Determinacion de La Distribucion Horizontal de Las Emisiones Producidas en Los Hornos Artesanales...

download Determinacion de La Distribucion Horizontal de Las Emisiones Producidas en Los Hornos Artesanales Para La Elaboracion de Carbon Vegetal en El Canton Quevedo

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  • UNIVERSIDAD TCNICA ESTATAL DE QUEVEDO

    FACULTAD DE CIENCIAS AMBIENTALES

    ESCUELA DE INGENIERA EN GESTIN AMBIENTAL

    Tesis de Grado

    PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE INGENIERO EN

    GESTIN AMBIENTAL

    Tema:

    DETERMINACIN DE LA DISTRIBUCION HORIZONTAL DE LAS EMISIONES

    PRODUCIDAS EN LOS HORNOS ARTESANALES PARA ELABORACIN DE CARBN

    VEGETAL EN EL CANTN QUEVEDO.

    Autores:

    Guillermo Gabriel Rosero Bustamante

    Elvis Antonio Cabrera Casillas

    Director de Tesis:

    ING. MET. JORGE NEIRA M.

    Quevedo- Los Ros - Ecuador

    2011

  • UNIVERSIDAD TCNICA ESTATAL DE QUEVEDO

    FACULTAD DE CIENCIAS AMBIENTALES

    ESCUELA DE INGENIERIA EN GESTIN AMBIENTAL

    Tesis de grado presentada al Honorable Consejo Directivo como requisito

    previo a la obtencin del ttulo de:

    INGENIERO EN GESTIN AMBIENTAL

    DETERMINACIN DE LA DISTRIBUCION HORIZONTAL DE LAS

    EMISIONES PRODUCIDAS EN LOS HORNOS ARTESANALES

    PARA ELABORACIN DE CARBN VEGETAL EN EL CANTN

    QUEVEDO. APROBADA POR:

    ------------------------------------------ -----------------------------------------

    ING. MET. JORGE NEIRA M. ING. JIMMY BRIONES M.

    DIRECTOR DE TESIS PRESIDENTE DEL TRIBUNAL

    ------------------------------------------- ----------------------------------------

    ING. ELIAS CUASQUER F. ING. RAFAEL GARCS E.

    INTEGRANTE DEL TRIBUNAL INTEGRANTE DEL TRIBUNAL

    2011 Quevedo-Los Ros-Ecuador

  • LA PRESENTE INVESTIGACIN ES RESPONSABILIDAD

    EXCLUSIVA DE LOS AUTORES

    ------------------------------------------------------

    GUILLERMO GABRIEL ROSERO BUSTAMANTE

    -----------------------------------------------------------

    ELVIS ANTONIO CABRERA CASILLAS

  • CERTIFICACIN

    El suscrito Ing. Met. Jorge Neira Mosquera, docente de la FACULTAD DE CIENCIAS

    AMBIENTALES de la UNIVERSIDAD TCNICA ESTATAL DE QUEVEDO,

    certifica que los egresados GUILLERMO GABRIEL ROSERO BUSTAMANTE,

    ELVIS ANTONIO CABRERA CASILLAS realiz las actividades necesarias para la

    elaboracin de la tesis de grado titulada DETERMINACIN DE LA DISTRIBUCIN

    HORIZONTAL DE LAS EMISIONES PRODUCIDAS EN LOS HORNOS

    ARTESANALES PARA LA ELABORACIN DE CARBON VEGETAL EN EL

    CANTN QUEVEDO, bajo mi direccin habiendo cumplido con todas las disposiciones

    reglamentarias establecidas para el efecto.

    -------------------------------------------------

    ING.MET. JORGE NEIRA M.

    Director de Tesis

  • 1

    DEDICATORIA

    Quisiramos dedicarle este logro en nuestras

    vidas

    A Dios por darnos la vida y demostrarnos

    tantas veces su existencia, siendo siempre un

    principio y fundamento para salir delante de

    cada tropiezo.

    A nuestros padres, gracias a su esfuerzo,

    apoyo y confianza porque sin ustedes este

    sueo nunca se hubiese cumplido.

    A nuestros Hermanos, Abuelos y Tos por el

    amor incondicional que siempre nos brindan.

  • 2

    AGRADECIMENTOS

    Aprovechamos este momento irrepetible que nos brinda el final de esta tesis para hacer una reflexin por el sendero de la investigacin y rendir un merecido homenaje a todas aquellas personas que nos ayudaron en este trayecto. Por ello, es para nosotros un verdadero placer utilizar este espacio para ser justo y consecuente con ellas, expresndoles nuestros agradecimientos.

