Grupo de Investigaciones Ambientales (GIA) - cornare.gov.co · Medellín, 11 Diciembre de 2012...

Medellín, 11 Diciembre de 2012

Ingeniera

Aura Elena Gómez Gutiérrez

Coordinadora Unidad Monitoreo y Calidad Ambiental

CORNARE

Asunto: Informe técnico, del proyecto “APLICACIÓN DE UN MODELO DE

DISPERSIÓN DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN EL CORREDOR

INDUSTRIAL DE LA AUTOPISTA MEDELLÍN – BOGOTÁ, JURISDICCIÓN DE LOS

MUNICIPIOS DE SAN LUIS, SONSÓN Y PUERTO TRIUNFO”.

Respetada Ingeniera Gómez

Adjunto se envía el informe final del diagnostico de la calidad del aire en el

corredor industrial de la autopista Medellín - Bogotá.

Cualquier información adicional concerniente a este informe, estaré atenta a

responderla a la mayor brevedad.

Cordial saludo

María Victoria Toro Gómez I.Q. MSc. Ph.D.

Coordinador Científico

Grupo de Investigaciones Ambientales GIA

APLICACIÓN DE UN MODELO DE DISPERSIÓN

DE LA CONTAMINACIÓN ATMOSFÉRICA EN EL

CORREDOR INDUSTRIAL DE LA AUTOPISTA

MEDELLÍN – BOGOTÁ, JURISDICCIÓN DE LOS

MUNICIPIOS DE SAN LUIS, SONSÓN Y PUERTO

TRIUNFO.

Convenio 068 de 2012

Realizado por:

Grupo de Investigaciones Ambientales

Medellín, Diciembre 2012

iv

TABLA DE CONTENIDO

1 INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 1

2 MARCO LEGISLATIVO................................................................................... 3

3 PROCESO PRODUCTIVO ............................................................................... 7

3.1 PLANTAS PROCESADORAS DE CALIZA ...................................................... 7

3.2 MINA DE EXPLOTACIÓN DE CALIZA A CIELO ABIERTO ............................... 13

4 METODOLOGÍA PARA LA MODELIZACIÓN ...................................................... 18

4.1 DOMINIO DE TRABAJO .......................................................................... 20

4.2 INVENTARIO DE EMISIONES ATMOSFÉRICAS ........................................... 25

4.2.1 Tipo de Modelo de Inventario de Emisiones ....................................... 25

4.2.2 Tipo de Contaminante ..................................................................... 26

4.2.3 Fuentes ......................................................................................... 26

4.2.4 Inventario de Fuentes Fijas ............................................................ 27

4.2.4.1 Análisis de datos recolectados ................................................... 28

4.2.4.2 Emisiones de Fuentes Fijas ........................................................ 30

4.2.5 Inventario de Fuentes de Área ......................................................... 33


4.2.5.2 Factores de Emisión Usados para la Estimación de Emisiones ........ 35

4.2.5.3 Resultados de las Emisiones de Fuentes Área .............................. 39

4.2.6 Inventario de Fuentes Móviles .......................................................... 40


4.2.6.2 Factores de Emisión Usados para la Estimación de Emisiones ........ 45

4.2.6.3 Resultados de las Emisiones de Fuentes Móviles .......................... 47

4.3 CALIDAD DEL AIRE ............................................................................... 48

4.4 METEOROLOGÍA PARA EL PRONÓSTICO DE LA DISPERSIÓN DE

CONTAMINANTES .......................................................................................... 53

4.4.1 Comportamiento del Viento ................................................................ 53

4.4.2 Estabilidad Atmosférica ...................................................................... 59

4.4.3 Altura de Mezcla................................................................................ 63

5 APLICACIÓN DEL MODELO DE DISPERSIÓN AERMOD ...................................... 65

5.1 RESULTADOS DE LA DISPERSIÓN ........................................................... 65

5.1.1 Escenarios ..................................................................................... 65

5.1.1.1 Escenario 1: Dominio General .................................................... 67

5.1.1.2 Escenario 2: Dominio Norte Hornos ............................................ 72

5.1.1.3 Escenario 3: Dominio Norte ....................................................... 74

5.1.1.4 Escenario 4: Dominio Central..................................................... 81

5.1.1.5 Escenario 5: Dominio Oeste....................................................... 87

5.1.1.6 Escenario 6: Dominio Sur .......................................................... 89

6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ....................................................... 92

7 BIBLIOGRAFÍA ........................................................................................... 95

v

LISTA DE TABLAS

Tabla 1 Niveles Máximos Permisibles para Contaminante Criterio. Resolución 610 de 2010. ...... 4

Tabla 2 Concentración y Tiempo de Exposición de los Contaminantes para los Niveles de

Prevención, Alerta y Emergencia. Resolución 610 de 2010. ........................................... 5

Tabla 3. Numero de Fuentes Fijas de Emisión. ................................................................ 28

Tabla 4. Caracterización de las Fuentes Fijas por Subsectores Productivos .......................... 30

Tabla 5 Valores de Emisión en Plantas de Material Particulado (MP) .................................... 31

Tabla 6 Numero de fuentes de Área de Emisión ............................................................... 33

Tabla 7. Factores de Emisión para Material Particulado Total ............................................. 35

Tabla 8 Valores de los Factores de Emisión de Material Particulado por Actividad Minera ........ 39

Tabla 9 Valores de Emisión Total en Minas Procesadoras de Caliza de Material Particulado ..... 40

Tabla 10 Número de Vehículos que Transitan por el Corredor Industrial MED -BOG................ 42

Tabla 11 Número de Vehículos que Transitan por la Carretera La Danta .............................. 42

Tabla 12 Factores de Emisión Vehicular Modelo IVE ......................................................... 46

Tabla 13 Emisiones Material Particulado PM10 Tramo Corredor Industrial MED-BOG .............. 47

Tabla 14 Emisiones Material Particulado PM10 Tramo Carretera La Danta ............................ 47

Tabla 15 Resumen de Emisiones Totales ........................................................................ 47

Tabla 16 Reporte de Datos PM10 Registrados en la Estación Localizada en la Empresa Calpra. 50

Tabla 17. Reporte de Datos PM10 Registrados en la Estación Localizada en la Empresa Domical.

........................................................................................................................ 50

Tabla 18 Resumen Resultados PM10 – PST Argos Rioclaro................................................. 52

Tabla 19. Frecuencia de Ocurrencia de Viento en Cementera Argos..................................... 54

Tabla 20. Frecuencia de Ocurrencia del Viento Empresa Calco. .......................................... 55

Tabla 21. Resultados AERMOD Empresa Calpra. .............................................................. 56

Tabla 22 Concentraciones máximas anual PST – PM10, Escenario 1 .................................... 67

Tabla 23 Porcentaje de Variación .................................................................................. 72

Tabla 24 Descripción de las Fuentes Fijas Escenario 2 ...................................................... 72



Tabla 27 Descripción fuentes de Área Escenario 3 ............................................................ 74



Tabla 30 Descripción fuentes de Área Escenario 4 ............................................................ 81





Tabla 35 Resumen de Emisiones de Material Particulado Total ........................................... 91

vi

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 Instalaciones Planta Sumicol................................................................... 7

Figura 2 Diagrama de Flujo Proceso Productivo Procecal ......................................... 8

Figura 3 Diagrama de Flujo Proceso Productivo Cales de Rio Claro ........................... 9

Figura 4 Hornos Artesanales Verticales de Calcinación Calco .................................. 10

Figura 5 Hornos Artesanales Verticales de Calcinación Procecal .............................. 11

Figura 6 Salida Piedra Calcinada (cal viva) de los Hornos Planta Calco ..................... 12

Figura 7 Trituración y Empaque Cal Viva Planta Calco ........................................... 13

Figura 8 Mina de Explotación Calco ..................................................................... 14

Figura 9 Perforación para Voladura Mina Calco ..................................................... 15

Figura 10 Secuencia de Voladora Mina Calco ........................................................ 15

Figura 11 Maquinaria Reducción de Tamaño Luego de la Voladura Mina Sumicol ....... 16

Figura 12 Selección y Cargue de Material Mina Asomardant ................................... 16

Figura 13 Transporte Camiones de Carga Mina Calina ........................................... 17

Figura 14. Aplicación de un Modelo de Dispersión ................................................. 19

Figura 15 Jurisdicción Cornare ............................................................................ 21

Figura 16. Ubicación de las Plantas de Procesamiento, Minas de Piedra Caliza, Corredor

Industrial y la Carretera a La Danta. ............................................................. 22

Figura 17 Dominio de Trabajo. ........................................................................... 23

Figura 18. Topografía Jurisdicción Cornare. .......................................................... 24

Figura 19. Esquema del Inventario de Emisiones Tipo Bottom - Up ......................... 26

Figura 20. Distribución Espacial de las Fuentes Fijas ............................................. 29

Figura 21 Participación de Emisiones por proceso ................................................ 32

Figura 22 Distribución espacial de las fuentes de Área ........................................... 34

Figura 23 Toma de Muestra Mina Calco ............................................................... 37

Figura 24 Cuarteo de Muestras en el Laboratorio .................................................. 37

Figura 25 Muestras Tomadas.............................................................................. 38

Figura 26 Tamices utilizados en el Muestreo ......................................................... 38

Figura 27 Ro-Tap Utilizado en el Muestreo ........................................................... 38

Figura 28. Distribución Flota Vehicular Peaje Santuario (Día festivo) ....................... 43

Figura 29. Distribución Flota Vehicular Diaria Peaje Santuario (día semana) ............. 43

Figura 30 Participación por Categoría Flota Vehicular (día semana) ......................... 44

Figura 31 Participación por Categoría Flota Vehicular (día festivo)........................... 44

Figura 32. Medidores de PM10 Calpra y Domical .................................................... 48

Figura 33. Ubicación de las Estaciones de Monitoreo de Calidad del Aire. ................. 49

Figura 34 Plano de Localización de los Puntos de Medición de Calidad del Aire .......... 51

Figura 35. Comportamiento de las Corrientes de Viento en la Zona de Influencia de la

Emisión de Contaminantes Provenientes de la Cementera Argos Planta Rioclaro. 54


Emisión de Contaminantes Provenientes de la Empresa Calco. ......................... 55


Emisión de Contaminantes Provenientes de la Empresa Calpra. ........................ 56

Figura 38 Estación Meteorológica Calpra .............................................................. 57

Figura 39 Comportamiento de las Corrientes de Viento Planta Calpra ...................... 58

vii

Figura 40 Comportamiento de las Corrientes de Viento Planta Argos Rioclaro ........... 58

Figura 41. Inestabilidad Atmosférica ................................................................... 59

Figura 42. Estabilidad Atmosférica ...................................................................... 60

Figura 43. Estabilidad Atmosférica Suave o Condición Neutra ................................. 60

Figura 44. Dispersión con Inversión Térmica (flotación) ......................................... 61

Figura 45. Dispersión con Inversión Térmica (fumigación) ..................................... 61

Figura 46. Frecuencia de la Estabilidad Atmosférica .............................................. 62

Figura 47. Variación Horaria de la Estabilidad Atmosférica ..................................... 63

Figura 48. Altura de Mezcla ................................................................................ 64

Figura 49 Distribución de Dominio General en los Diferentes Escenarios .................. 66

Figura 50 Dominio General AERMOD Escenario 1 .................................................. 68

Figura 51 Mapa de Dispersión de Partículas (PST) Anual, Escenario 1 ..................... 70

Figura 52 Zoom 1 Dispersión de Partículas (PST) Anual, Escenario 1 ...................... 71

Figura 53 Mapa de Dispersión de Partículas (PST) Anual, Escenario 2 .................... 73

Figura 54 Dominio Norte AERMOD Escenario 3 ..................................................... 75





Figura 59 Dominio Central AERMOD Escenario 4 ................................................... 82






Grupo de Investigaciones Ambientales – Convenio 068 de 2012 1

1 INTRODUCCIÓN

Los modelos de dispersión atmosférica son herramientas muy útiles para la

evaluación del impacto ambiental en la calidad del aire generado por los

diferentes puntos de emisión industriales que hay en nuestro medio. CORNARE

consciente del potencial de esta herramienta de planeación realiza este

convenio con la UPB para establecer el impacto de la dispersión de Material

Particulado con tamaño inferior a 10 micrómetros (PM10) proveniente de las

actividades de las empresas ubicadas en el corredor industrial de la autopista

Medellín – Bogotá, jurisdicción de los municipios de San Luis, Sonsón y Puerto

Triunfo, por el beneficio de la caliza, su explotación a cielo abierto y el aporte

de las fuentes móviles.

La investigación se realiza con la ayuda del modelo AERMOD, el cual es

recomendado por la U.S.E.P.A (Environmental Protección Agency de Estados

Unidos) para las evaluaciones ambientales concernientes a la dispersión de

contaminantes en las zonas aledañas a las fuentes de emisión.

El principal objetivo de la modelización es determinar la dispersión del

contaminante antes mencionado, de tal forma que no represente un peligro a

la salud de los receptores en los sitios de inmisión; esto se demuestra con el

cumplimiento de la normatividad de calidad del aire vigente en el país.

Los parámetros requeridos para ejecutar la modelización de la calidad del aire

(estudio de la dispersión) requieren de un conjunto de variables como:

Recopilación y evaluación, de datos existentes del recurso aire,

correspondientes a monitoreos y diagnósticos ambientales que se hayan

realizado con anterioridad.

Identificación los posibles receptores afectados por emisiones

(comunidades, ecosistemas, etc.) durante la operación de las actividades

industriales.

Realización del inventario de fuentes de emisión, caracterización de

procesos, determinación de muestreos isocinéticos y recopilación de los

valores de producción de las plantas ubicadas en la zona.

Determinación de las emisiones por fuentes de área (explotación de

calizas) mediante factores de emisión.

