina el ciclo de quemado. La alimentacin de combustible se realiza en la parte superior del horno mediante la alimentacin manuela o con la ayuda de carbojet. Generalmente consume cerca de 25 a 30 toneladas de carbn por quema.

Tnel Horno continuo, con bajo nivel de contaminacin, la longitud del horno flucta entre 80 y 120 m y consume cerca de 500 toneladas de carbn por mes; el combustible se suministra mediante un sistema de transporte neumtico. Industria altamente tecnificada y con niveles de produccin altos.

De Rodillo Cuentan con una serie sucesiva de rodillos cermicos; tienen dos o tres lneas de flujo por donde circula el material a cocer, introducido en la parte lateral; el combustible es gas, alcanzando temperaturas de 1250

oC y con un

consumo de 600 Kcal/Kg de material, el tiempo de coccin se estima en 40 minutos.

Fuente. CINSET. Oportunidades de produccin ms limpia en la industria ladrillera, Gua para empresarios. Proyecto GA+P. 2002.p.23

Vitrificacin ste proceso aplica nicamente para las medianas y grandes ladrilleras. Es el proceso cermico por el cual los materiales silicoaluminosos se sintetizan formando una capa superficial dura, brillante y generalmente transparente. Los productos vitrificados son impermeables, resistentes al rayado, inertes qumicamente y en general son productos ms agradables al tacto y a la vista. La sinterizacin es la reaccin entre partculas slidas, para dar un producto menos poroso. Muchos xidos son formadores de vidrio, los ms comunes son el B2O3, SiO2 y P2O5, que con frecuencia vitrifican por enfriamiento. La vitrificacin se produce al agregar sal y brax al horno de llama invertida, cuando ste ha dado punto (1050 oC). La tendencia de formacin de nuevos compuestos se acenta con la temperatura y si hay sustancias fundentes, el vitrificado es absoluto. La emisin de

46

contaminantes a la atmosfera depende enormemente del tipo de combustible utilizado y la disposicin interna del horno43.

Diagrama de Flujo del Proceso del Ladrillo. El resumen del proceso productivo se muestra en la Figura No.6:

Figura No. 6 Diagrama de Flujo de Proceso en Pequeas Unidades Productivas

MATERIA PRIMA PROCESO RESIDUOS/IMPACTOS

Fuente. CAR-CINSET. Gua Ambiental. Pequeas Ladrilleras. Programa de Sensibilizacin Sanitario. Ambiental para la Pyme del rea de Jurisdiccin CAR. 2000. p. 15.

43

CINSET. Oportunidades de produccin ms limpia en la industria ladrillera, Op.Cit; p.28.

Material particulado, sedimentos

a aguas superficiales, ruido,

vibraciones.

Arcilla

Agua, Desengrasantes

Residuos de

moldeo

Agua

evaporada

Material particulado, CO,

SOX, NOX, humo, holln,

Chamota, Ceniza.

Emisiones de Cloruro de

Hidrgeno. Residuos de

Sales

Sal, Brax

47

Principales impactos ambientales en el sector industrial de Patio Bonito.

TABLA No. 8 PRINCIPALES IMPACTOS AMBIENTALES EN EL SECTOR INDUSTRIAL DE

PATIO BONITO

SOBRE EL SUELO En la mayora de las explotaciones de arcilla, las labores se realizan sin un manejo adecuado de la capa orgnica. El suelo se va perdiendo con cada explotacin; en general estas zonas pr

T41.08 P653a

Documents

Transcript of T41.08 P653a