    A nuestras familias, gracias a su apoyo y amor incondicional, hemos llegado a realizar una de nuestras grandes metas, lo cual constituye la herencia ms valiosa que pudiramos recibir.

    Ing. For. Antonio Vliz Mendoza, Decano de la Facultad de Ciencias Ambientales.

    Ing. Met. Jorge Neira, Director de la Escuela de Ingeniera en Gestin Ambiental y Director de Tesis por los conocimientos que comparti con nosotros y especialmente por bridarnos su apoyo.

    Queremos expresar nuestro ms sincero agradecimiento a los seores integrantes del tribunal de tesis Ing. Jimmy Briones, Ing. Rafael Garcs e Ing. Elas Cusquer por su participacin activa y compartir desinteresadamente sus amplios conocimientos y experiencia, tan importantes para la elaboracin y el xito de esta investigacin.

    Y a todas aquellas personas y amigos que hemos dejado de mencionar, y que en algn momento han estado dispuestos a ayudarnos cuando lo hemos necesitado.

    Muchas gracias.

    NDICE DE CONTENIDOS

  • 3

    EPGRAFE CONTENIDO PG. I. INTRODUCCIN.. 1 A. Justificacin. 2 B. Objetivo General... 3 C. Objetivos Especficos... 3 D. Hiptesis. 4 II. REVISIN DE LITERATURA. 5 A. Marco Legal... 5 1. POLTICAS BSICAS AMBIENTALES DEL ECUADOR 5 2. LEY DE GESTIN AMBIENTAL 7

    3. TEXTO UNIFICADO DE LA LEGISLACIN AMBIENTAL SECUNDARIA.. 8

    B. Marco Terico 21

    1. PROCESOS PARA LA ELABORACIN DE CARBN VEGETAL USANDO MTODOS ARTESANALES. 21

    2. CONSIDERACIONES PARA LA APLICACIN DE LOS MODELOS DE DISPERSIN. 24

    3. MTODOS PARA MEDIR CONCENTRACIONES DE PARTCULAS.... 25

    4. FACTORES QUE AFECTAN LA DISPERSIN DE LOS CONTAMINANTES DEL AIRE... 26

    5. INFLUENCIA DE LAS EMISIONES EN LA SALUD 28 6. EFECTOS DE LAS EMISIONES EN LA VISIBILIDAD.. 29 7. MODELOS DE DISPERSION. 31

    8. TIPOS DE HORNOS MS UTILIZADOS PARA ELABORACIN DE CARBN VEGETAL 35

    III. MATERIALES Y MTODOS.. 52 A. Localizacin del rea de Estudio... 52 1. MATERIALES DE OFICINA 54 2. MATERIALES DE CAMPO. 54 3 MATERIALES DE LABORATORIO... 55 B. Metodologa... 55

    1. MTODOS PARA IDENTIFICAR LOS PROCESOS DE ELABORACIN DE CARBN VEGETAL 55

    2.

    DETERMINACIN LAS CONCENTRACIONES DE CO MEDIANTE CLCULOS ESTEQUIOMTRICOS A PARTIR DE LA CANTIDAD DE MADERA CONVERTIDA EN CARBN (PIROLISIS) 55

    3.

    DETERMINACIN DE LA ACUMULACIN HORIZONTAL DEL MATERIAL PARTICULADO PRECIPITADO (DEPOSICIN SECA) A DIFERENTES DISTANCIAS A SOTAVENTO. 56

    4. DETERMINACIN DE LA VISIBILIDAD HORIZONTAL DESDE LOS FOCOS EMISORES. 56

    5. CLCULO DEL REA DE DISPERSIN DE LAS 57

  • 4

    EMISIONES DE CO.

    6. DETERMINACIN DE UN MODELO MEJORADO DE HORNO PARA LA PRODUCCIN DE CARBN VEGETAL 57

    IV. RESULTADOS.. 58

    A. Identificacin de los procesos para la elaboracin de carbn vegetal 58

    1. MATERIA PRIMA.. 58

    2. PREPARACIN DEL ESPACIO A OCUPAR POR EL HORNO.. 59

    3. CONSTRUCCIN DE LA CAMA O BASE. 59 4. APILAMIENTO DE MADERA SOBRE LA CAMA. 60 5. CUBIERTA CON VIRUTA... 60 6. ENCENDIDO DEL HORNO 61 7. MANEJO DEL HORNO 62 8. EXTRACCIN DEL CARBN 63

    B.

