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Fundamentos de ingeniería ambiental Primer módulo Resumen Merbilhaá, Juan Ignacio Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 1 Índice Medio ambiente ..................................................................................... 3 Medio ambiente ........................................................................................ 3 Recurso .................................................................................................... 3 Recursos naturales .......................................................................................... 3 Recursos modificados ...................................................................................... 3 Desarrollo sostenible ................................................................................. 3 Fases de adaptación medioambiental ......................................................... 4 1º Fase: reducción de la contaminación ........................................................ 4 2º Fase: Renovación tecnológica .................................................................. 4 3º Fase: desarrollo sostenible ...................................................................... 4 Sociales .......................................................................................................... 4 Económicas ..................................................................................................... 4 Ambientales .................................................................................................... 4 Gestión ambiental ..................................................................................... 5 Evaluación de impacto ambiental (EIA) ......................................................... 5 Caracterización de las EIA ................................................................................ 5 Proceso de EIA ................................................................................................ 5 Prevención de impactos positivos y negativos ............................................... 5 Beneficios .................................................................................................. 5 ¿Para qué sirve? ......................................................................................... 6 ¿Qué consigo con un SGMA? ....................................................................... 6 ¿En qué me ayuda? .................................................................................... 6 Opciones ................................................................................................... 6 Beneficio empresario Vs. Social .................................................................... 6 Contaminación del aire ......................................................................... 7 Medios pueden verse afectados por la contaminación .................................. 7 Atmósfera ................................................................................................. 7 Tropósfera ...................................................................................................... 7 Tropopausa ..................................................................................................... 7 Estratósfera u ozonósfera ................................................................................ 7 Mesosfera ....................................................................................................... 7 Termósfera o ionósfera .................................................................................... 7 Contaminación del aire .............................................................................. 7 Contaminantes ........................................................................................... 8 Contaminantes gaseosos ................................................................................. 8 Primarios ........................................................................................................ 9 Secundarios .................................................................................................... 9 Fuentes de emisión de contaminantes ............................................................ 10 Efectos de la emisión de contaminantes .......................................................... 10 Capa de ozono ........................................................................................ 10 Disminución de la capa de ozono ................................................................ 10 Cinética de los CFC ........................................................................................ 11 Degradación .............................................................................................. 11 Convenios ratificados ................................................................................. 11 Efecto invernadero .................................................................................. 11 Gases de efecto invernadero .......................................................................... 11 Origen de los gases de efecto invernadero ...................................................... 