Determinación del área de influencia de las actividades provenientes de las

actividades industriales y mineras de la zona, mediante la visualización de

isopletas (curva de iguales concentraciones del contaminante), construidas

a partir de las simulaciones realizadas.


Recopilación de información topográfica del área de influencia que pueda

inferir en los resultados de la modelación y ubicación geográficamente los

asentamientos poblacionales y las zonas críticas de contaminación.

Simulación de la dispersión atmosférica del contaminante de interés

emitido por las fuentes de emisión, mediante la aplicación el modelo

AERMOD aprobado por la EPA.

Realización de la medición de la calidad del aire en los receptores

identificados, mediante la instalación de dos equipos de PM10 (Alto

volumen y Partisol).

Comparación de los valores obtenidos con la Norma Colombiana

(Resolución 610/2010).


2 MARCO LEGISLATIVO

La regulación ambiental en Colombia comienza con la Ley 23 de 1973, por la

cual se conceden facultades extraordinarias al Presidente de la República para

expedir el Código de Recursos Naturales y Protección al Medio Ambiente, y

posteriormente se expide este Código bajo el Decreto Ley 2811 de 1974, el

cual habla por primera vez de la protección de la atmósfera y el espacio aéreo.

Más tarde, el Congreso de la República promulga la Ley 09 de 1979, por la

cual se dicta el Código Sanitario Nacional, que establece normas generales y

procedimientos para la protección del medio ambiente y menciona

específicamente las emisiones atmosféricas en los artículos 41 al 49.

La Ley 09 de 1979 y el Decreto Ley 2811 de 1974 son reglamentados en

cuanto a emisiones atmosféricas por el Decreto 02 de 1982. Este decreto

establece principalmente normas de calidad del aire y sus métodos de

medición, y normas generales de emisión para fuentes fijas y métodos de

medición de emisiones por chimeneas. Modificado por Resolución 909 de

2008, por la cual se establecen las normas y estándares de emisión

admisibles de contaminantes a la atmósfera por fuentes fijas y se dictan otras

disposiciones. Esta resolución fue parcialmente modificada por la Resolución

1309 de 2010 que modificó el artículo 3, el parágrafo 5 del artículo 4,

adiciones en el parágrafo de los artículos 4,6 y 48 y la adición del artículo 105

que relaciona la verificación del cumplimiento de los estándares de emisión.

Para el año 1993, por medio de la Ley 99 se crea el Ministerio del Medio

Ambiente y se establece la creación de las Corporaciones Autónomas

Regionales, las cuales tendrían entre sus funciones la evaluación, control y

seguimiento ambiental de los usos del agua, el suelo, el aire y los demás

recursos naturales renovables. Por medio de esta Ley también se reordena el

sector público encargado de la gestión y conservación del medio ambiente y

los recursos naturales renovables, se organiza el Sistema Nacional Ambiental,

SINA, y se dictaron otras disposiciones.

Dos años después se publica el Decreto 948 de 1995 (también conocido como

Reglamento de Protección y Control de la Calidad del Aire) el cual reglamenta

parcialmente la Ley 23 de 1973, los artículos 33, 73, 74, 75 y 76 del Decreto-

Ley 2811 de 1974; los artículos 41, 42, 43, 44, 45, 48 y 49 de la Ley 9 de

1979; y la Ley 99 de 1993, en relación con la prevención y control de la

contaminación atmosférica y la protección de la calidad del aire.

Así, después de la publicación del Decreto 948 de 1995, el Ministerio de

Ambiente y Desarrollo Sostenible ha promulgado diferentes resoluciones

http://www.alcaldiabogota.gov.co/sisjur/normas/Norma1.jsp?i=9018#0





donde dicta estándares de calidad del aire y estándares de emisión de fuentes

fijas y móviles. Estas son:

Resolución 610 de 2010. Modificó a la Resolución 601 de 2006 y

en ella se establece la Norma de Calidad del Aire o Nivel de Inmisión

para todo el territorio nacional en condiciones de referencia.

Resolución 910 de 2008. Por la cual se reglamentan los niveles

permisibles de emisión de contaminantes que deben cumplir las fuentes

móviles terrestres, se reglamenta el artículo 91 del Decreto 948 de

1995 y se adoptan otras disposiciones.

Tabla 1 Niveles Máximos Permisibles para Contaminante Criterio. Resolución

610 de 2010.

Contaminante Nivel Máximo

Permisible

Tiempo de

Exposición

(μg/m3)

PST 100 Anual

300 24 horas

PM10 50 Anual

100 24 horas

PM2.5 25 Anual

50 24 horas

SO2 80 Anual

250 24 horas

750 3 horas

NO2 100 Anual

150 24 horas

200 1 hora

O3 80 8 horas

120 1 hora

CO 10 8 horas

40 1 hora


Tabla 2 Concentración y Tiempo de Exposición de los Contaminantes para los

Niveles de Prevención, Alerta y Emergencia. Resolución 610 de 2010.

Contaminante Tiempo de

Exposición

Estados Excepcionales

Prevención

(μg/m3)

Alerta

(μg/m3)

Emergencia

(μg/m3)

PST 24 horas 375 625 875

PM10 24 horas 300 400 500

SO2 24 horas 500 1 1.6

NO2 1 hora 400 800 2

O3 1 hora 350 700 1

CO 8 horas 17 34 46

Es la Resolución 909 de 2008, la que establece en el Capítulo XVII la

obligatoriedad de la construcción de un ducto o chimenea cuya altura y

ubicación favorezca la dispersión de los contaminantes en el aire y a su vez

cumpla con los estándares de emisión que le sean aplicables. Además,

determina que la altura del punto de descarga sea fijada de acuerdo con lo

establecido en el Protocolo para el Control y Vigilancia de la Contaminación

Atmosférica Generada por Fuentes Fijas.

Dicho Protocolo es adoptado por medio de la Resolución 760 del 20 de abril de

2010 y más tarde es modificado por la Resolución 2153 del 02 de noviembre

de 2010, que finalmente adopta el Protocolo para el Control y Vigilancia de la

Contaminación Atmosférica Generada por Fuentes Fijas, Versión 2.0.

Así, el Protocolo establece en el capítulo 4 la metodología para la

determinación de la altura de descarga con la aplicación de Buenas Prácticas

de Ingeniería, siendo una de ellas la aplicación de modelos de dispersión. El

Protocolo también anuncia que aquellas actividades que de acuerdo con lo

establecido en el artículo 69 de la Resolución 909 de 2008 tengan la obligación

de contar con un ducto o chimenea, deberían cumplir con la altura obtenida

luego de la aplicación de las Buenas Prácticas de Ingeniería, a más tardar el

15 de julio de 2012 (el procedimiento y resultado obtenidos deberían ser

informados a la autoridad ambiental competente a más tardar el 15 de julio de

2011 para su conocimiento y seguimiento).

Sin embargo, el 07 de mayo de 2012 el Ministerio de Ambiente y Desarrollo

Sostenible publica la resolución 591 de 2012, donde resuelve que las

actividades que tengan la obligación de contar con ducto o chimenea, deberán

cumplir con la altura obtenida a más tardar el 28 de febrero de 2013, y que el

procedimiento y resultados obtenidos deberán ser informados a la autoridad

ambiental competente a más tardar el 15 de octubre de 2012. Además el


Ministerio anunció que de ser el caso, adicionaría los métodos para el cálculo

de la altura de la chimenea adoptados en el Protocolo para el Control y

Vigilancia de la Contaminación Atmosférica Generada por Fuentes Fijas, esto a

más tardar el 15 de septiembre de 2012.


3 PROCESO PRODUCTIVO

3.1 PLANTAS PROCESADORAS DE CALIZA

La cal es el producto de la calcinación a alta temperatura de la piedra caliza, y

es obtenida por medio de una de las siguientes reacciones:

)Dolomítica (Cal MgO*CaO + 2CO calor + MgCO*CaCO

Calcio)en alta (Cal CaO + CO calor + CaCO

233

23

En algunas plantas procesadoras de caliza, la cal resultante (cal viva) se hace

reaccionar con agua para formar cal hidratada. Los procesos básicos en la

producción de cal son: trituración, horneado, molienda, hidratación,

almacenamiento y empaque. En la Figura 2 se presenta el diagrama de flujo

para la planta procesadora de caliza Procecal, donde se incluye el horneado

de la piedra caliza. En la Figura 3 se observa el diagrama de flujo para la

planta procesadora de caliza Cales de Rio Claro, donde el objetivo es la

disminución del tamaño de la misma y no se cuenta con el proceso de

horneado, estos dos diagramas de flujo son representativos de las demás

plantas visitadas en la zona de estudio.

Figura 1 Instalaciones Planta Sumicol


Figura 2 Diagrama de Flujo Proceso Productivo Procecal


Figura 3 Diagrama de Flujo Proceso Productivo Cales de Rio Claro


La calcinación es el proceso principal en una planta productora de cal. Éste se

lleva a cabo generalmente en hornos verticales, donde la piedra caliza se

carga por la parte superior junto con el combustible (carbón) y se calcina a

medida que desciende, finalmente el producto es descargado por la parte

inferior del horno. En la Figura 4 se observan los hornos artesanales verticales

localizados en la empresa Calco y en la Figura 5 se muestran los hornos de

Procecal, los cuales se diferencian de los primeros por la existencia de

campanas de extracción.

Figura 4 Hornos Artesanales Verticales de Calcinación Calco


Figura 5 Hornos Artesanales Verticales de Calcinación Procecal

En al Figura 6 se muestra la parte inferior de los hornos por donde sale la

piedra caliza luego de ser calcinada para su posterior trituración (Figura 7) y

empaque.

Las plantas procesadoras de caliza operan las 24 horas del día durante 365

días al año, para asegurarles a los clientes un suministro continuo de los

materiales y mantener la eficiencia del funcionamiento de los equipos

involucrados en la producción. El tiempo de operación de la planta es

importante tenerlo en cuenta ya que éste determina la dispersión de la

emisión de las fuentes puntuales.

Otro aspecto relevante para el cálculo de las emisiones provenientes de la

obtención de cal viva es el tipo de combustible utilizado. En todas las plantas

ubicadas en la zona de estudio se emplea carbón para llevar a cabo la

calcinación de la piedra caliza, el cual dependiendo de su origen y

características particulares, aporta en mayor o menor medida diferentes tipos

de contaminantes.

Las etapas de trituración y molienda en las empresas de la zona varían de

acuerdo a las exigencias del cliente y pueden presentarse antes o después de

la calcinación, convirtiéndose en una fuente importante de material

particulado. Por lo general se utilizan trituradoras de mandíbulas y molinos de

bolas o martillos para llevar a cabo estos procesos.


Finalmente, en empresas como Calco donde se produce cal hidratada, la cal

viva proveniente de los hornos es molida y puesta en contacto con agua dando

lugar a la siguiente reacción exotérmica:

CalorOHCaO 22 )(H CaO

El calor adicional generado durante la reacción anterior hace que parte del

agua pase de estado líquido a gaseoso, llevando consigo material particulado.

Por esta razón en la empresa Calco existe un equipo de control de emisiones,

el cual consiste en poner en contacto los vapores con agua líquida en

contracorriente, lo que permite devolver la mayoría del material particulado al

hidratador y que las emisiones a la atmósfera provenientes de esta etapa sean

vapor de agua.

Figura 6 Salida Piedra Calcinada (cal viva) de los Hornos Planta Calco


Figura 7 Trituración y Empaque Cal Viva Planta Calco

3.2 MINA DE EXPLOTACIÓN DE CALIZA A CIELO ABIERTO

Las minas de explotación a cielo abierto tienen diferentes operaciones que

pueden influir en las tasas de emisión de polvo fugitivo, las operaciones

básicas incluyen: voladura, transporte en camiones de carga y operación de

equipos de minería. Todas las operaciones que impliquen movimientos de

tierra, o la exposición de las superficies erosionables, generan una cierta

cantidad de polvo fugitivo.

La operación inicial es la eliminación de la capa superior del suelo con quemas

o maquinaria, con la caliza expuesta se procede a realizar perforaciones (Ver

Figura 9) para luego hacer la voladura (Ver Figura 10).

Dichas perforaciones son realizadas con martillos neumáticos, que

dependiendo de la empresa y sus necesidades particulares, se realizan con

diferentes diámetros, a diferentes profundidades y espaciamientos. El

explosivo normalmente utilizado en las minas de la zona para las voladuras es

anfo y la frecuencia a la cual se lleva a cabo varía de una empresa a otra.

Todos estos datos son importantes al momento de calcular las emisiones

provenientes de esta etapa.

Después de la voladura, el material fragmentado es seleccionado por tamaño y

calidad y después es reducido de tamaño ya sea manual o mecánicamente.

Posteriormente, con una pala o cargadora frontal se recoge y se alimenta los


camiones de carga a las plantas procesadoras (Ver Figuras 11, 12 y 13). En

ocasiones puede ser descargado en una pila de almacenamiento temporal.

Figura 8 Mina de Explotación Calco


Figura 9 Perforación para Voladura Mina Calco

Figura 10 Secuencia de Voladora Mina Calco


Figura 11 Maquinaria Reducción de Tamaño Luego de la Voladura Mina

Sumicol

Figura 12 Selección y Cargue de Material Mina Asomardant


Figura 13 Transporte Camiones de Carga Mina Calina


4 METODOLOGÍA PARA LA MODELIZACIÓN

Las simulaciones son realizadas con el modelo matemático AERMOD (American

Meteorological Society/Environmental Protection Agency Regulatory Model),

diseñado por la US-EPA (Agencia de Protección Ambiental de Estados Unidos).

El AERMOD es un modelo de pluma en estado de equilibrio que incorpora los

conceptos capa límite planetaria, turbulencia y escalado para la dispersión

atmosférica, incluyendo el tratamiento de las fuentes superficiales y elevadas

tanto en terrenos simples como complejos.

