Curso Internacional de Actualización
en Ingeniería Ambiental
Guayaquil, Ecuador
Módulo 2: Calidad del aire
Vicente Fuentes Gea
Facultad de Ingeniería, UNAM
Octubre, 2012
Contaminación y
Contaminantes
Cualquier sustancia, agente o propiedad presente en el
ambiente, independientemente de que sea o no un
constituyente natural de éste, es un contaminante si
tiene o puede tener efectos dañinos o indeseables,
directa o indirectamente.
Clasificación de los contaminantes
Primarios
Origen
Secundarios
Gases
Estado físico
Partículas
Composición química
Gases
Tamaño
Compuestos conteniendo carbono
Compuestos conteniendo azufre
Compuestos conteniendo nitrógeno
Compuestos fotoquímicos
Compuestos halogenados
Clasificación de las fuentes de contaminación
Incendios forestales
Erupciones volcánicas
Arrastre eólico
Descomposición de mat. org.
Naturales
Origen
Artificiales
Móviles
Estado
Fijas
Puntual
Distribución espacial
Línea
Área
Transportación
P. Industriales
Extracción de recursos
Automóviles y camiones
Trenes
Aviones
Barcos
Industrias
Servicios
Concentración
El nivel de contaminación que tiene un sistema (aire, agua o suelo )se
establece en términos de la masa de la sustancia contaminante por unidad
de volumen del medio. A ésta se le denomina concentración c.
La concentración también suele expresarse mediante cantidades
adimensionales, como la masa de la sustancia por unidad de masa del
fluido que la contiene, o el volumen de la sustancia por unidad de volumen
del fluido.
Estas concentraciones se denominan concentración másica cm y
concentración volumétrica cv respectivamente, es decir:
Concentración
Concentración másica
Concentración volumétrica
c = ms / V
cm = ms / m
cv = Vs / V
[ML-3]
En donde m y V representan la masa y el volumen de fluido,
respectivamente, y ms y Vs la masa y el volumen de la sustancia.
Unidades para Expresar Concentraciones
Las unidades típicas para expresar las concentraciones dependen
del ambiente estudiado (aire, agua y suelo).
Por ejemplo, en el caso del agua, la unidad típica para expresar la
concentración de una sustancia es el miligramo / litro (mg/l). Sin
embargo, como la densidad del agua es aproximadamente de 1
kg/l, se tiene que:
1 mg / l = 1 mg / kg = 1 mg / 106 mg = 1 ppm
En contraste, las unidades típicas para expresar concentraciones
de compuestos en el aire son
Microgramo por metro cúbico (g/m3)
Parte por millón (ppm).
Unidades para expresar oncentraciones de compuestos en el aire
Partes por millón (ppm)
Válido solo para gases
Cppm = 106 Vc / V
en donde Vc y V representan el volumen parcial del contaminante y el del aire, respectivamente.
Microgramos por metro cúbico (g/m3)
Válido para gases y partículas
Cgm = 106 mc / V
en donde mc es la masa del contaminante expresada en gramos.
Relación entre ppm y µg/m3
Cppm = Cgm0.08314T / PMc
en donde :
Mc es el peso molecular del compuesto gaseoso
P la presión atmosférica en mbars (1013 mb = 1 atmósfera)
T en K
Solo para gases
Ejemplo
Un globo de 1 m3 de volumen se sitúa al nivel del mar y se
le introduce 10-3 g de dióxido de azufre (SO2). La
temperatura del aire es de 25 oC. Si el globo se lleva a una
altura sobre el nivel del mar en donde la presión
atmosférica es de 650 mm de mercurio:
a) Determine la variación de la concentración de SO2 en el
globo considerando la misma temperatura que al nivel del
mar.
b) Exprese el resultado en ppm.
Ejemplo
Se toma una muestra de aire en el Guayaquil , Ecuador, y se determina que
la concentración de monóxido de carbono (CO) es de 9 ppm. Determine la
concentración de CO de la muestra en g/m3 en la Ciudad de Guayaquil y en
la Ciudad de Quito situada a 2800 m sobre el nivel del mar a una
temperatura de 25 oC
Normas de emisión y de calidad del aire
Una norma de calidad del aire constituye un nivel de contaminación que
funciona como un criterio para evaluar las condiciones de éste en una
localidad.
En contraste con dichas normas, las que se refieren a las emisiones están
diseñadas para ser acatadas por los contaminadores.
Una norma de emisión es la cantidad máxima de contaminante que
permite descargar a la atmósfera la legislación ambiental. Teóricamente
ambas normas están relacionadas.
La idea es contar con normas de emisión que impidan que los niveles
de contaminación existentes en una región sobrepasen los valores que
establecen las normas de calidad del aire.
Una característica importante de las normas de calidad del aire es que,
además de especificar las concentraciones de los contaminantes,
establecen el tiempo de exposición a las mismas.
Lo anterior se debe a que los efectos nocivos de los contaminantes, por
ejemplo los referentes a la salud de la población, son función de la dosis
que recibe el receptor. Esto involucra tanto a la concentración como al
tiempo de exposición a ella.
Por ejemplo, la norma de calidad del aire de ozono correspondiente a una localidad
se expresa así:
Concentración: 0.11 ppm
Periodo: 1 hora
Ambas cantidades son indispensables para especificar dicha norma, y significan
que, en un lapso de 1 hora, la concentración promedio de 0.11 ppm no debe
excederse.
Ejemplo
La norma de calidad del aire de monóxido de carbono (CO) es de 9
ppm en 8 horas. Se lleva a cabo un muestreo de este contaminante en
las cercanías de una carretera y se determina una concentración pico
en 1 hora de 12 miligramos por metro cúbico (mg/m3) a 10 0C y 700
mm de Hg.
¿Excede esta concentración a la norma de calidad del aire?
Normas de calidad del aire
Ecuador y México
Bases para establecer las normas de
calidad del aire
1. Estudios toxicológicos y epidemiológicos
2. Consideraciones socioeconómicas
3. Conocimiento sobre los niveles de contaminación prevalecientes
4. Tecnología de control de emisiones disponible
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Una norma de calidad del aire - Facultad de Ingeniería