11 Consecuencia del cambio climático ................................................................. 12 Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 2 Mecanismo de acción ..................................................................................... 12 Sinergia entre contaminante atmosféricos ................................................ 12 Influencia de los factores climáticos en la contaminación ........................... 12 Diseño de chimenea ................................................................................ 13 Convenios internacionales sobre protección del ambiente .......................... 14 COP`s .................................................................................................... 14 Humedal................................................................................................. 14 Contaminación del agua ...................................................................... 16 Tratamiento de agua ............................................................................... 16 Línea de agua ........................................................................................... 16 Línea de fangos ......................................................................................... 16 Problema de los fangos.................................................................................. 16 Objetivos ...................................................................................................... 17 Vuelco de efluentes a las napas subterráneas ........................................... 17 Análisis para determinar potabilidad del agua ........................................... 17 Organismos que regulan la calidad del agua ............................................. 17 Posibles tratamientos a realizar en efluentes líquidos ................................ 17 Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 3 Medio ambiente Medio ambiente Es el entorno abierto, compuesto por conjuntos básicos en interrelación permanente y dinámica. Micro y macro clima dentro del cual las personas realizan y desarrollan sus actividades. Medio natural: Formado por elementos naturales en su propio espacio (biotipo) que desarrollan relaciones armónicas e interdependientes entre sí. Medio transformado: Formado por elementos que has sufrido modificaciones en ámbitos o espacios también modificados, alterados o transformados por los hábitos, costumbres, cambios culturales y/o avances tecnológicos debido a la acción humana. Medio circundante: Entorno perimetral externo,comunidad circunvecina, ambiente exterior al proceso o planta, que pueda verse afectado por las actividades o la generación de emisiones provenientes de estos. Recurso Es algún bien del que depende el ser viviente para su abastecimiento o mantenimiento, o que puede prestar alguna utilidad o ser aprovechado para su existencia material, estética o para el desarrollo de sus actividades. Está asociado con el tiempo, pues puede serlo en la actualidad, o potencialmente en un futuro (aire, suelo, agua, flora, fauna, etc.). Recursos naturales Por su parte son aquellos bienes materiales y servicios que proporciona la naturaleza sin alteración por parte del ser humano y que son valiosos para las sociedades humanas para contribuir a su bienestar y desarrollo de manera directa (materias primas, minerales, alimentos) o indirecta (servicios ecológicos indispensables para la continuidad de la vida en el planeta). Se clasifican en: Renovables: Que hacen referencia a recursos bióticos, recursos con ciclos de regeneración por encima de su extracción (el bosque, el agua, el viento, los peces, radiación solar, energía hidráulica, energía eólica, etc.). No renovables: son generalmente depósitos limitados o con ciclos de regeneración muy por debajo de los ritmos de extracción o explotación (minería, hidrocarburos, etc.). Recursos modificados Cuando en los recursos naturales interviene la mano del hombre, dejan de ser recursos naturales y se convierten en recursos modificados. Desarrollo sostenible Es el desarrollo que satisface las necesidades actuales de las personas sin comprometer la capacidad y posibilidad de las futuras generaciones para satisfacer las suyas. Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 4 Fases de adaptación medioambiental 1º Fase: reducción de la contaminación No utilizar productos que generan RP. Recuperación, reutilización. Minimización, reducción. Eliminación, incineración y almacenamiento en depósitos o vertederos para su posible recuperación futura. 2º Fase: Renovación tecnológica Usar tecnologías que produzcan pocos residuos. Fomentar recuperación y reciclado de sustancias. Comparar procesos que hayan sido puestos a prueba recientemente y con éxito. Avances tecnológicos y cambios de los conocimientos científicos. Volumen de emisiones a tratar. Plazo de instalación de las técnicas. Consumo de materia prima, energía y su carácter. Necesidad de reducir al mínimo el impacto global de las emisiones al medio. 