Este programa resuelve las ecuaciones aplicando el método gaussiano para

diferentes periodos tanto cortos (horas), como largos (anuales), según la

necesidad o las características de los escenarios a simular. Este modelo de

dispersión es muy versátil en su uso, tiene un tiempo de cálculo relativamente

corto y la información que requiere es de mediana complejidad.

AERMOD incluye un programa central (AERMOD) y dos pre-procesadores de

datos, AERMET y AERMAP. AERMET es un pre-procesador meteorológico, que

procesa la capa límite y otros parámetros necesarios para el funcionamiento

de AERMOD, aceptando datos de fuentes ubicadas tanto en el sitio como fuera

de él. AERMET crea dos archivos: un archivo de datos de superficie y un

archivo de datos de viento. AERMAP es un pre-procesador de topografía. Usa

los datos del terreno para calcular una altura de influencia representativa del

terreno (hc), también referida como escala de altura del terreno. Este pre-

procesador es usado también para crear mallas de receptores o mapas de

isopletas.

AERMOD es aplicable tanto a áreas rurales como urbanas, a terrenos planos y

complejos, y a múltiples tipos de fuentes (puntuales, de área y volumétricas).

El modelo incorpora, mediante un acercamiento simple, conceptos básicos

acerca de flujo y dispersión de contaminantes en terrenos complejos, donde la

pluma de gases es modelizada tanto donde impacta como siguiendo el

terreno. Este acercamiento ha sido diseñado para ser físicamente realista y

simple de implementar, eliminando así la necesidad de distinguir entre

terrenos simples, intermedios y complejos.

La metodología de aplicación del modelo AERMOD se muestra en la Figura 14

donde se debe determinar inicialmente las emisiones, la meteorología y la

calidad del aire en los alrededores de la zona de estudio. Dichos datos son

ingresados al modelo para crear el escenario a simular. El resultado de este

procedimiento son las isopletas (curvas de igual concentración) y las

concentraciones máximas halladas en los sitios de inmisión, para los diferentes

periodos de tiempo que se quieren analizar.


Figura 14. Aplicación de un Modelo de Dispersión


4.1 DOMINIO DE TRABAJO

La jurisdicción de Cornare está distribuida en cinco subregiones así:

Valles de San Nicolás, con un área de 176.600 Has, (31.400 urbanas y

145.200 rurales) correspondiente a los municipios de El Carmen de

Viboral, El Retiro, El Santuario, Guarne, La Ceja, La Unión, Marinilla,

Rionegro y San Vicente.

Bosques, con 162.700 Has, (2.200 urbanas y 160.500 rurales) e

integrada por los municipios de Cocorná, San Francisco, San Luis y

Puerto Triunfo;

Aguas, con una extensión de 146.500 Has (urbanas 4.600 y rurales

141.900) integrada por los municipios de El Peñol, Granada, Guatapé,

San Carlos y San Rafael;

Porce Nus, con un área de 101.700 Has, (urbanas 7.200 y rural 94.500)

en los municipios de Alejandría, Concepción, San Roque y Santo

Domingo;

Páramo, con una extensión de 240.200 Has, (urbanas 6.600 y rural

233.600) con los municipios de Abejorral, Argelia, Nariño y Sonsón.

La zona bajo estudio en este convenio comprende en parte los municipios de

Sonson, San Luis y Puerto Triunfo donde se desarrollan las actividades de

beneficio y explotación a cielo abierto de piedra caliza, en la Figura 15 se

observa dentro de toda la jurisdicción de Cornare el recuadro negro con la

zona bajo estudio.

Como primera actividad se realiza un reconocimiento de la zona de estudio a

fin de ubicar las plantas procesadoras de caliza y las minas de explotación a

cielo abierto tal como se muestra en la Figura 16, en donde también se

observa el tramo del corredor industrial de la autopista Medellín - Bogotá y la

carretera de ingreso al corregimiento de La Danta, municipio de Sonsón,

donde se encuentra la mayor cantidad de minas.


Figura 15 Jurisdicción Cornare


Figura 16. Ubicación de las Plantas de Procesamiento, Minas de Piedra Caliza,

Corredor Industrial y la Carretera a La Danta.

Planta Mina Corredor Industrial Carretera La Danta


El dominio de trabajo se define como una malla temporal espacial donde se

desarrollan los algoritmos matemáticos referentes a la dispersión de los

contaminantes específicos de cada fuente de emisión. La malla que se muestra

en la Figura 17 se diseña de un tamaño de 24 x 24 kilómetros, en celdas de

250 metros con origen en las coordenadas (904766.51, 1130359.46), en ésta

se encuentran ubicadas las plantas de procesamiento, minas de piedra caliza y

vías.

Figura 17 Dominio de Trabajo.


Para complementar el dominio de trabajo se importan datos de topografía

para ser ingresados al AERMAP (Aplicación del AERMOD), lo que proporciona la

elevación con una resolución de 90 metros. En la Figura 18 se observa la

topografía de la zona.

Figura 18. Topografía Jurisdicción Cornare.


4.2 INVENTARIO DE EMISIONES ATMOSFÉRICAS

El desarrollo del Inventario de Emisiones Atmosféricas comprende el alcance

de las siguientes metas:

Reconocer el aporte de los contaminantes emitidos al aire de cada

proceso caracterizado del beneficio de la caliza y el aporte de las

fuentes móviles en el corredor industrial Medellin-Bogota a las

emisiones totales, lo cual permite una adecuada asignación de

responsabilidades y focalización de medidas de control,

Evaluar las estrategias de control de la contaminación atmosférica,

Ser una herramienta de soporte para los programas de calidad del aire

y,

Servir de base a la modelización de la dispersión de contaminantes para

determinar el área de influencia de los contaminantes y generar

escenarios futuros que permitan establecer los impactos sobre el medio

físico atmosférico.

Para el desarrollo del inventario de emisiones se estudia o se analizan las

siguientes variables: tipo de modelo, contaminante y fuentes de emisión.

4.2.1 Tipo de Modelo de Inventario de Emisiones

El esquema del modelo mostrado en la Figura 19 es del tipo Bottom-up. Los

modelos de este tipo están basados en el diseño de cada una de las partes

individuales y el conocimiento de todas las variables que pueden afectar los

elementos del sistema. En estos modelos, se consigna la información

específica del aporte a las emisiones atmosféricas de las fuentes fijas, fuentes

móviles y fuentes difusas, en cada una de las celdas de una forma individual,

posteriormente se enlazan para conformar el sistema completo.


Figura 19. Esquema del Inventario de Emisiones Tipo Bottom - Up

4.2.2 Tipo de Contaminante

El contaminante seleccionado para el modelo de dispersión es el material

particulado inherente a los procesos productivos bajo estudio. De este

contaminante se analizan las partículas totales suspendidas PST y el material

particulado respirable PM10

4.2.3 Fuentes

El inventario de emisiones incluye el análisis de las fuentes puntuales

representadas en los procesos de combustión de la producción de caliza y las

fuentes de área identificadas como son la zona de extracción del mineral en la

mina así como las zonas de almacenamiento o acopio, vías y las fuentes

móviles.

La estimación de las emisiones, implicó un cálculo indirecto utilizando los

factores de emisión (FE), de la Agencia de Protección Ambiental de Estados

Unidos de acuerdo a cada tipo de proceso y directo con la recolección de datos

referente a estudios isocinéticos en la zona de estudio.


El cálculo de las emisiones atmosféricas se basa en la metodología de la EPA,

(Environmental Protection Agency); aplicando los valores de los factores de

emisión extractados del documento AP-42, en la Ecuación 1, para los

diferentes procesos.

E = A * FE * (1-ER/100) (EC 1.)

Donde:

E: Emisión de contaminante dado en kilos por hora.

A: Medición de la actividad del proceso. Esta variable es característica de cada

proceso y corresponde a la cantidad de unidades producidas (ejemplo

toneladas de cemento producidas) ó al consumo de combustible (galones de

Diesel por hora), ó al área ocupada por una fuente de emisión (metros

cuadrados de terreno descubierto). Las unidades son dadas en peso (ton),

volumen (gal) o área (m2) por unidad de tiempo (h).

FE: Factor de emisión: valor que relaciona la cantidad del contaminante por

unidad de la actividad asociada al proceso. Las unidades son normalmente de

kilos de contaminante por unidad de peso, volumen o área.

ER: Porcentaje de reducción de las emisiones por los sistemas de control.

4.2.4 Inventario de Fuentes Fijas

En la zona bajo estudio se asientan cerca de 8 plantas de producción de cal a

partir de la extracción de caliza y la cocción de ésta en hornos, tal como se

describió en el ítem 3.1. En la visita de reconocimiento se levantó información

referente al consumo de combustibles, unidades de producción y tiempo de

funcionamiento, lo cual se consignó en las hojas de cálculo de la base datos

denominadas IECornare del Anexo 1 digital. En la Tabla 3 Número de fuentes

fijas de emisión, se muestra el total de fuentes fijas registradas y de las que

se consiguió información para la estimación de las emisiones.


Tabla 3. Numero de Fuentes Fijas de Emisión.

N° Nombre de las

Plantas Proceso

Número de

Fuentes Fijas

1 Procecal 4 Hornos de Calcinación 1

2 Argos

Trituración 2

Molienda 7

Hornos de Calcinación 2

Enfriador Hornos (Hurriclon) 2

Empaque 2

Autogeneración Energía 1

3 Calina

Trituración y Molienda 1

Horno de Calcinación 1

Horno de Calcinación 1

4 Calpra Horno de Calcinación 1

5 Calco 7 Hornos de Calcinación 1

Hidratación 1

6 Sumicol Trituración 1

Molienda 1

7 Microminerales Trituración y Molienda 1

8 Cales de Rio Claro Trituración y Molienda 1

TOTAL 27

4.2.4.1 Análisis de datos recolectados

La base de datos conformada, tiene referenciadas geográficamente las plantas

procesadoras de caliza tal como se presenta en la Figura 20; donde se

reconoce que la mayor parte de las plantas se encuentran ubicadas en el

corredor industrial de la autopista Medellín – Bogotá.


Figura 20. Distribución Espacial de las Fuentes Fijas

Plantas procesadoras de caliza

En la Tabla 4, se resume el número de procesos encontrados en la zona de

estudio, los cuales se unen o coligan en cuatro grupos: hornos, trituradores,

molinos y otros. En la última categoría, se reúnen hidratadores, empacadoras,

enfriadores y calderas. Se puede observar que los hornos y los molinos

representan la mayor cantidad de los procesos usados en la producción de cal,

cado uno de éstos dispone de chimeneas conjuntas o individuales de acuerdo

a la configuración de cada planta.


Tabla 4. Caracterización de las Fuentes Fijas por Subsectores Productivos

Con la visita de campo se recolecto información para el cálculo de emisiones

como se describe a continuación. Las fuentes que no tenían chimenea se

consideraron dentro del inventario como fuentes difusas y no fueron tenidas

en el presente informe porque no es posible estimar sus emisiones.

4.2.4.2 Emisiones de Fuentes Fijas

En la Tabla 5 se muestran los valores de las emisiones de material particulado

en los diferentes procesos de las plantas procesadoras de caliza, la mayoría de

los procesos fueron caracterizados y medidos. Estos datos se recolectaron de

información entregada por CORNARE, de éstos solo algunos hornos no se

hallaban caracterizados y como no se encontró en la literatura factor de

emisión para este tipo de horno, éste se obtuvo de los hornos que contaban

con estudios isocinéticos.

EQUIPO NUMERO DE

FUENTES PORCENTAJE

Hornos 9 33%

Trituradores 6 22%

Molinos 8 30%

Otros 4 15%


Tabla 5 Valores de Emisión en Plantas de Material Particulado (MP)

PLANTA EQUIPO PROCESO EMISIONES

MP (kg/h)

REFERENCIA

Procecal Horno (4) Calcinación 0.13 Valor Muestreo Fuente

Cornare

Argos Colector Triturador 1 Trituración 0.26 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Colector Triturador 2 Trituración 0.26 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Colector Molino1 Molienda 0.02 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Venteo Molino Molienda 0.34 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Separador Molino 2 Molienda 0.05 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Colector Molino 3 Molienda 0.05 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Colector Venteo 4 Molienda 0.68 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Colector Separador

Molino 4

Molienda 0.23 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Electro Filtro Horno 1 Horneado 14.01 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Electro filtro Horno 2 Horneado 18.13 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Empacadora 1 Empacado 0.01 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Empacadora 2 Empacado 0.08 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Electro Filtro Molino

carbón 1

Molienda 0.45 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Enfriador Horno L1.

Hurriclon

Horneado 21.92 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Enfriador Horno L2.

Hurriclon

Horneado 110.56 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Argos Caldera Autogeneración 2.21 Valor Muestreo Fuente ada &

co ltda

Calina Triturador y Molino Trituración Y

Molienda

0.18 Valor Muestreo Fuente

Grupo de Investigación

Ambiental GIA UPB

Calina Horno Calcinación 0.12 Valor Muestreo Fuente


Ambiental GIA UPB

Calina Horno Calcinación 0.12 Se asume el mismo valor del

horno anterior por no tener

caracterización

Calpra Horno Calcinación 0.05 Medido con factor de emisión

del horno de Calina

Calco Horno (7) Calcinación 0.21 Valor Muestreo Fuente

Cornare

Calco Hidratador Hidratación 0.07 Valor Muestreo Fuente

Cornare

Sumicol Triturador (Filtro de

Mangas)

Trituración 0.1 Valor Muestreo Fuente


Ambiental GIA UPB


Sumicol Molino de Bolas Molienda 0.09 Valor Muestreo Fuente

Grupo de Investigacion

Ambiental GIA UPB

Microminerales Triturador y Molino Trituración y

Molienda


Cornare

Cales de Rio

Claro

Triturador y Molino Trituración y

Molienda


Cornare

En la Grafica 21 se puede observar que el 97% de las emisiones de fuentes

fijas provienen de los hornos, el 2 % de la trituración y la molienda y el 1%

restante de procesos como hidratación, empacado y una caldera de

autogeneración.

Figura 21 Participación de Emisiones por proceso

97%

2% 1%

% Participación Emisiones por Proceso

Hornos

Trituracion y Molienda

Otros


4.2.5 Inventario de Fuentes de Área

Las fuentes de área están representadas o identificadas como las zonas de

explotación de caliza donde se realizan los procesos de voladura, recolección y

transporte. Los datos de las minas a cielo abierto de piedra caliza tales como

área de explotación, unidades de producción y tiempo de funcionamiento se

consignaron en las hojas de cálculo de la base datos denominado IECornare

del Anexo 1 digital, Fuentes de Área. En la Tabla 6 se muestra las fuentes de

área registradas.

Tabla 6 Numero de fuentes de Área de Emisión


La base de datos conformada, tiene georeferenciadas las 9 minas de

explotación de caliza a cielo abierto tal como se presenta en la Figura 22;

donde se reconoce que la mayor parte de las minas se encuentran en el

corregimiento de La Danta, municipio de Sonsón, departamento de Antioquia.

N° NOMBRE MINA

NÚMERO DE

FUENTRES DE

ÁREA

1 Procecal 1

2 Argos 1

3 Calina 1

4 Calco 1

5 Asomardant 2

6 Sumicol 1

7 Calblomar 2

TOTAL 9


Figura 22 Distribución espacial de las fuentes de Área

Mina de explotación de caliza


4.2.5.2 Factores de Emisión Usados para la Estimación de

Emisiones

En el cálculo de las emisiones atmosféricas de las minas de explotación de

caliza a cielo abierto se consideraron simultáneamente los aspectos

operacionales y los factores de emisión propuestos por la National Coal

Asociation de USA, los factores de emisión de la Environmental Protection

Agency AP-42 en los apartados Western Surface Coal Mining (capítulos

11.9,1995), Unpaved Roads (capítulo 13.2.2, 2003), Crushed Stone

Processing and Pulverized Mineral Processing (capítulo 11.19.2 2004) y

Aggregate Handling And Storage Piles (capítulo 13.2.4, 1998), aplicados al

proceso de minería para el cálculo de la emisión de material particulado total

(PST).

Cabe resaltar que para los procesos de Perforación, voladura y cargue se

calculó los factores de emisión como si se tratara de estéril en la explotación

de carbón, debido a que en la literatura no se encontró esta información para

el caso particular de la piedra caliza.

En la Tabla 7 se presenta la lista de las ecuaciones usadas para el cálculo de

los factores de emisión considerados en la modelización.

Tabla 7. Factores de Emisión para Material Particulado Total

OPERACIÓN

GENERAL

ACTIVIDAD

ESPECÍFICA

ECUACIÓN DEL FACTOR DE

EMISIÓN

Manejo del

Material Estéril

Perforación nperforacio

kgPST59,0

Voladuras voladura

kgPSTA

5,1.00022,0

Cargue con pala

mecánica ton

kgPST018,0

Vías Internas de

la Mina

Tráfico por vía sin

pavimentar

VKT

kgPSTPWsk

ba

365

365.3.12.1

Vías Públicas Tráfico por vía

pavimentada

VKT

kgPST

N

PWsLk

4

1..)(.

02.191.0

Vías Públicas Tráfico por vía sin

pavimentar

VKT

kgPSTPC

M

Ssk

c

da

365

365.

)5.0/(

30.12.2


A: Área (m2)

C: 0.00047 (lb/VTM) Factor de Emisión desgaste de frenos y llantas 1980

k1: 4.9 (lb/VTM) Constantes para PM30 (para vías internas sin pavimentar)

k2: 6.0 (lb/VTM) Constantes para PM30 (para vías públicas sin pavimentar)

k1: 1.5 (lb/VTM) Constantes para PM10 (para vías internas sin pavimentar)

k2: 1.8 (lb/VTM) Constantes para PM10 (para vías públicas sin pavimentar)

k1: 0.15 (lb/VTM) Constantes para PM2.5 (para vías internas sin pavimentar)

k2: 0.18 (lb/VTM) Constantes para PM2.5 (para vías públicas sin pavimentar)

k: 3.23 (g/VKT) Constantes para PM30 (para vías públicas pavimentada)

k: 0.62 (g/VKT) Constantes para PM10 (para vías públicas pavimentada)

k: 0.15 (g/VKT) Constantes para PM2.5 (para vías públicas pavimentada)

a: 0.7 Constantes para PM30 (para vías internas sin pavimentar)

a: 1 Constantes para PM30 (para vías públicas sin pavimentar)

a: 0.9 Constantes para PM10 (para vías internas sin pavimentar)

a: 1 Constantes para PM10 (para vías públicas sin pavimentar)

a: 0.9 Constantes para PM2.5 (para vías internas sin pavimentar)

a: 1 Constantes para PM2.5 (para vías públicas sin pavimentar)

b: 0.45 Constantes para PM30 - PM10 - PM2.5 (vías internas sin pavimentar)

c: 0.3 Constantes para PM30 (para vías públicas sin pavimentar)

c: 0.2 Constantes para PM10 - PM2.5 (para vías públicas sin pavimentar)

d: 0.3 Constantes para PM30 (para vías públicas sin pavimentar)

d: 0.5 Constantes para PM10 - PM2.5 (para vías públicas sin pavimentar)

s: Porcentaje de Finos (%)

W: Peso Promedio Vehículo (ton)

M: Contenido de humedad de la superficie del material (%)

S: Velocidad promedio vehículo (MPH)

P: Número de días de lluvia mayor a 0.254 mm

sL: Carga de finos en la carretera pavimentada (g/m2)

N: Número de días del periodo (365)

1 lb/VMT = 281.9 g/VKT

Con el fin de estimar los factores de emisión anteriormente mencionados es

necesario calcular el porcentaje de humedad y el contenido de limo (finos) en

las vías. Para ello, en primer lugar se realizó un muestreo de las vías siguiendo

los procedimientos establecidos por la EPA en el Apéndice C1 del AP 42

Compilation of Air Pollutant Emission Factors.


Figura 23 Toma de Muestra Mina Calco

Una vez recolectadas las muestras de todas las vías, tanto internas como

públicas, se procedió a realizar su respectivo análisis de laboratorio, donde fue

calculado el porcentaje de humedad y el contenido de finos siguiendo los

procedimientos de la EPA en el Apéndice C2 del AP 42 Compilation of Air

Pollutant Emission Factors.

Figura 24 Cuarteo de Muestras en el Laboratorio


Figura 25 Muestras Tomadas

Figura 26 Tamices utilizados en el Muestreo

Figura 27 Ro-Tap Utilizado en el Muestreo


4.2.5.3 Resultados de las Emisiones de Fuentes Área

En la Tabla 8 se consignan los factores de emisión para material particulado en

cada una de las minas, por tipo de operación.

Tabla 8 Valores de los Factores de Emisión de Material Particulado por

Actividad Minera

FACTORES DE EMISIÓN Unidades Factor

calculado PST

Factor calculado

PM10

Factor calculado

PM2.5

Perforación kg/perforación 0.590 0.5900 0.5900

Voladura

Mina Procecal kg/voladura 0.167 0.0867 0.0050

Mina Argos kg/voladura 11.158 5.8022 0.3347

Mina Calina kg/voladura 0.285 0.1483 0.0086

Mina Calco kg/voladura 4.579 2.3812 0.1374

Mina Asomardant Frente 1 kg/voladura 0.159 0.0825 0.0048

Mina Asomardant Frente 2 kg/voladura 0.159 0.0825 0.0048

Mina Sumicol kg/voladura 21.267 11.0587 0.6380

Mina Calblomar Frente 1 kg/voladura 0.002 0.0011 0.0001

Mina Calblomar Frente 2 kg/voladura 0.007 0.0034 0.0002

Carga de estéril

Carga con pala mecánica kg/ton 0.018 0.0180 0.0180

Factores de emisión para vías internas

Tráfico en vías sin pavimentar

Mina Procecal kg/VKT* 0.554 0.1868 0.0187

Mina Argos kg/VKT* 0.073 0.0188 0.0019

Mina Calina kg/VKT* 0.389 0.1173 0.0117

Mina Calco kg/VKT* 0.349 0.1031 0.0103

Mina Asomardant Frente 1 kg/VKT* 0.372 0.1114 0.0111

Mina Asomardant Frente 2 kg/VKT* 0.376 0.1130 0.0113

Mina Sumicol kg/VKT* 0.455 0.1443 0.0144

Mina Calblomar Frente 1 kg/VKT* 0.441 0.1353 0.0135

Mina Calblomar Frente 2 kg/VKT* 0.401 0.1228 0.0123

Factores de emisión para vías públicas

Tráfico en vías sin pavimentar

Carretera La Danta kg/VKT* 0.188 0.0376 0.0037

Tráfico en vía pavimentada

Carretera Medellín-Bogotá kg/VKT* 0.002 0.0003 0.0001


*VKT: Kilómetros recorridos por un vehículo

En la Tabla 9 se muestran los resultados totales de las emisiones calculadas

utilizando los factores de emisión de la EPA, en cada proceso para cada una de

las minas.

Tabla 9 Valores de Emisión Total en Minas Procesadoras de Caliza de Material

Particulado

Mina

Emisión

PST

(kg/h)

Emisión

PM10

(kg/h)

Emisión

PM2.5

(kg/h)

Procecal 5.31E-01 5.02E-01 4.88E-01

Argos 3.79E+00 3.76E+00 3.74E+00

Calina 1.37E+00 1.30E+00 1.27E+00

Calco 1.00E+00 9.31E-01 8.87E-01

Asomardant Frente 1 1.33E+00 1.28E+00 1.26E+00

Asomardant Frente 2 1.10E+00 1.09E+00 1.09E+00

Sumicol 1.67E+00 1.57E+00 1.49E+00

Calblomar Frente 1 4.92E-02 4.55E-02 4.40E-02

Calblomar Frente 2 4.01E-02 3.80E-02 3.71E-02

Carretera La Danta 1.62E-01 6.07E-02 3.78E-02

Carretera MED-BOG 4.28E-01 4.26E-01 4.25E-01

4.2.6 Inventario de Fuentes Móviles

En este inventario de fuentes móviles se considerarán los vehículos que

operan en vías públicas. Las emisiones vehiculares se presentan en las

siguientes formas:

-Por el tubo de escape del motor del vehículo,

-Por las evaporaciones de combustible (fuente de hidrocarburos), y

-Por el desgaste de los frenos y los neumáticos (fuente de material

particulado).

La siguiente información se basa en el documento “Air Quality Management:

The framework - the inventory – estimating emissions from mobile sources”

escrito por James Lents y otros, del International Sustainable Systems

Research Center (ISSRC).


Las fuentes móviles están identificadas como el flujo vehicular que transita por

la carretera Medellín – Bogotá entre los sitios: Rioclaro y Doradal cerca de 41

kilómetros donde circulan tracto mulas, motos y vehículos livianos y la

carretera de ingreso al corregimiento de la Danta con cerca de 16.2 kilómetros

en vía sin pavimentar y con un elevado transito de camiones puesto que en

este corregimiento se encuentran localizadas la mayoría de minas de

explotación de piedra caliza. Para su estimación se utiliza el modelo Eggleston

en el cual se fundamente en la Ecuación 2

E = N * L *FE (EC 2.)

En donde

N: Numero de vehículos

L: Longitud recorrida por vehículo

FE: Factor de emisión

Las emisiones vehiculares pueden ser estimadas multiplicando un factor de

emisión que reúna los aspectos para cada tecnología de vehículo, por la

distancia recorrida por el mismo. El factor de emisión vehicular es una relación

entre una cantidad emitida de determinado contaminante por longitud,

usualmente expresada en gramos por kilómetro (g/km).

La información de la flota vehicular (distribución de uso de combustibles,

tecnología del motor, tamaño y edad del vehículo, sistemas de control y

patrones de manejo) y la operación del automóvil (velocidad de manejo,

aceleración, frenado y frecuencia de encendido), son componentes claves para

la estimación de las emisiones de las fuentes móviles, esta información se

tomó del inventario de fuentes móviles y eólicas del estudio de dispersión de

contaminantes en el Valle de San Nicolas jurisdicción de la corporación

autónoma regional de Rionegro-NARE



En la Tabla 10 se resumen los datos suministrados por la empresa DAVIMED

S.A en el peaje de Santuario para el día lunes 14 de mayo de 2012 y el

domingo 13 del mismo mes y año.

Tabla 10 Número de Vehículos que Transitan por el Corredor Industrial MED -

BOG.

N° Vehículos

Día de Semana

N° Vehículos

Día Festivo

Autos 919 1147

Buses 259 307

Camiones 1538 822

Motos 941 1220

Para la carretera de ingreso al corregimiento de la Danta se realizó un aforo

de cuatro horas el día martes 24 de julio de 2012 y se asume el mismo flujo

vehicular para un día festivo. Este aforo se muestra en la Tabla 11.

Tabla 11 Número de Vehículos que Transitan por la Carretera La Danta

N° Vehículos

Día de Semana

Autos 144

Buses 0

Camiones 168

Motos 264

En la Figura 28 se muestra la distribución de la flota vehicular horaria en el

peaje de Santuario en un día festivo, donde se observa en la mañana un

mayor flujo de camiones y en las horas de la tarde un incremento en los

vehículos, el tránsito de camiones permanece estable en el transcurso del día.


Figura 28. Distribución Flota Vehicular Peaje Santuario (Día festivo)

En la Figura 29 se muestra la distribución de la flota vehicular horaria en el

peaje de Santuario en un día de semana, donde se observa mayor número de

camiones presentándose un pico a las seis de la mañana y de cinco a seis de

la tarde; los automóviles se incrementan a las seis de mañana, permanecen

casi que constates a lo largo del día y disminuyen a las cinco de la tarde; el

numero de buses permanece casi que estable a lo largo del día.