3º Fase: desarrollo sostenible Sociales Equidad Participación Autodeterminación Movilidad social Preservación de la cultura Económicas Servicios Necesidades de los hogares Crecimiento de la industria Crecimiento agrícola Uso eficiente de la mano de obra Ambientales Diversidad biológica Recursos naturales Capacidad máxima admisible Integridad de los ecosistemas Aire y agua limpios Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 5 Gestión ambiental Un sistema de gestión ambiental es aquella parte del sistema general de gestión que comprende la estructura organizativa, responsabilidades, prácticas, procedimientos, procesos y recursos para determinar y llevar a cabo la política medioambiental. Evaluación de impacto ambiental (EIA) Caracterización de las EIA La EIA es una actividad orientada a identificar y predecir los efectos e impactos sobre el medio ambiente de proposiciones de legislación, políticas, programa, proyectos, procedimientos operacionales, etc., y para interpretar y comunicar información acerca de dichos impactos. Proceso de EIA Acción: Proyecto, propuesta de legislación, políticas, programa o procedimiento operacional con implicaciones ambientales. Cambio: Alteración natural o hecha por el hombre, del medio ambiente. Efecto: Consecuencia de un cambio inducido por el hombre. Impacto: Variación de la calidad ambiental. Prevención de impactos positivos y negativos Buenas prácticas medioambientales en el lanzamiento de nuevos productos. Posibles cambios tecnológicos en procesos. Aplicación de buenas prácticas operativas en el diseño de producción. Aplicar criterio de reutilización en los procesos. Instrucciones a tener en cuenta en condiciones anormales. Instrucciones a tener en cuenta en condiciones normales. Beneficios El cumplimiento de la normativa ambiental comprende tanto los aspectos formales como los aspectos materiales. También hay que considera las normas de clientes, cuyo grado de exigencia puede ser variable. Implica: Mayor facilidad para las adaptaciones legislativas. Un SGMA facilita el cumplimiento de las obligaciones formales y materiales exigidas por la legislación medioambiental. Reducir los riesgos que se derivan de incumplimientos legales y de daños al medio ambiente. La consecuencia, al ser más fácil adaptarse a las normas vigentes, implica: Evitar multas y sanciones Evitar demandas y juicios Reducir riesgos de demandas de responsabilidades civiles y penales Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 6 Mejor relación con organismos de control, lo cual favorece la posibilidad de recibir ayudas públicas para llevar a cabo acciones medioambientales y facilita la concesión de permisos y licencias. ¿Para qué sirve? Integrar la gestión medioambiental en la gestión global de la empresa Afianzar y complementar otros sistemas de gestión Favorecer la coerción de la organización Mejorar la imagen (credibilidad de partes interesadas) ¿Qué consigo con un SGMA? Ser un elemento de competitividad Proporcionar ventajas financieras Aumentar la motivación de trabajadores Ser una herramienta de marketing Facilitar la mejora de la eficiencia de los procesos Mejorar el control y optimizar el consumo de materias primas ¿En qué me ayuda? Mejorar el control y optimizar el consumo de agua Mejorar el control y optimizar el consumo de energía Reducir la generación de residuos y emisiones a la atmósfera y mejorar su gestión. Reparación medioambiental y de trabajos de limpieza que de éstas derivan. Opciones Sistema ISO 14000 de gestión medioambiental / Sistema EMAS de carácter voluntario. Beneficio empresario Vs. Social Implementar un SGMA representa la sustitución de soluciones costosas de última hora para la protección del medio ambiente por unos procedimientos integrados que conducen a una protección preventiva del medio ambiente, y que al mismo tiempo comportan un mayor rendimiento de la actividad y un aumento de competitividad. Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 7 Contaminación del aire Medios pueden verse afectados por la contaminación La contaminación y la polución afectan tanto el suelo, el aire y el agua. Los contaminantes por su consistencia, se clasifican en: Sólidos: están constituidos por la basura en sus diversas presentaciones; provocan contaminación en el suelo, aire y agua. Del suelo porque produce microorganismos y animales dañinos; del aire porque produce mal olor y gases tóxicos y del agua porque la ensucia y no puede utilizarse. Líquidos: están conformados por las aguas negras, los desechos industriales, los derrames de combustibles derivados del petróleo, etc., los cuales dañan básicamente el agua de ríos, lagos, mares y océanos. Gaseosos: Están constituidos por la combustión del petróleo (oxido de nitrógeno y azufre) y por la quema de combustibles como la gasolina (monóxido de carbono), basura y desechos de plantas y animales. Atmósfera Tropósfera Es la capa más cercana a la tierra. Allí se producen fenómenos meteorológicos que determinan el clima. 