Figura 29. Distribución Flota Vehicular Diaria Peaje Santuario (día semana)

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,0

0

12,0

0

14,0

0

16,0

0

18,0

0

20,0

0

22,0

0

No

. de

ve

híc

ulo

s

Hora

Automoviles

Buses

Camiones

Total

0

50

100

150

200

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,

00

12,0

0

14,0

0

16,

00

18,

00

20,

00

22,

00

No

. de

veh

ícu

los

Hora

Automoviles

Buses

Camiones

Total


En las Figuras 30 y 31 se observa el porcentaje de participación de la flota

vehicular a la altura del peaje de Santuario para el corredor industrial Medellín

– Bogotá, el mayor porcentaje de participación en el día de semana está dado

por los camiones (42%) seguido de las motos (26%) y los autos (25%); en el

día festivo la mayor participación es de las motos con un 35%, seguido de los

autos con un 33% y los camiones con un 23%.

Figura 30 Participación por Categoría Flota Vehicular (día semana)

Figura 31 Participación por Categoría Flota Vehicular (día festivo)

25%

7%

42%

26%

% PARTICIPACIÓN POR CATEGORIA (día semana)

Autos

Buses

Camiones

Motos

33%

9% 23%

35%

% PARTICIPACIÓN POR CATEGORIA (día festivo)

Autos

Buses

Camiones

Motos


4.2.6.2 Factores de Emisión Usados para la Estimación de

Emisiones

Los factores de emisión que se utilizaron, corresponden a los determinados en

el estudio realizado por GSSR (Global Sustainable Systems Ressearch), a

través del modelo IVE (International Vehicle Emission), con las características

del combustible diesel cuyo contenido de azufre corresponde a 2000ppm y la

gasolina contiene una concentración de azufre de 1000ppm.

En la Tabla 12, se aprecian los factores de emisión utilizados en la simulación

base del año 2009, que corresponde a la operación del parque vehicular diesel

con un combustible de 2000ppm de azufre y los vehículos gasolineros utilizan

un combustible con 1000ppm de azufre. Es importante resaltar que las

emisiones estimadas corresponden a emisiones en caliente, es decir cuando el

vehículo ha alcanzado la temperatura de operación del mismo, por lo tanto no

se tienen en cuenta las emisiones en frío.

Grupo de Investigaciones Ambientales – Convenio 068 de 2012

46

Tabla 12 Factores de Emisión Vehicular Modelo IVE

C O C O2 NOx C OVs PM10 S02 C H4 O-NMET ALC

C IC LOA

LC ALQUE ALQUI ALD C ETONA ARO

PAH Y

POP

1.5L<Autos<3.0L 34.22141 261.95924 2.15386 4.29794 0.02071 0.10491 0.85959 1.61285 0.63945 0.02696 0.51515 0.12579 0.10183 0.01348 1.25793 0.00449

C amionetas 2.06399 291.17472 1.41814 1.30438 0.20155 0.29377 0.00000 0.48948 0.19407 0.00818 0.15634 0.03818 0.03091 0.00409 0.38177 0.00136

Buses 12.24000 815.96907 20.02414 2.35719 1.51313 0.83335 0.00000 1.56906 0.02879 0.00900 0.16194 0.01799 0.29330 0.02159 0.23572 0.01979

C amiones 12.24000 815.96907 20.02414 2.35719 1.51563 0.83335 0.00000 1.40735 0.18927 0.00929 0.16140 0.01742 0.29378 0.02206 0.23572 0.02090

Motos 19.09333 44.21250 0.06667 10.46667 0.37063 0.02218 2.09333 3.64808 1.83310 0.06577 1.25638 0.30695 0.24880 0.03241 3.06279 0.01239

1.5L<Autos<3.0L 34.22141 261.95924 2.15386 4.29794 0.02071 0.10491 0.85959 1.52124 0.72952 0.02639 0.51651 0.12630 0.10179 0.01320 1.25733 0.00566

C amionetas 2.06399 291.17472 1.41814 1.30438 0.20155 0.29377 0.00000 0.46168 0.22140 0.00801 0.15675 0.03833 0.03089 0.00400 0.38159 0.00172

Buses 12.24000 815.96907 20.02414 2.35719 1.51313 0.83335 0.00000 1.56906 0.02879 0.00900 0.16194 0.01799 0.29330 0.02159 0.23572 0.01979

C amiones 12.24000 815.96907 20.02414 2.35719 1.51563 0.83335 0.00000 1.40735 0.18927 0.00929 0.16140 0.01742 0.29378 0.02206 0.23572 0.02090

Motos 19.09333 44.21250 0.06667 10.46667 0.37063 0.02218 2.09333 3.64808 1.83310 0.06577 1.25638 0.30695 0.24880 0.03241 3.06279 0.01239

1.5L<Autos<3.0L 34.22141 177.44111 1.88724 4.29794 0.02071 0.07682 0.85959 1.52037 0.73084 0.02651 0.51499 0.12686 0.10224 0.01325 1.25719 0.00568

C amionetas 0.85483 295.49205 1.13130 0.53526 0.20155 0.29618 0.00000 0.18935 0.09102 0.00330 0.06414 0.01580 0.01273 0.00165 0.15657 0.00071

Buses 2.18383 808.44108 18.54939 0.46416 1.21313 0.81007 0.00000 0.30897 0.00567 0.00177 0.03189 0.00354 0.05775 0.00425 0.04642 0.00390

C amiones 2.18383 808.44108 18.54939 0.46416 1.21563 0.81007 0.00000 0.27712 0.03727 0.00183 0.03178 0.00343 0.05785 0.00434 0.04642 0.00412

Motos 12.96144 58.17194 0.04762 9.25897 0.21063 0.02596 1.85179 3.22715 1.62159 0.05818 1.11141 0.27153 0.22009 0.02867 2.70939 0.01096

1.5L<Autos<3.0L 11.70928 222.13620 0.81435 0.51056 0.02071 0.07952 0.09725 0.18307 0.08434 0.00310 0.06121 0.01495 0.01213 0.00169 0.14950 0.00056

C amionetas 0.68386 266.18322 0.90504 0.42821 0.20155 0.26667 0.00000 0.15354 0.07074 0.00260 0.05134 0.01254 0.01017 0.00142 0.12539 0.00047

Buses 2.18383 808.56259 5.74423 0.42550 1.21313 0.81019 0.00000 0.28323 0.00520 0.00162 0.02923 0.00325 0.05294 0.00390 0.04255 0.00357

C amiones 2.18383 808.56259 5.74423 0.42550 1.21563 0.81019 0.00000 0.25404 0.03417 0.00168 0.02914 0.00314 0.05303 0.00398 0.04255 0.00377

Motos 6.82954 84.58540 0.04762 4.02564 0.11063 0.02973 0.80513 1.40311 0.70504 0.02530 0.48322 0.11806 0.09569 0.01247 1.17799 0.00477

1980 < Año < 2000

2000 <Año < 2005

Año > 2005

MODELO VEHÍC ULO C ATEGORÍA VEHÍC ULO

FAC TOR DE EMISIÓN VEHIC ULAR EN C ALIENTE (g/km recorr ido)

C ONTAMINANTES C RITERIO ESPEC IAC ION C OV`s

Año < 1980


4.2.6.3 Resultados de las Emisiones de Fuentes Móviles

Para incluir estas fuentes dentro del modelo de dispersión se deben tomar

como una fuente de área por lo tanto es necesario tener en cuenta la longitud

de la vía por el ancho de la misma. La longitud del tramo del corredor

industrial de la vía Medellín - Bogotá es de 41 km y el ancho de 12 m; el

resultado de las emisiones de material particulado menor a 10 micras (PM10)

se muestra en la Tabla 13.

Tabla 13 Emisiones Material Particulado PM10 Tramo Corredor Industrial MED-

BOG

Emisiones PM10

(g/s) Área Total

(m2) Emisiones PM10

(g/s*m2)

0.1181 492000 2.4E-7

En la Tabla 14 se muestran los resultados de las emisiones de material

particulado menor a 10 micras (PM10) de la carretera a la Danta cuya longitud

es de 16.2 km y el ancho de 6 m.

Tabla 14 Emisiones Material Particulado PM10 Tramo Carretera La Danta

Emisiones PM10

(g/s)

Área Total

(m2)

Emisiones PM10

(g/s*m2)

0.0098 97200 1E-7

La base de datos usada para los cálculos de las emisiones, se muestra en el

Anexo 1, (formato digital), como EMMED-DOG y EMLADANTA, en la cual

aparecen los datos de las emisiones vehiculares.

En la Tabla 15 se observan el resumen de las emisiones en las diferentes

fuentes analizadas

Tabla 15 Resumen de Emisiones Totales

MP

(kg/h)

PST

(kg/h)

PM10

(kg/h)

PM2.5

(kg/h)

Fuentes Fijas 170.39

Fuentes de Área

11.5 11 10.8

Fuentes Móviles

0.46

TOTAL 170.39 11.5 11.46 10.8


4.3 CALIDAD DEL AIRE

La Corporación Autónoma CORNARE no dispone de equipos para el

seguimiento a la calidad del aire en la zona, por lo que se recurrió a

mediciones realizadas por las empresas y además se ejecutó una campaña de

monitoreo en el que se emplearon dos equipos estandarizados por la agencia

de Protección Ambiental de los Estados Unidos de América (U.S.E.P.A) para el

monitoreo del contaminante material particulado menor a 10 micras (PM10)

(Figura 32). Éstos fueron ubicados en las plantas Calpra (coordenadas:

5°48´23” N y 74°50´11” W) y Domical (coordenadas: 5°53´11” N y

74°49´01” W) ver Figura 33.

Figura 32. Medidores de PM10 Calpra y Domical


Figura 33. Ubicación de las Estaciones de Monitoreo de Calidad del Aire.

Punto de Monitoreo PM10


En las Tablas 16 y 17 se resumen los resultados del monitoreo de material

particulado.

Tabla 16 Reporte de Datos PM10 Registrados en la Estación Localizada en la

Empresa Calpra.

Fecha

Concentración PM10

(g/m3)

23-24/07/2012 37.92

24-25/07/2012 34.44

25-26/07/2012 36.47

26-27/07/2012 59.17

27-28/07/2012 58.76

Promedio Aritmético 45.35 Nota: μg/m3: se presentan a las condiciones de referencia de 298,15 ° K y 101,325 KPa (25 ° C y 760 mm

Hg)

Tabla 17. Reporte de Datos PM10 Registrados en la Estación Localizada en la

Empresa Domical.

Fecha Concentración

(g/m3)

23-24/07/2012 95.50

24-25/07/2012 124.73

25-26/07/2012 81.55

26-27/07/2012 89.42

27-28/07/2012 67.93

Promedio Aritmético 91.82 Nota: μg/m3: se presentan a las condiciones de referencia de 298,15 ° K y 101,325 KPa (25 ° C y 760 mm

Hg)

Estos datos son comparados con los que establece la norma de calidad del aire

para todo el territoritorio nacional, Resolución número 610 de 2010 del

Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible. Artículo 4 niveles máximos

permisibles para contaminantes criterio.

Comparando los resultados obtenidos en las Tablas 16 y 17 con la norma y

según la resolución 610 de abril de 2010, para la norma local diaria dentro del

periodo comprendido entre el 23- 27 de Julio de 2012 solo un día de monitoreo

en la estación de Domical sobrepasa la Norma local diaria. Para la norma anual

solo la estación de Calpra cumple con la misma ya que la estación de Domical se

encuentra por encima del límite establecido.


Los altos valores reportados para la estación ubicada en la empresa Domical se

deben posiblemente a que ésta se encuentra en las cercanías a la carretera sin

pavimentar de ingreso al corregimiento de la Danta, a una planta de trituración

y molienda y una mina de piedra caliza ilegales. Además, durante el período de

monitoreo, en Domical se estaban llevando a cabo obras de ampliación y

mejoramiento de la planta física, lo cual, teniendo en cuenta la ubicación de la

estación y el comportamiento del viento en la zona, explicaría las altas

concentraciones de material particulado.

Por otra parte al comparar los resultados con los valores estipulados en la Tabla

2 (niveles de prevención, alerta y emergencia), las concentraciones obtenidas

no sobrepasaron los límites establecidos por la norma para los niveles de

prevención y alerta.

También se recolectó información de calidad del aire en la planta cementera

Argos RioClaro, para encontrar un intervalo de relación (PM10/PST). Los puntos

de monitoreo utilizados por la empresa ada & co ltda quienes elaboraron el

informe se observan en la Figura 34.

Figura 34 Plano de Localización de los Puntos de Medición de Calidad del Aire


En la Tabla 18 se resumen los resultados obtenidos en el monitoreo.

Tabla 18 Resumen Resultados PM10 – PST Argos Rioclaro

Punto 1 Punto 2

PM10 PST PM10 PST

Promedio Geométrico (g /m3) 26.6 32.4 43.7 67.5

Relación PM10/PST 0.82 0.65

Dicho informe presenta el siguiente análisis de resultados

La calidad de aire en la zona de influencia en donde se localizaron los

puntos de medición, bajo las condiciones presentadas durante las

mediciones, cumple con los límites máximos permitidos por la Resolución 601 de 2006, modificada parcialmente por la Resolución 610

de 2010, en cuanto a la Tabla 1 del Artículo 4, donde se restringe aún

más el nivel máximo permisible de PM10 y se adiciona el nivel máximo permisible para PM2.5.

Las concentraciones de PM10 y PST en el punto 2 (43.7 μg/m3 y 67.5

μg/m3, respectivamente) se encuentran por encima de las

concentraciones del punto 1 en un 100% más o menos, sin superar los

límites máximos permisibles, probablemente debido a la influencia de las emisiones que se generan en la Autopista Medellín-Bogotá a causa

del flujo vehicular constante y el material particulado depositado en la

misma.