12Km de altitud y sus características son: Lugar donde seoriginan perturbaciones Tiene una composición química constante Desciende la temperatura Tropopausa Capa que separa la troposfera de la estratosfera. Varía de 6 a 17Km. Estratósfera u ozonósfera De 10 a 45 Km. Allí se encuentra la mayor concentración de O3 cuya misión es absorber los rayos ultravioletas. Mesosfera De 40 a 90 Km. Baja concentración de O3 y al no haber absorción de ozono, la T° baja drásticamente. Termósfera o ionósfera Allí se produce la disociación molecular de O2 y N2 por la absorción de radiación ultravioleta, alcanzando temperaturas de 1500°c. Altura de 500Km. Contaminación del aire Presencia de elementos que no forman parte de la composición normal y habitual del aire cuando su concentración o intensidad supera los niveles Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 8 habituales normales en la atmósfera o presencia de formas de energía no habituales en la atmósfera. Es toda sustancia y/o forma energética capaz de producir daños o molestias graves a las personas, ecosistemas o bienes materiales. Pueden clasificarse en: Sustancias químicas: contaminantes primarios y secundarios Sustancias energéticas: radiaciones ionizantes, radiaciones nucleares, etc. La problemática de la contaminación atmosférica cuenta con pocos estudios bases, agravado más aún por la carencia de equipamiento tecnológico y de recursos para efectuar diagnósticos. Este tipo de contaminación se acota a las grandes ciudades y se traduce en emisiones cada vez mayores de CO, SO2 NOx, PbO2, y partículas en suspensión MPS. Contaminantes Contaminantes gaseosos Existe una infinidad de gases que se liberan a la atmósfera. Estos se pueden clasificar como derivados de sus elementos más característicos (S, N, C, etc.). Compuestos gaseosos del C: o Hidrocarburos: El principal que poluciona en la atmósfera es el metano. En general presentan baja toxicidad pero poseen una reactividad fotoquímica en presencia de la luz solar que origina compuestos oxidados. o Hidrocarburos oxigenados: Incluye alcoholes, aldehídos, cetonas, éteres, fenoles, esteres, peróxidos y ácidos orgánicos. Puede originarse por los automóviles o por reacciones fotoquímicas propias de la atmósfera. o Monóxido de carbono: Considerado un peligroso gas asfixiante, porque en contacto con la hemoglobina reduce la oxigenación de los tejidos celulares. Producido por la combustión incompleta del carbón y compuestos por automóviles o naturalmente, por la actividad de algas. o Dióxido de carbono: Por respiración de biocenosis y por combustión de productos fósiles. Es utilizado por los vegetales en la fotosíntesis. Su nivel en atmósfera se ha incrementado alarmantemente debido al desarrollo industrial. Como consecuencia aumenta el calor retenido en La Tierra, conocido como efecto invernadero, causado por la transparencia del CO2. Compuestos gaseosos del S: o Óxidos de azufre: Sólo son importantes el dióxido y el trióxido para la contaminación del aire. El trióxido se emite junto con el dióxido (1,5%), se combina con el vapor de agua formando ácido sulfúrico. El dióxido es un gas incoloro, de olor irritante y proviene de la combustión del petróleo y carbón y de las calderas de calefacción e instalaciones industriales. o Sulfuro de hidrógeno: Es tóxico y de olor a huevos podridos. Son emitidas por fuentes contaminantes, como papeleras. En la atmósfera es oxidado a dióxido de azufre en pocas horas, aumentando el nivel de este. Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 9 Compuestos gaseosos del nitrógeno: Forman un gas diatómico muy estable que es el principal componente del aire (78%), entre otros, gran parte originados por la actividad humana. o Óxido de N: Incluyen N2O, NO, NO3, N2O3, N204 y N2O5, también puede encontrarse HNO3 y HNO2. Los tres primeros en cantidades apreciables. El NO2 es uno de los contaminantes más peligrosos, por su carácter irritante y porque se descompone por medio de la luz solar. La formación del O, que es muy reactivo, convierte el oxígeno en ozono. o Amoníaco: Contaminante de poca importancia. Su presencia se debe a bacterias y dura aproximadamente 7 días sin efectos dañinos en la salud. Gases halogenados: Derivados del F, CL y Br. Los más peligrosos para el medio ambiente son los herbicidas y plaguicidas, así como los fluoruros que son altamente corrosivos en presencia de vapor de agua. Los freones se cree que poseen la capacidad de destruir la capa de ozono. Ozono: Se forma en la atmósfera a partir de la reacción entre el oxígeno molecular y el atómico por reacción fotoquímica catalizada por la luz solar. La acumulación en capas bajas de la atmósfera produce efectos nocivos para la salud: irritación en los ojos y membranas mucosas. Metales: Algunos pueden existir en la atmósfera, como por ejemplo el mercurio, debido a sus procesos de obtención y a la combustión de fuel con un elevado contenido de Hg. Otro es el plomo, en alquiderivados utilizados en gasolinas y emitidos por los automóviles. Partículas y aerosoles: Cada partícula es diferente en forma, tamaño y composición, al igual que su origen, crecimiento, interacción y desaparición. El proceso de generación partículas y posterior eliminación es continuo y depende de las específicas fuentes contaminantes, interviniendo la meteorología y la topografía. Al conjunto de partículas que pueden encontrarse en la atmósfera se conoce con el nombre de aerosol. Hay 3 mecanismos posibles: o Fotooxidación de SO2 en presencia de hidrocarburos instaurados y NO2. o Oxidación de SO2 en presencia de gotas de agua catalizada por iones metálicos. o Oxidación catalítica de SO2 absorbido en partículas sólidas. Primarios Aerosoles Óxido de azufre Óxido nitrógeno Hidrocarburos Monóxido de carbono Dióxido de carbono Secundarios Contaminación fotoquímica: Se da como consecuencia de la aparición en la atmósfera de oxidantes originados al reaccionar: óxidos de nitrógeno, hidrocarburos y el oxigeno en presencia de radiación solar. Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 10 Acidificación de medioambiente: Es la pérdida de la capacidad neutralizante del suelo y del agua como consecuencia de los ácidos que retornan a La Tierra procedentes de los óxidos de nitrógeno y óxido de azufre. Deposición seca: Una parte de los óxidos vertidos a la atmósfera vuelve a la tierra en forma gaseosa o de aerosoles. Este tipo de deposición se da cerca de los centros de emisión Deposición húmeda: La mayoría de los óxidos de azufre y nitrógeno padecen procesos de oxidación, formándose los respectivos ácidos. Estos se disuelven en las gotas de agua que dan origen a la lluvia ácida. Fuentes de emisión de contaminantes Neutrales: Volcanes, incendios forestales, descomposición de materia orgánica en el suelo y océano. Antropogénicos: Fijos (industriales y domésticos), móviles (vehículos, aeronaves, etc.), compuestos (zonas industriales y urbanas) Efectos de la emisión de contaminantes Efectos sobre el hombre Efectos sobre las plantas Efectos sobre los materiales Efecto invernadero Capa de ozono Se denomina capa de ozono a la zona de la estratosfera terrestre que reúne el 90% del ozono presente en la atmosfera. El ozono es un gas compuesto por tres átomos de oxigeno se forma en la atmosfera a partir de la reacción entre el o molecular y el atómico por reacción fotoquímica catalizada por la luz solar. Actúa como filtro, o escudo protector, de las radiaciones nocivas y de la alta energía que llegan a la tierra permitiendo que pasen otras cosas como la ultravioleta de onda larga, que de esta forma llega a la superficie. Esta radiación ultravioleta es la que permite la vida en el planeta ya que es la que permite que se realice la fotosíntesisdel reino vegetal. Al margen de la capa de ozono el 10% de ozono restante es peligroso para los seres vivos por su fuerte carácter oxidante. Elevadas concentraciones de este compuesto a nivel superficial forman el denominado smog produciendo por ejemplo irritación en los ojos y membranas mucosas. Disminución de la capa de ozono De 20 a 51 Km que presenta un área llamada agujero de ozono, donde la concentración de gas alcanza niveles más bajos. Los CFC’s reaccionan con el ozono y tardan entre 15 y 35 años en llegar a la estratósfera y casa molécula de estas es capaz de destruir 100000 moléculas de ozono. Además CFC pueden estar unos 100 años para descomponerse. Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 11 Cinética de los CFC Es una sustancia extremadamente estable capaz de alcanzar la estratósfera sin ser resuelta en la superficie de la tierra o en la tropósfera. Se resuelve como resultado de su exposición a los potentes rayos ultravioletas emitidos por el sol. Este resultado es la liberación del cloro. El cloro actúa como catalizador para activar una reacción que destruye el O3. El cloro que ha alcanzado la estratósfera sigue destruyendo el ozono durante mucho tiempo. Los rayos ultravioletas del sol alcanzan la superficie de La Tierra directamente dando efectos perjudiciales. Degradación La capa de ozono se degrada como consecuencia de la liberación de algunas sustancias tales como: Clorofluorocarbonos, Óxidos de nitrógeno, Óxidos de azufre. Convenios ratificados Convención de Viena: ratificado 18/1/90, intervienen 190 países. Protocolos de Montreal: ratificado 18/9/90, intervienen: firmado por 57 países en 1987 y en 1998 forman parte más de 160 países. Efecto invernadero El efecto invernadero es un fenómeno atmosférico natural que permite mantener la temperatura del planeta al retener parte de la energía proveniente del Sol. El vapor de agua, el gas metano y el dióxido de carbono forman parte de la energía proveniente del Sol. El vapor de agua, el gas metano y el dióxido de carbono forman una capa natural en la atmósfera terrestre que retiene parte de la energía emitida por el Sol. La superficie de La Tierra es calentada por el Sol pero ésta no absorbe toda la energía, sino que refleja parte de ella hacia la atmósfera. Casi el 70% de la energía solar que llega a la tierra se devuelve al espacio, y otra parte es retenida por los gases del efecto invernadero. Gases de efecto invernadero Vapor de agua Dióxido de carbono Metano Óxidos de nitrógeno Ozono Clorofluorocarbonos Origen de los gases de efecto invernadero La principal fuente de emisión de dióxido de carbono a la atmosfera es la quema de combustibles fósiles y biomasa (gas natural, petróleo, combustible, leña) en procesos industriales, transportes y actividades domiciliarias (cocina y Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 12 calefacción). Los incendios forestales y de pastizales constituyen también una fuente importante de CO2 atmosférico. Consecuencia del cambio climático Desiertos más cálidos Derretimiento de polos y glaciares Ascenso de los mares Cambios en los ecosistemas Mecanismo de acción Los gases que producen el efecto invernadero, provocan que la radiación infrarroja del sol retenga en el ambiente. Esto ocasiona que se caliente la superficie de la tierra y la parte inferior de la atmosfera. Sinergia entre contaminante atmosféricos Los agentes contaminantes que se vierten a la atmósfera pueden reaccionar entre sí y originar compuestos de actividad algo intensa y de mayor o menor nocividad. Esta sinergia o aumento de la perturbación entre compuestos se agudiza sobre todo en lugares en los que las emisiones son diversas y los agentes se mezclan al difundirse en el aire. Las interacciones entre los productos vertidos en la atmósfera se debe mecanismo de acción complejos (reacciones fotoquímicas, redox, catálisis, polimerización, etc.) Influencia de los factores climáticos en la contaminación Aspectos meteorológicos: Viento, humedad, inversión y precipitaciones. El viento generalmente favorece la difusión de los contaminantes ya que desplaza las masas de aire en función de la presión y la temperatura. Al contrario del viento, la humedad juega un papel negativo en la evolución de los contaminantes ya que favorece la acumulación de humo y polvo. Por otra parte, el vapor de agua puede reaccionar con ciertos aniones aumentando la agresividad de los mismos. Smog: la contaminación atmosférica o smog es una forma de contaminación originada a partir de la combinación del aire con contaminantes durante un largo periodo de altas presiones (anticiclón), que provoca el estancamiento del aire y, por lo tanto, la permanencia de los contaminantes en las capas más bajas de la atmosfera, debido a su mayor densidad. El viento favorece la difusión de contaminantes que desplaza las masas de aire en función de la presión y la temperatura. Al contrario del viento, la humedad juega un papel negativo en la evolución de los contaminantes ya que favorece la acumulación de humos y polvo. Lluvia acida: se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman acido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 13 acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia acida. Los contaminantes atmosféricos primarios que dan origen a la lluvia acida pueden recorrer grandes distancias, trasladándolos los vientos cientos o miles de kilómetros antes de precipitar en forma de rocío, lluvia, llovizna, granizo, nieve, niebla, neblina. Cuando la precipitación se produce, puede provocar importantes deterioros en el ambiente. El vapor de agua puede reaccionar con ciertos aniones aumentando la agresividad de los mismos. Inversión térmica: normalmente la temperatura del aire disminuye con la distancia. Bajo determinadas condiciones orográficas y climatológicas este gradiente puede alterarse de tal manera que a una determinada altura la temperatura del aire es superior a la de una altura inferior. El problema que esto crea es impedir la dispersión vertical de humos y otros contaminantes enviados a la atmosfera por las industrias, calefacciones, etc. Las causas que determinan la aparición de una inversión térmica son diversas, pero normalmente son causadas por uno de los siguientes procesos: o Superposición de masas de aire que se encuentra a diferentes temperaturas. Un ejemplo característico es el paso de un frente frio o cálido. o Alteración de una masa de aire que originalmente era homogénea, modificándose la estructura vertical de los niveles bajos de la atmosfera. Este caso es debido principalmente al enfrentamiento de la superficie de la tierra durante la noche. Diseño de chimenea La manera más común de dispersar los contaminantes del aire es a través de una chimenea. La chimenea a menudo se usa como un símbolo de la contaminación del aire. Es una estructura que se ve comúnmente en la mayoría de industrias. Una chimenea dispersa los contaminantes antes de que lleguen a las poblaciones. Generalmente se diseñan teniendo en cuenta a la comunidad circundante. Mientras más alta sea la chimenea, mayor será la probabilidad de que los contaminantes se dispersen y diluyan antes de afectar a las poblaciones vecinas. A la emanación visible de una chimenea se le denomina pluma. A la altura de la pluma está determinada por la velocidad y empuje de los gases que salen por la chimenea. A menudo, se añade energíacalórica a los gases para aumentar la altura de la pluma. Las fuerzas naturales hacen que la pluma tenga velocidad vertical, como sucede con el humo de las chimeneas residenciales. Mientras más corta sea la chimeneas, mayor será la probabilidad de que la pluma este afectada por la cavidad formada por el edificio próximo a la chimenea. A medida que aumenta la altura de la chimenea, la pluma se aleja edificio. La forma y la dirección de la pluma también dependen de la fuerza vertical y horizontal de la atmosfera. Como se menciono anteriormente, la pluma está afectada por las condiciones atmosféricas. Las condiciones inestables en la atmosfera producirán una pluma ondulante, mientras que las estables harán que la pluma sea recta. Los contaminantes emitidos por las chimeneas pueden transportarse a largas distancias. Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 14 En general, la concentración de contaminantes disminuye a medida que se alejan del punto de descarga y son dispersados por el viento y otras fuerzas naturales. Las variaciones del clima influyen en la dirección y dispersión general de los contaminantes. La dispersión y transporte de contaminantes pueden estar afectados por factores climáticos y geográficos, un ejemplo es la inversión térmica. Convenios internacionales sobre protección del ambiente Convenios con objetivo de control: Cites, convenio de Espoo, Convenio de Basilea, Convenio de Rotterdam, Protocolo de Motreal y convenio de Kyoto. Convenios con objetivo de protección: convenio de Ramsar, convenio de Viena y convenio de Estocolmo. COP`s Los compuestos orgánicos persistentes (COP`s), son químicos muy estables que se generan en la industria química o se producen de manera no intencional a partir de ciertas actividades humanas (procesos de combustión o generación de electricidad, entre otros). Los COP´s se caracterizan por ser compuestos de alta toxicidad, muy persistentes en el medio ambiente, resistentes a la degradación natural, de alto potencial para bioacumularse y propensos para viajar distancias considerables. Estas características hacen que los COP´s se clasifiquen entre los contaminantes más peligrosos liberados al medio ambiente. Por su carácter tóxico, los COP´s están ligados a una serie de efectos nocivos a la salud humada, como trastornos congénitos, daños al sistemas inmunológico y respiratorio, problemas reproductivos, desordenes de índole sexual, períodos de lactación humana más cortos y mal funcionamiento endocrino; alergias, hipersensibilidad, daños al sistemas nervios, desordenes neurológicos de comportamiento y desarrollo, perdida de la corta memoria. Además de ellos, la enfermedad más grave a la que estamos expuestos por el consumo excesivo de carnes u otros alimentos grasos contaminados con COP´s, es el cáncer. Los seres vivos en etapa de gestación son los más vulnerables a los efectos tóxicos de los COP´s: los contaminantes pasan de la madre al feto a través de la placenta y luego, en una etapa posterior, a través de la leche. Humedal Un humedal es una zona de tierras, generalmente planas que se inundan permanentemente o intermitentemente la cual al cubrirse regularmente de agua, el suelo se satura, quedando desprovistos de oxígeno y dando lugar un ecosistema híbrido entre los puramente acuáticos y los terrestres. La categoría biológica de humedal comprende zonas de propiedades geológicas diversas: bañados, ciénagas, esteros, marismas, pantanos, turberas, así como las zonas de costas marítimas que presentan anegación periódica por el régimen de mareas (manglares). Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 15 Según el convenio RAMSAR (convenio para la conservación y uso racional de humedales) la definición de humedal es una zona de la superficie terrestre que esta temporal o permanentemente inundada, regulada por factores climáticos y en constante interrelación con los seres vivos que la habitan. En el art 1 de dicho convenio se citan como humedales a: pantanos y marismas, lagos y ríos, pastizales húmedos y turberas, oasis, estuarios, deltas y bajos de marea, zonas marinas próximas a las costas, manglares y arrecifes de coral, así como sitios artificiales como estanques piscícolas, arrozales, embalses y salinas. La función principal del humedal, además de ser un gran ecosistema y un importante hábitat para muchos seres vivos, es que actúan como filtradores naturales de agua, esto se debe a que sus plantas hidrófilas, almacenan y liberan agua, y de esta manera hacen un proceso de filtración. Además los peces no reconocen las fronteras nacionales y son capaces de migrar largas distancias. Consecuentemente, la destrucción o degradación de las tierras húmedas en un país puede impactos directos sobre los recursos biológicos de otros. La biodiversidad de los humedales los convierte en un recurso ecológico crucial. También constituyen un recurso de gran valor económico, científico, cultural y recreativo para la comunidad; además desempeñan un papel esencial en la adaptación al cambio climático y en la atenuación de sus efectos. Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 16 Contaminación del agua Tratamiento de agua Línea de agua Conjunto de operaciones unitarias de tipo físico, químico o biológico cuya finalidad es la eliminación o reducción de la contaminación o las características no deseables de las agua, bien sea naturales, de abastecimiento, de proceso o residuales. Los tratamientos de aguas industriales son muy variados, según el tipo de contaminación, y pueden incluir precipitación, neutralización, oxidación química y biológica, reducción, filtración, osmosis, etc. En el caso de que posean una alta concentración de materia orgánica, la secuencia que se sigue es la siguiente: Pretratamiento: Busca acondicionar el agua residual para facilitar los tratamientos propiamente dichos, y preservar la instalación de erosiones y taponamiento. Incluye equipos tales como rejas, tamices, desarenadores y desengrasadores. Tratamiento primario: o tratamiento fisicoquímico, busca reducir la materia suspendida por medio de la precipitación o sedimentación, con o sin reactivos, o por medio de diversos tipos de oxidación química, poco utilizada en la práctica, salvo aplicaciones especiales, por su alto costo. Tratamiento secundario: o tratamiento