Con este intervalo de la relación (PM10/PST) entre (0.65 – 0.82) y las

concentraciones entregadas por el modelo en los diferentes escenarios se

pretende mostrar el intervalo de aporte de PM10 en los diferentes escenarios.


4.4 METEOROLOGÍA PARA EL PRONÓSTICO DE LA DISPERSIÓN DE

CONTAMINANTES

Los datos meteorológicos son archivos planos obtenidos de información

reportada por la NOAA (Nacional Oceanic and Atmospheric Administration) que

publica los datos meteorológicos de todo el mundo obtenidos a partir de un

modelo global. Estos datos fueron usados debido a que no se encontraron

estaciones aledañas.

Los archivos planos son convertidos a binarios para ser ingresados de forma

correcta al modelo de dispersión AERMOD. Los datos extractados

corresponden al periodo comprendido entre el 1 de enero al 31 de diciembre

de 2011. Las variables principales usadas para el estudio de dispersión se

discuten en los siguientes apartados.

4.4.1 Comportamiento del Viento

El conocimiento de la dirección del viento es fundamental para la modelización

de la contaminación atmosférica en una región, ya que contribuye a

determinar la orientación geográfica y la extensión de las áreas influenciadas

por una o varias fuentes de emisión aledañas. A partir de los datos

meteorológicos obtenidos de la NOAA (Nacional Oceanic and Atmospheric

Administration) se construye en el modelo AERMOD tres rosas de vientos para

esta zona debido a su topografía irregular y lo amplio del dominio de estudio

para que en el momento de realizar los análisis de las direcciones en las que

se mueven los contaminantes en los diferentes escenarios tener un menor

margen de error.

En la Tabla 19 se presentan los datos correspondientes al comportamiento del

viento en la zona de influencia de la planta cementera Argos planta Rioclaro

con coordenadas lat 5°52'12.00"N, lon 74°50'60.00"O. Es evidente que el

viento viene predominantemente del Este con velocidades menores a 5.14 m/s

y una frecuencia del 23.5%. También se observa que hubo corrientes

marcadas desde el Suroeste con velocidades menores de 1.54 m/s y una

frecuencia del 21%. Es importante anotar que durante un 4.6% del tiempo, la

atmósfera presentó una categoría de calma, y un 82.8% la velocidad del

viento es muy baja menor a 1.54 m/s. Estos resultados se aprecian también

en la Figura 35, que muestra la rosa de los vientos para la zona en cuestión.


Tabla 19. Frecuencia de Ocurrencia de Viento en Cementera Argos

Dir \ Spd <= 1.54 <= 3.09 <= 5.14 <= 8.23 <= 10.80 > 10.80 Total

0,0 1,95 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,95

45,0 6,20 0,62 0,07 0,00 0,00 0,00 6,88

90,0 16,03 6,27 1,23 0,00 0,00 0,00 23,53

135,0 11,51 3,22 0,72 0,00 0,00 0,00 15,45

180,0 7,95 0,07 0,00 0,00 0,00 0,00 8,01

225,0 21,13 0,10 0,00 0,00 0,00 0,00 21,24

270,0 14,56 0,21 0,03 0,00 0,00 0,00 14,80

315,0 3,49 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 3,53

Total 82,82 10,51 2,06 0,00 0,00 0,00 95,39

Calmas 4,61

Total 100,00

Figura 35. Comportamiento de las Corrientes de Viento en la Zona de

Influencia de la Emisión de Contaminantes Provenientes de la Cementera

Argos Planta Rioclaro.



viento en la zona de influencia de la empresa Calco con coordenadas lat

5°55'12.00"N, lon 74°47'60.00"O. En este punto también la predominancia

del viento es que viene del Este y el Suroeste con una frecuencia del 22.9% y

21.5% respectivamente con velocidad menor a 5.14 m/s. La categoría de

calmas se presentó en 5.1% del tiempo y las velocidades menores a 1.54m/s

ocurren la mayor parte del tiempo (85.5%). Estos resultados se aprecian

también en la Figura 36, que muestra la rosa de los vientos para el punto

Calco.

Tabla 20. Frecuencia de Ocurrencia del Viento Empresa Calco.

Dir \ Spd <= 1.54 <= 3.09 <= 5.14 <= 8.23 <= 10.80 > 10.80 Total

0,0 1,88 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 1,92

45,0 7,74 0,92 0,14 0,00 0,00 0,00 8,80

90,0 17,02 5,00 0,86 0,00 0,00 0,00 22,88

135,0 12,06 1,68 0,51 0,00 0,00 0,00 14,25

180,0 8,32 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 8,36

225,0 21,51 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 21,54

270,0 13,05 0,14 0,00 0,00 0,00 0,00 13,19

315,0 3,97 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 4,01

Total 85,56 7,88 1,51 0,00 0,00 0,00 94,94

Calms 5,06

Total 100,00


Influencia de la Emisión de Contaminantes Provenientes de la Empresa Calco.



viento en la zona de influencia de la empresa Calpra con coordenadas lat

5°48'36.00"N, lon 74°50'24.00"O. Se sigue presentando el mismo

comportamiento de las graficas anteriores con predominio de vientos del este

con velocidades menores a 5.14 m/s la mayor parte del tiempo. En la Figura

37 se puede observar dicho comportamiento.

Tabla 21. Resultados AERMOD Empresa Calpra.

Dir \ Spd <= 1.54 <= 3.09 <= 5.14 <= 8.23 <= 10.80 > 10.80 Total

0,0 1,95 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 1,95

45,0 6,37 0,62 0,07 0,00 0,00 0,00 7,06

90,0 16,13 5,14 1,06 0,00 0,00 0,00 22,33

135,0 11,68 3,84 0,82 0,00 0,00 0,00 16,34

180,0 8,63 0,10 0,00 0,00 0,00 0,00 8,73

225,0 22,37 0,10 0,00 0,00 0,00 0,00 22,47

270,0 12,33 0,27 0,00 0,00 0,00 0,00 12,60

315,0 3,80 0,03 0,00 0,00 0,00 0,00 3,84

Total 83,26 10,10 1,95 0,00 0,00 0,00 95,32

Calms 4,68

Total 100,00


Influencia de la Emisión de Contaminantes Provenientes de la Empresa Calpra.


Debido a que la zona de estudio presenta variaciones considerables en cuanto

a topografía, se escogieron tres puntos que por su ubicación reflejarían las

diferencias en el comportamiento del viento. Sin embargo, las tres rosas de

viento presentadas en las Figuras 35,36 y 37 resultaron similares a causa de

que los datos utilizados provienen de un modelo global, el cual establece un

volumen de control que es el mismo para las tres ubicaciones debido a su

cercanía. Por lo tanto, para corroborar los datos se instaló una estación

meteorológica en la empresa Calpra con coordenadas lat 5°48'22.6"N, lon

74°50'10"O entre las fechas 2012-06-08 a 2012-07-28 donde se observa (Ver

Figura 39) un predominio de los vientos del Este similar a lo observado en las

graficas de la NOOA, también se recolectó información del comportamiento de

las corrientes de los vientos de la planta cementera Argos Ríoclaro entre las

fechas 2012-03-25 a 2012-04-18 donde, como menciona el informe, el

comportamiento de los vientos indica que la dispersión de partículas se

presenta en prácticamente todas las direcciones, con predominancia de

vientos del Oeste y Sureste esta última similar a lo observado en las gráficas

de la NOOA.

Figura 38 Estación Meteorológica Calpra


Figura 39 Comportamiento de las Corrientes de Viento Planta Calpra

Figura 40 Comportamiento de las Corrientes de Viento Planta Argos Rioclaro


4.4.2 Estabilidad Atmosférica

El término estabilidad indica la afinidad de la atmósfera para diluir o dispersar

los contaminantes que son liberados al aire. Según las condiciones de

radiación solar, velocidad del viento y si es de día o de noche, se pueden

presentar diferentes condiciones de dispersión.

La combinación de los movimientos verticales y horizontales del aire influye en

el comportamiento de las plumas (descarga de las chimeneas) de fuentes

puntuales tal como se describe a continuación.

La pluma en espiral de la Figura 41, se produce en condiciones muy inestables

debido a la turbulencia causada por el acelerado giro del aire. Mientras las

condiciones inestables generalmente son favorables para la dispersión de los

contaminantes, algunas veces se pueden producir altas concentraciones

momentáneas en el nivel del suelo si los espirales de la pluma se mueven

hacia la superficie.

Figura 41. Inestabilidad Atmosférica

La pluma de abanico de la Figura 42, se produce en condiciones estables. El

gradiente de inversión inhibe el movimiento vertical sin impedir el horizontal y

la pluma se puede extender por varios kilómetros a sotavento de la fuente.

Las plumas de abanico ocurren con frecuencia en las primeras horas de la

mañana durante una inversión por radiación.


Figura 42. Estabilidad Atmosférica

La pluma de cono presentada en la Figura 43, es característica de las

condiciones neutrales o ligeramente estables. Este tipo de plumas tiene mayor

probabilidad de producirse en días nubosos o soleados, entre la interrupción

de una inversión por radiación y el desarrollo de condiciones diurnas

inestables.

Es importante tener en cuenta un problema sobre la dispersión de los

contaminantes y es la presencia de una capa de inversión, que actúa como

una barrera para la mezcla vertical. Durante una inversión, la altura de una

chimenea en relación con la de una capa de inversión muchas veces puede

influir en la concentración de los contaminantes en el nivel del suelo.

Figura 43. Estabilidad Atmosférica Suave o Condición Neutra

Cuando las condiciones son inestables sobre una inversión (Figura 44), la

descarga de una pluma sobre ésta, da lugar a una dispersión efectiva sin

concentraciones notorias en el nivel del suelo alrededor de la fuente. Esta

condición se conoce como flotación.


Figura 44. Dispersión con Inversión Térmica (flotación)

Si la pluma se libera justo debajo de una capa de inversión, es probable que

se desarrolle una grave situación de contaminación del aire. Ya que el suelo se

calienta durante la mañana, el aire que se encuentra debajo de la mencionada

capa se vuelve inestable. Cuando la inestabilidad alcanza el nivel de la pluma

atrapada bajo la capa de inversión, los contaminantes se pueden transportar

rápidamente hacia abajo hasta llegar al suelo (Figura 45). Este fenómeno se

conoce como fumigación. Las concentraciones de contaminantes en el nivel del

suelo pueden ser muy altas cuando se produce la fumigación. Esta se puede

prevenir si las chimeneas son suficientemente altas.

Figura 45. Dispersión con Inversión Térmica (fumigación)

Las condiciones de estabilidad atmosférica en las simulaciones, son generadas

por el mismo modelo, según las condiciones meteorológicas definidas por los

datos obtenidos. Los datos de estabilidad son generados por el modelo

AERMET a partir de los datos de la radiación solar, dirección y velocidad del

viento, temperatura, nubosidad y las características superficiales de la zona de


estudio. Los resultados se visualizan en las Figuras 46 y 47 en la que se

registra una atmósfera estable durante el 55% del tiempo, condición que se

presenta durante la noche y al amanecer. Las condiciones de inestabilidad

ocurren durante el día cuando la radiación solar activa el movimiento de las

masas de aire. De esta forma el porcentaje de inestabilidad es de 45%, esta

misma estabilidad se presenta en los tres puntos seleccionados.

Figura 46. Frecuencia de la Estabilidad Atmosférica

Estable 55%

Inestable 45%

FRECUENCIA DE LA ESTABILIDAD ATMOSFÉRICA


Figura 47. Variación Horaria de la Estabilidad Atmosférica

4.4.3 Altura de Mezcla

La altura de mezcla establece el volumen de control disponible para la

dispersión de los contaminantes liberados al aire, indicando el máximo límite

vertical de la capa baja de la atmósfera, hasta la cual los fenómenos de

dilución gaseosa merecen importancia. El valor de la altura de mezcla depende

de las condiciones de turbulencia mecánica y convectiva que presenta la

atmósfera a determinada hora del día; por lo tanto, este parámetro depende

fuertemente de la velocidad de fricción del viento determinado por las

características topográficas del terreno.

De acuerdo a los resultados del modelo AERMET se muestra en la Figura 48 la

variación horaria de la altura de mezcla para el periodo de monitoreo. Allí se

observa que la altura de mezcla comienza a variar desde 100 metros hasta

llegar a un máximo de 780 metros. Dicha variación ocurre en el transcurso de

las 7 a.m. y las 7 p.m y la máxima altura se presenta a la 1 de la tarde, este

mismo comportamiento se presenta en los tres puntos analizados.

0

100

200

300

400

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

Nu

me

ro d

e d

ato

s

Hora

Variación Horaria de la Estabilidad Atmosférica

Inestable

Estable


Figura 48. Altura de Mezcla

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 5 10 15 20 25

Alt

ura

de

me

zcla

Hora


5 APLICACIÓN DEL MODELO DE DISPERSIÓN AERMOD

En esta etapa se alimenta el modelo de dispersión con los datos

meteorológicos, los datos de las emisiones atmosféricas de las Tablas 5, 9, 13

y 14 y la información topográfica.

5.1 RESULTADOS DE LA DISPERSIÓN

5.1.1 Escenarios

Los escenarios modelizados se escogen de acuerdo con los datos que se

quieren obtener para proyectar las medidas de control de emisiones; por lo

tanto esta herramienta sirve para conocer el aporte de cada una de las fuentes

y su impacto en la calidad del aire. En este estudio se dividió el dominio

general en zonas topográficas y procesos para obtener con mejor detalle la

dispersión y el área de influencia tal como se muestra en la Figura 49, por lo

que se realizan los siguientes escenarios:

Escenario 1: Dominio General

Escenario 2: Dominio Norte Hornos

Escenario 3: Dominio Norte

Escenario 4: Dominio Central

Escenario 5: Dominio Oeste

Escenario 6: Dominio Sur


Figura 49 Distribución de Dominio General en los Diferentes Escenarios


5.1.1.1 Escenario 1: Dominio General

Para este escenario se toma el dominio general definido anteriormente en el

cual se incluyen todas las fuentes: fijas, de área y móviles encontradas en la

zona bajo estudio (Figura 50). Las condiciones de control de formulación del

modelo de dispersión incluyen: meteorología definida por los parámetros antes

descritos para el año 2011 en resolución horaria; la zona se considera rural, el

contaminante seleccionado es el material particulado total, debido a que

algunas de las emisiones son medidas en este. Para la comparación con la

norma nacional de PM10 se usa la relación PM10/PST calculada en el ítem 4.3 a

partir de los datos de las mediciones en campo. El modelo se ejecuta

obteniendo los resultados de la Tabla 22 en donde se muestran las

concentraciones máximas encontradas luego de la modelización para PST y

además se calcula el intervalo de aporte de las concentraciones máximas de

PM10.

Tabla 22 Concentraciones máximas anual PST – PM10, Escenario 1

Coordenada

X

Coordenada

Y

Concentración

máxima anual

de PST

(µg/m3)

Intervalo

Relación

PM10/PST

Intervalo

Concentración

máxima anual

de PM10

(µg/m3)

915017.2 11398.54.0 290 (0.65-0.82) (187.7-238.1)

Los valores encontrados para las concentraciones de PST y el intervalo de

concentración de PM10 sobrepasan la norma anual colombiana de calidad del

aire.


Figura 50 Dominio General AERMOD Escenario 1


En la Figura 51 se observa el mapa de dispersión anual para las partículas

suspendidas totales, resultado de la ejecución del modelo matemático. En éste

se observa que las emisiones de la planta cementera Argos Rioclaro no deja

ver el aporte de las demás fuentes y en la Figura 52 haciendo un zoom a

dichas isopletas se observa que algunas sobrepasan la norma anual

Colombiana de calidad del aire de 100 µg/m3. Esta figura también muestra un

patrón de dispersión de Sur a Norte lo cual es producto de la topografía

encañonada de este lugar, la cual crea efectos de barrera que hace que el

contaminante sea devuelto al lugar donde fue generado y un área de

influencia de estas emisiones de aproximadamente 2.7 km2 donde no se

observan asentamientos humanos que puedan estar siendo afectados por

dichas emisiones.


Figura 51 Mapa de Dispersión de Partículas (PST) Anual, Escenario 1


Figura 52 Zoom 1 Dispersión de Partículas (PST) Anual, Escenario 1

Los resultados de la simulación son comparados con las mediciones realizadas

en la planta cementera Argos Rioclaro para el año 2012 mencionados en el

ítem 4.3 de calidad del aire, obteniendo un porcentaje de variación entre el

valor medido y el simulado en los dos puntos. Para obtener el valor simulado

se toma el de la isopleta mas cercana a los puntos de muestreo mostrados en

la Figura 34; en la Tabla 23 se observa dicho porcentaje de variación donde

hay una variación mayor al 20% en los dos puntos lo que nos permite concluir

que el modelo no se encuentra ajustado, esto se debe posiblemente a que

todas las fuentes de emisión en el área de estudio no fueron simuladas.


Tabla 23 Porcentaje de Variación

MEDIDO SIMULADO % DE VARIACIÓN

Punto 1 PST

(µg/m3)

Punto 2 PST

(µg/m3)

Punto 1 PST

(µg/m3)

Punto 2 PST

(µg/m3)

Punto 1 (%)

Punto 2 (%)

32.4 67.5 43.5 43.5 34 36

5.1.1.2 Escenario 2: Dominio Norte Hornos

En este escenario solo se modelo el aporte de material particulado de los

hornos de calcinación de caliza localizados en el corredor industria de la

autopista Medellín –Bogota. En la Tabla 24 se muestran los datos de las

fuentes fijas utilizados en el modelo para esta simulación. Las condiciones de

control de formulación del modelo siguen siendo las mismas que ya fueron

descritas, para el análisis solo se delimita el dominio norte donde se observa la

dispersión del contaminante.

Tabla 24 Descripción de las Fuentes Fijas Escenario 2

Descripción Fuente Coordenada

X Coordenada

Y Emisiones

(g/s)

Altura chimenea

(m)

Temperatura gases salida

chimenea (K)

Velocidad de salida gases chimenea

(m/s)

Diámetro de la chimenea

(m)

Procecal Horno 920221.92 1146091.52 0.0356 22 488.15 10.3 0.35

Calina Horno 1 914818.07 1145742.76 0.0333 18 450.7 3.02 0.45

Calina Horno 2 914818.07 1145742.76 0.0333 18 450.7 3.02 0.45

Calco Horno 920556.36 1146265.15 0.0583 18 518.15 2.5 1.62

Los resultados de la modelización se observan en la Tabla 25 donde se tienen

el punto con la más alta concentración de material particulado y se calcula el

intervalo de concentración de PM10, que no sobrepasan los valores de la norma

anual de calidad del aire.



Coordenada

X

Coordenada

Y

Concentración

máxima anual

de PST

(µg/m3)

Intervalo

Relación

PM10/ PST

Intervalo

Concentración

máxima anual

de PM10

(µg/m3)

915017.3 1146098.3 1.14 (0.65-0.82) (0.79-0.94)

En la Figura 53 se observa que ninguna de las isopletas sobrepasa el valor de

la Norma anual colombiana de calidad del aire para PST de 100 µg/m3 y

muestra un patrón de dispersión en dirección noreste, pero donde están

localizados los hornos por su topografía irregular se presenta el mismo choque

del contaminante y su posterior caída, el área aproximada de influencia de los

contaminantes es de 31.2 km2. El punto de máxima concentración se observa

en inmediaciones de la planta de Calina, los asentamientos poblacionales que

se ven afectados por estas emisiones son los de la vereda Florida tres Ranchos

donde están localizadas las plantas de Calco y Procecal.



5.1.1.3 Escenario 3: Dominio Norte

En este escenario se modelo el aporte de material particulado de las plantas

procesadoras de caliza, las minas de piedra y el aportado por el tránsito

vehicular en tramo de la carretera Medellín - Bogotá en inmediaciones de esta

misma carretera (dominio norte). En la Tabla 26 se muestra la descripción de

los datos de fuentes fijas y en la Tabla 27 la descripción de las fuentes de área

denominadas como minas; las fuentes de área de la carretera Medellín –

Bogotá se pueden observar en el archivo digital, utilizados para esta

simulación.



X Coordenada

Y Emisiones

(g/s)

Altura chimenea

(m)

Temperatura gases salida chimenea

(K)

Velocidad de salida

gases chimenea

(m/s)

Diámetro de la

chimenea (m)

Procecal Horno 920221.92 1146091.52 0.0356 22 488.15 10.3 0.35

Calina Triturador y Molino 914824.04 1145675.86 0.0500 15 600 13.6 0.45

Calina Horno 1 914818.07 1145742.76 0.0333 18 450.7 3.02 0.45

Calina Horno 2 914818.07 1145742.76 0.0333 18 450.7 3.02 0.45

Calco Horno 920556.36 1146265.15 0.0583 18 518.15 2.5 1.62

Calco Hidratador 920551.58 1146217.54 0.0200 12.2 349.15 7.2 0.35

Sumicol Triturador 914911.93 1146139.35 0.0278 15 304.63 11.86 0.40

Sumicol Molino 914929.85 1146135.77 0.0250 20 342.8 9.32 1.00

Microminerales Triturador y Molino 918376.17 1148313.40 0.0149 13 304.5 11.86 0.35

Cales de rio Claro Triturador y Molino 916531.24 1147223.74 0.0030 3.4 600 13.6 0.41

Tabla 27 Descripción fuentes de Área Escenario 3


X Coordenada

Y Emisiones (g/s*m2)

Mina Argos 913409.31 1140260.99 0.02

Mina Calina 915223.98 1149608.62 3.36

Mina Sumicol 914181.29 1144398.79 0.48


En la Figura 54 se observa un esquema del modelo AERMOD del dominio norte

extraído del dominio general antes descrito donde están ubicadas las

diferentes fuentes.

Figura 54 Dominio Norte AERMOD Escenario 3

Los resultados de la modelización se observan en la Tabla 28 donde se tiene el

punto con la más alta concentración de material particulado y se calcula el

intervalo de concentración de PM10, dichas concentraciones junto con el

intervalo de aporte de PM10 no sobrepasan los valores de la norma anual de

calidad del aire.


Coordenada

X

Coordenada

Y

Concentración

máxima anual

de PST

(µg/m3)

Intervalo

Relación

PM10/PST

Intervalo

Concentración

máxima anual

de PM10

(µg/m3)

915265.7 1149603.0 18.1 (0.65-0.82) (11.72-14.86)


En la Figura 55 se observa el incremento en las emisiones con respecto al

escenario 2, en esta simulación ya no se ve el aporte de las fuentes puntuales

por ser más relevantes las emisiones de las minas Calina, Sumicol y Argos

simuladas en este escenario.

Haciendo un zoom a la dispersión de partículas se observa que el punto de

máxima concentración se encuentra en cercanías de la mina de Calina (Figura

56) con un área de influencia de 0.25 km2 pero sus valores no sobrepasan la

norma anual de calidad del aire, también se realiza un zoom a las emisiones

cercanas a la mina de Sumicol (Figura 57) con área de influencia aproximada

de 0.48 km2 y la mina de Argos (Figura 58) con un área de influencia de 0.4

km2 donde se observa un patrón de dispersión similar en dirección oeste

siguiendo el mismo patrón variable que presentaron las rosas de vientos

obtenidas para este estudio.


5.1.1.4 Escenario 4: Dominio Central

En este escenario se modelizó el aporte de material particulado de las minas y

plantas y el aportado por las fuentes móviles que transitan por la carretera sin

pavimentar de ingreso al corregimiento de La Danta municipio de Sonsón;

corregimiento donde se encuentran localizadas la mayor cantidad de minas de

explotación de piedra caliza. La descripción de los datos utilizados en el

modelo para este escenario se muestran a continuación, la descripción de las

emisiones de las fuentes de área de la carretera de ingreso a La Danta se

pueden observar en el archivo digital.



X Coordenada

Y Emisiones

(g/s)

Altura chimenea

(m)


(K)

Velocidad de salida

gases chimenea

(m/s)

Diámetro de la

chimenea (m)

Calpra Horno 915961.75 1133901.39 0.0140 18.5 600 12 0.76

Tabla 30 Descripción fuentes de Área Escenario 4


X Coordenada

Y Emisiones (g/s*m2)

Mina Calco 915823.33 1135032.87 0.96

Mina Asomardant 1 916369.61 1136710.40 1.44

Mina Asomardant 2 916259.32 1136131.14 1.44

Mina Calblomar 915927.61 1136134.79 1.92

Mina Calblomar 915800.61 1132861.95 1.44

En la Figura 59 se extrae el dominio central del modelo AERMOD del dominio

general antes descrito.


Figura 59 Dominio Central AERMOD Escenario 4

Los resultados de la modelización se muestran en la Tabla 31, donde se tiene

el punto de más alta concentración y el intervalo de aporte de material

particulado menor a 10 micras, los cuales no superan los valores establecidos

por la norma Colombiana anual de calidad del aire.



Coordenada

X

Coordenada

Y

Concentración

máxima anual

de PST

(µg/m3)

Intervalo

Relación

PM10/PST

Intervalo

Concentración

máxima anual

de PM10

(µg/m3)

917269.2 1138594.4 60.7 (0.65-0.82) (39.30-49.83)

En la Figura 60 se observa una imagen general de todas las emisiones a lo

largo de la carretera de ingreso al corregimiento de la Danta haciendo un

zoom donde se encuentra la mayor concentración (Figura 61) se puede ver el

aporte de dichas emisiones a la población de la Danta con la isopleta de

mínima concentración, que no sobrepasa los limites de la norma anual de

calidad del aire, el área de influencia es de aproximadamente 0.86 km2. El

patrón de dispersión mostrado en el zoom realizado al inicio de esta carretera

(Figura 62) nos muestra que por el tipo de topografía encañonada las mismas

montañas hacen paredes naturales donde el contaminante choca y cae en la

dirección de la carretera con área de influencia aproximada de 0.18 km2.


5.1.1.5 Escenario 5: Dominio Oeste

En este escenario se modelizó el aporte de material particulado de la planta

cementera Argos Rioclaro las cuales predominaron el escenario 1, los datos

relacionados con las características de las fuentes se muestran en la Tabla 32.

La información de las condiciones de control del modelo siguen siendo las

mismas y en la Tabla 33 se observan los resultados, donde se tiene el punto

de máxima concentración y el intervalo de aporte modelizado de esta planta

de material particulado menor de 10 micras, los cuales sobrepasan la norma.

En la Figura 63 se observa que las emisiones muestran un patrón de

dispersión oeste-este y que algunas isopletas sobrepasan la norma anual

colombiana de calidad del aire de 100 µg/m3 pero no se ve una afectación de

alguna población cercana a la planta cementera en su área aproximada de

influencia de 2.7 km2.