biológico, se emplea de forma masiva para eliminar la contaminación orgánica disuelta, la cual es costosa de eliminar por tratamientos fisicoquímicos. Suele aplicarse tras los anteriores. Consisten en la oxidación aerobia de materia orgánica, en sus diversas variantes de fangos activados, lechos de partículas, lagunas de oxidación y otros sistemas, o su eliminación anaerobia en digestores cerrados. Ambos sistemas producen fangos en mayor o menos medida que, a su vez, deben ser tratados para su reducción, acondicionamiento y destino final. Tratamiento terciario: de carácter fisicoquímico o biológico, desde el punto de vista conceptual no aplica técnicas diferentes que los otros tratamientos, sino que se utilizara a técnicas de ambos tipos destinadas a pulir o afinar el vertido final, mejorando alguna de sus características. Si se emplea intensivamente pueden lograr hacer el agua de nuevo apta para el abastecimiento de necesidades agrícolas, industriales, e incluso para potabilización (reciclaje de efluentes). Línea de fangos Conjuntos de operaciones que tratan los subproductos originados en la línea de agua, transformándolos en productos que pueden ser evacuados en óptimas condiciones tanto sanitarias como de manejo. Problema de los fangos Necesidad de una cierta cantidad de terreno para depositarlos. Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 17 Elevados costos de transporte a zonas donde se puedan depositar Impacto ambiental negativo: olores, insectos, lixiviados contaminantes, contaminación atmosférica, etc. Objetivos Reducir el volumen para evitar el manejo de grandes cantidades de fango Estabilización de fangos para evitar problemas, entre otros la fermentación Transformación de los sólidos a una textura adecuada para su manejabilidad y transporte Vuelco de efluentes a las napas subterráneas El vuelco de efluentes a las napas subterráneas es permitido dentro de los límites establecidos en la resolución 79.179/190 anexo c, que reglamenta la ley 13.577, modificada por la ley nº 20.324. Art 29: todo establecimiento que posea vertidos con destino directo o indirecto a pozos o terrenos absorbentes deberá arbitrar antes del 31 de julio de 1991 los medios necesarios para cambiar ese destino o construir cisternas impermeables para la posterior descarga de los vertidos en boca de recepción habilitada por la empresa Obras sanitarias de la nación. Vencido dicho plazo la empresa aplicará las penalidades establecidas en los art 14 y 15 del decreto nº 674/89. Sin embargo, si durante ese período se comprobara la existencia de riesgo de contaminación de napas a causa de vertidos del establecimiento, podrá clausurarse el desagüe a dicho pozo. Los límites permisibles para vertidos con este destino se agregan como anexo C. la razón principal de los límites impuestos al vertido de efluentes a las napas es que se contamina un recurso de agua potable, a su vez, si el efluente contiene vapores, estos pueden difundir a través de las capas y llegar de esta manera a la superficie liberándose a la atmósfera o algún lugar cerrado. Análisis para determinar potabilidad del agua Los análisis realizados son físicos, químicos y biológicos. Los valores permitidos se detallan en una tabla donde según la referencia corresponderá un valor para cada una de éstas. Organismos que regulan la calidad del agua Los organismos que regulan internacionalmente la potabilidad del agua son la organización mundial de la salud (OMS) y la organización panamericana de la salud (OPS). Posibles tratamientos a realizar en efluentes líquidos El agua sucia se vierte al alcantarilladlo por industrias y zonas urbanas. El agua llega a la estación depuradora a través de un sistema de colectores. El Fundamentos de ingeniería ambiental Resumen del primer módulo Merbilhaá, Juan Ignacio 18 tratamiento se inicia en el bombeo de entrada, donde el agua es impulsada a una cota que le permitirá circular por diferentes elementos de la planta. Unas rejas de desbaste retienen la suciedad sólida más gruesa; se trata de desbaste de gruesos, la operación se repite con tamices más espesos, que forman desbaste de finos. El pretratamiento continúa y acaba en el desarenador-desengrasador, donde, los procesos mecánicos, se hunden las arenas y flotan las grasas. En caso de fuerte contaminaciones industriales, se añaden coagulantes químicos y se produce la floculación: ello favorece la decantabilidad de la materia en suspensión. El siguiente paso consiste en separar por medios físicos los detritos en el decantador primario, en cuyo fondo se pretende depositen los fangos primarios. La carga contaminante restante se elimina por medios biológicos, ya que determinadas bacterias se alimentan de la materia orgánica, tanto disuelta como en suspensión. Para ello, necesitamos un depósito llamado reactor biológico y una aportación de oxígeno. En el edificio de sopladores se aporta al reactor biológico el aire que las bacterias necesitan para poder asimilar la materia orgánica. Por su peso, los biosólidos formados en el reactor se depositan en el fondo del decantador secundario y así se separan del agua. Al agua ya limpia retorna a la naturaleza y continúa su ciclo.
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