X Coordenada

Y Emisiones

(g/s)

Altura chimenea

(m)


(K)

Velocidad de salida gases chimenea

(m/s)

Diámetro de la

chimenea (m)

Argos Colector Triturador 1 914500.53 1139509.26 0.0722 19.75 305 31.7 0.63

Argos Colector Triturador 2 914500.53 1139509.26 0.0722 14.73 304 32.58 0.62

Argos Colector Molino Cemento 1 914500.53 1139509.26 0.0056 29.3 374.15 8.2 0.97

Argos Venteo Molino Cemento 2 914500.53 1139509.26 0.0944 18.8 366.15 7.6 98

Argos Separador Molino Cemento 2 914500.53 1139509.26 0.0139 17.6 361.15 8.2 0.54

Argos Colector Molino Cemento 3 914500.53 1139509.26 0.0139 22.58 370.15 13.7 0.8

Argos colector venteo 4 914500.53 1139509.26 0.1889 26.04 377.15 17.4 1.04

Argos Colector Separador Molino 4 914500.53 1139509.26 0.0639 15.95 343.15 10.7 0.61

Argos Electro filtro Horno 1 914450.37 1139554.65 3.8917 59.58 419.15 18.9 2.46

Argos Electro filtro Horno 2 914450.37 1139554.65 5.0361 70.75 401.15 20.2 2.49

Argos Empacadora 1 914500.53 1139509.26 0.0028 23.17 331.15 7.5 0.49

Argos Empacadora 2 914500.53 1139509.26 0.0222 11.8 314.15 10.4 0.97

Argos Electro filtro Molino Carbon 1 914500.53 1139509.26 0.1250 28.9 343.15 21.1 0.7

Argos Enfriador Horno L1 Huriclon 914500.53 1139509.26 6.0889 19.95 596.15 12 2

Argos Enfriador Horno L2 Huriclon 914500.53 1139509.26 30.7111 22.9 551.15 19.2 2.2

Argos Caldera 914708.35 1140297.56 0.6139 36.3 423.15 8.6 2.49



Coordenada

X

Coordenada

Y

Concentración

máxima anual

de PST

(µg/m3)

Intervalo

Relación

PM10/PST

Intervalo

Concentración

máxima anual de

PM10 (µg/m3)

914907.8 1139520.6 221 (0.65-0.82) (143.08-181.44)



5.1.1.6 Escenario 6: Dominio Sur

En este escenario se muestra el aporte de material particulado de la planta

Calpra y se pretende validar los datos del medidor de PM10 instalado en dichas

instalaciones. Los datos utilizados para la caracterización de esta fuente en el

modelo AERMOD se pueden observar en la Tabla 27, las condiciones de control

se mantiene como los anteriores escenarios.

En la Tabla 34 se muestra la concentración máxima anual donde fue instalado

el receptor. En la Figura 64 se observa poca dispersión del contaminante esto

debido a su topografía quebrada y el alto porcentaje de vientos bajos o calmos

y un área de influencia aproximada de 0.18 km2.


Coordenada

X

Coordenada

Y

Concentración

máxima anual

de PST

(µg/m3)

Intervalo

Relación

PM10/PST

Intervalo

Concentración

máxima anual de

PM10 (µg/m3)

915958.82 1133882.04 42 (0.65-0.82) (27.19 – 34.48)

Comparando estos resultados con los obtenidos por las mediciones directas

realizadas por el equipo de monitoreo Tabla 16, se observa un incremento

aproximado del 32% en éstas debido posiblemente a las fuentes difusas

presentes en la planta y una mina de explotación aledaña que no fue tenida en

cuenta en el momento de realizar la modelización.


En la Tabla 35 se resume todas las emisiones de material particulado

utilizados en la modelización para todo el dominio analizado.

Tabla 35 Resumen de Emisiones de Material Particulado Total

Fuente

Emisiones

PST

(g/s)

Planta Procecal 0.0356

Planta Argos 47.0167

Planta Calina 0.1167

Planta Calpra 0.0140

Planta Calco 0.0783

Planta Sumicol 0.0528

Planta Microminerales 0.0149

Planta Cales de Rioclaro 0.0030

Mina Procecal 0.1475

Mina Argos 1.0528

Mina Calina 0.3806

Mina Calco 0.2778

Mina Asomardant 0.6750

Mina Sumicol 0.4639

Mina Calblomar 0.0248

Carretera La Danta 0.0450

Carretera MED-BOG 0.1189

Emisiones Total (g/s) 50.5181

La mina y planta Microminerales no presentaron información a tiempo para ser

tenida en cuenta en el presente informe.


6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La recopilación, procesamiento y análisis de las variables meteorológicas,

permite obtener un diagnóstico del comportamiento de la velocidad y dirección

del viento, estabilidad atmosférica y altura de mezcla predominantes en la

región, factores importantes en los fenómenos de dispersión y transporte de

contaminantes en la región.

Los monitoreos de calidad de aire realizados con anterioridad en la planta

cementera Argos Rioclaro presentan concentraciones más elevadas que las

simuladas, por lo que difieren en un 34 a 35 % de los resultados obtenidos

mediante la modelización.

Los principales asentamientos humanos encontrados en el área objetivo del

presente estudio son el corregimiento de La Danta, municipio de Sonsón; la

vereda Florida Tres Ranchos, corregimiento de Doradal, municipio de Puerto

Triunfo y el corregimiento Jerusalén, municipio de Sonsón, donde se

recomienda la instalación de estaciones de monitoreo de claidad del aire.

El material particulado emitido en la zona proviene de las fuentes fijas de las

plantas Argos Rioclaro, Sumicol, Calina, Cales de Rio Claro, Microminerales,

Calco, Procecal y Calpra (Ver Tabla 35). De igual forma, en estas plantas

existen procesos productivos que no cuentan con una chimenea y por lo tanto

se consideran fuentes difusas; situación que ocurre también en las empresas

Domical y Caldea.

Las emisiones de las minas en el área de estudio se generan en los diferentes

procesos de extracción de piedra caliza. De acuerdo a los factores de emisión

calculados, las etapas de perforación y voladura son las que presentan los

mayores niveles de contaminación del aire (Ver Tabla 35).

Las emisiones provenientes de las actividades industriales y el tránsito

vehicular en el dominio seleccionado comprenden áreas que van desde los

0.18 km2 en el escenario 6, hasta un máximo de 31.2 km2 en el escenario 2;

siendo las poblaciones de La Danta y Florida Tres Ranchos las más afectadas,

sin embargo, las concentraciones de material particulado en estos lugares no

superan los límites establecidos en la actual legislación.

El área seleccionada en el presente estudio se caracteriza por su topografía

compleja, lo que ocasiona que los regímenes de viento sean variables. Por lo

tanto, el comportamiento de los contaminantes (PM10), es decir su dispersión

se ve afectada, obteniéndose las concentraciones más altas en los lugares con


relieves más bajos, siendo esto un indicador de que las montañas de la zona

actúan como barrera ante la contaminación emitida.

Los resultados de las simulaciones realizadas en el modelo AERMOD, muestran

que en general las concentraciones de material particulado menor a 10 micras

no superan el nivel de inmisión máximo anual permitido (50 μg/m3) La única

excepción es la planta de Argos Rioclaro, cuyas concentraciones sobrepasan

los límites establecidos, sin embargo dichas emisiones no afectan a población

cercana alguna.

La emisión total de material particulado de todas las fuentes analizadas en el

presente trabajo fue de 50.51 g/s y el punto de máxima concentración

encontrado en las modelización del escenario 1 fue de 221 µg/m3 en un área

aproximada de influencia de 2.7 km2.

Los resultados del monitoreo de material particulado menor a 10 micras (PM10)

fueron 45.35 μg/m3 y 91.82 μg/m3 para las estaciones instaladas en la plantas

de Calpra y Domical respectivamente. En esta última planta, los valores de

PM10 superan el máximo permitido en la Norma Colombiana (Resolución 601

de 2006).

El tránsito vehicular en la vía que conduce hacia el corregimiento de La Danta,

municipio de Sonsón y en la vía que atraviesa dicha población, genera una

cantidad considerable de material particulado puesto que se trata de una

carretera sin pavimentar. No obstante las emisiones provenientes de los

procesos productivos en plantas y minas sean superiores, es importante

prestar atención a los efectos que genera sobre la salud de los pobladores de

este corregimiento el estar respirando continuamente dicho material

particulado.

En general, la información recolectada de los peajes de las vías del área de

estudio es de gran importancia, ya que permite analizar el comportamiento

vehicular en el tiempo y el espacio; por lo que se recomienda continuar

realizando campañas de aforos vehiculares periódicamente, con el fin de

actualizar las características del tráfico vehicular.

La aplicación de modelos de dispersión se convierte en una herramienta

importante para desarrollar un programa de gestión de la calidad del aire en la

región de la zona Calera (dominio de trabajo), toda vez que es posible

identificar áreas y sectores donde se podría priorizar los esfuerzos tendientes a

controlar las emisiones, para obtener calidad del aire que cumpla con los

estándares nacionales definidos.


A partir del modelo AERMOD se logró establecer escenarios de calidad del aire

en el dominio de trabajo (zona Calera), con el propósito de evaluar las

emisiones de contaminantes proveniente de las plantas, tráfico y fuentes de

área. Estos modelos se convierten en una herramienta importante para que la

autoridad ambiental pueda prever los cambios en las condiciones ambientales

de la región.

Es importante tener en cuenta que la calidad del aire podría obtener mejoras

significativas mediante la articulación simultánea de estrategias para las

fuentes móviles y fijas. Se recomienda realizar estudios tendientes a la

optimización de los procesos productivos en las empresas, así como de

producción más limpia; lo cual permitiría encontrar soluciones a la

problemática que representan las emisiones de material particulado,

redundando en un aire más limpio y mayor bienestar para las poblaciones

directamente afectadas.

La ocurrencia de episodios de contaminación está determinada por ciertas

configuraciones meteorológicas que producen las condiciones propicias para la

formación y acumulación de contaminantes. Esta relación entre la

meteorología y la contaminación hace imprescindible contar con una red de

seguimiento de los parámetros meteorológicos que permitan la caracterización

de los patrones meteorológicos y su impacto en calidad del aire.

Por lo anterior, se hace necesario fortalecer las redes de monitoreo, para

incluir en todas las estaciones sensores de medición simultánea de variables

meteorológicas y de calidad del aire, con el propósito de tener información

confiable que relacione la problemática de la calidad del aire con los

fenómenos meteorológicos.

Se recomienda implementar una red de monitoreo para la calidad del aire, con

equipos automáticos que entreguen reportes horarios, no solo de material

particulado respirable (PM10), sino que además se posea información valida de

los contaminantes material particulado inhalable (PM2.5), dióxido de azufre

(SO2), dióxidos de nitrógeno (NO2), y monóxido de Carbono (CO), de tal

forma que en pocos años la entidad logre un histórico de datos que permita

dar más claridad a la problemática actual de contaminación del aire; se

recomienda además que simultáneamente se fomente la realización de

estudios epidemiológicos en la región.


7 BIBLIOGRAFÍA

Environmental Protection Agency, EPA. (1993). Emission Factor,

Documentation for AP-42 Section 1.1, Bituminous and Subbituminous Coal

Combustion. North Carolina.


Documentation for AP-42 Section 1.6, Wood Residue Combustion In Boilers.

North Carolina.


Documentation for AP-42 Section 11.9, Western Surface Coal Mining. North

Carolina.


Documentation for AP-42 Section 11.17, Lime Manufacturing. North Carolina.


Documentation for AP-42 Section 11.19.2, Crushed Stone Processing and

Pulverized Mineral Processing. North Carolina.


Documentation for AP-42 Section 13.2.1, Paved Roads. North Carolina.


Documentation for AP-42 Section 13.2.2, Unpaved Roads. North Carolina.


Documentation for AP-42 Appendix C1, PROCEDURES FOR SAMPLING

SURFACE/BULK DUST LOADING. North Carolina.


Documentation for AP-42 Appendix C2, PROCEDURES FOR LABORATORY

ANALYSIS OF SURFACE/BULK DUST LOADING SAMPLES. North Carolina.

Ministerio del Medio Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. (2010).

Resolución 2153, Protocolo para el Control y Vigilancia de la Contaminación

Atmosférica generada por Fuentes Fijas. Bogotá.


Resolución 610 de 2010.



Resolución 909 de 2008. Bogotá.

Wang, L., & B., E. (2004). Theoretical Study of Cyclone Design.

Seinfeld J, Pandis S, Atmosfpheric Chemistry and Physics: From Air Pollution

to Climate Change, Second edition, 2006

Perry R., Chilton C., Biblioteca del ingeniero Quimico, McGraw Hill, 5° Edición,

Vol 1, pg 293

Área Metropolitana, Universidad Pontificia Bolivariana, Simulaciones

Especiales. Tarea 2: Medición de las concentraciones de Fondo, convenio

543/2008, Publicado En: <

http://www.areadigital.gov.co/CalidadAire/lsdocCalidadAire/Medici%C3%B3n

%20de%20Concentraciones%20de%20Fondo.pdf>

Toro M., Marín A. Relación Entre la Concentración de Partículas Totales

Respirables, Producción + Limpia, Jun 2006, Vol1, Medellín, Publicado En: <

http://www.lasallista.edu.co/fxcul/media/pdf/RevistaLimpia/vol1n1/PL_V1_N1

_31_RELACI%C3%93N_CONCENTRACI%C3%93N_PART_TOTALES.pdf>

http://www.areadigital.gov.co/CalidadAire/lsdocCalidadAire/Medici%C3%B3n%20de%20Concentraciones%20de%20Fondo.pdf

http://www.areadigital.gov.co/CalidadAire/lsdocCalidadAire/Medici%C3%B3n%20de%20Concentraciones%20de%20Fondo.pdf

http://www.lasallista.edu.co/fxcul/media/pdf/RevistaLimpia/vol1n1/PL_V1_N1_31_RELACI%C3%93N_CONCENTRACI%C3%93N_PART_TOTALES.pdf

http://www.lasallista.edu.co/fxcul/media/pdf/RevistaLimpia/vol1n1/PL_V1_N1_31_RELACI%C3%93N_CONCENTRACI%C3%93N_PART_TOTALES.pdf

Grupo de Investigaciones Ambientales (GIA) - cornare.gov.co · Medellín, 11 Diciembre de 2012...

Documents

Transcript of Grupo de Investigaciones Ambientales (GIA) - cornare.gov.co · Medellín, 11 Diciembre de 2012...