    Determinacin de las concentraciones de CO en la parroquia San Carlos, cantn Quevedo, mediante clculos estequiomtricos a partir de la cantidad de madera convertida en carbn (pirolisis) . 65

    C. Medicin de la acumulacin horizontal del material particulado precipitado (deposicin anhidra) a diferentes distancias a sotavento.. 68

    D. Determinacin de la visibilidad horizontal desde los focos emisores. 72

    E. Clculo del rea de dispersin de las emisiones de CO mediante el modelo matemtico de Gauss.. 75

    F. Determinacin de un modelo mejorado de horno para la produccin de carbn vegetal. 78

    V. DISCUSIN... 81 VI. CONCLUSIONES. 84 VII. RECOMENDACIONES 86 VIII. RESUMEN. 87 IX. SUMMARY. 88

    BIBLIOGRAFA. 89

  • 5

    NDICE DE FIGURAS

    NMERO DESCRIPCIN PG.

    3.1. Ubicacin y localizacin del rea de estudio.. 52

    4.1. Residuos de madera empleados en la produccin de carbn

    vegetal en el rea bajo estudio. 58

    4.2. Construccin de la cama o base 59

    4.3. Apilamiento de madera sobre la cama.. 60

    4.4. Cubierta con viruta.. 61

    4.5. Encendido del horno... 62

    4.6. Manejo del horno. 63

    4.7. Extraccin del carbn. 64

    4.8. Valores mximos, mnimos y medios del material precipitable

    (PM-10)..... 69

    4.9. Mapa de concentraciones de deposicin seca... 70

    4.10 Visibilidad horizontal desde los focos emisores. 73

    4.11 Mapa de reas de dispersin de CO segn mtodo. 75

  • 6

    NDICE DE TABLAS

    NMERO DESCRIPCIN PG.

    1.1.

    Concentraciones de contaminantes comunes que definen los

    niveles de alerta, de alarma y de emergencia en la calidad del

    aire 19

    4.1.

    Concentraciones de CO en la parroquia San Carlos, cantn

    Quevedo, mediante clculos estequiomtricos a partir de la

    cantidad de madera convertida en carbn (pirolisis). 65

    4.2. Recoleccin del material precipitable(PM-10)... 68

    4.3. Valores mximos, mnimos y medios del material

    precipitable(PM-10). 69

    4.4. Visibilidad horizontal desde los focos emisores. 72

    4.5. Concentraciones de CO calculadas a favor del viento.. 76

    4.6. Concentraciones de CO calculadas a contra viento.. 76

  • 7

    I. INTRODUCCIN

    Se estima que el sesenta por ciento de toda la madera extrada en el mundo, se

    quema como combustible, sea directamente, o transformndola en carbn vegetal.

    La proporcin de lea utilizada para la fabricacin de carbn vegetal, puede

    estimarse, alrededor del 25 por ciento de la cantidad antes mencionada, o sea

    cerca de 400 millones de metros cbicos por ao. (Booth H.E. 1974)

    El carbn vegetal, en los pases en desarrollo, se usa principalmente como

    combustible domstico, para cocinar y calefaccin, pero es tambin un importante

    combustible industrial. Grandes cantidades se emplean en fundiciones y forjas; en

    la extraccin y refinado de metales especialmente de hierro, y en otras numerosas

    aplicaciones metalrgicas y qumicas. Para los pases en va de desarrollo,

    abundantemente dotados de bosques, la exportacin de carbn vegetal puede ser

    una industria provechosa. (Trossero, M.A, 1978.)

    La produccin de carbn vegetal en hornos artesanales libera a la atmsfera una

    cantidad de material particulado en suspensin el cual es considerado como uno

    de los contaminantes del aire ms importantes en trminos de sus posibles

    efectos sobre la salud de las personas. Estudios epidemiolgicos evidencian la

    existencia de asociaciones significativas entre el nivel de la concentracin de

    material particulado en el aire e impactos adversos en la salud (WHO, 2000).

    Las partculas ms finas son generalmente las que ms contribuyen a estos

    efectos adversos, debido a su capacidad de ingresar ms profundamente en los

    pulmones, alojndose all y daando los tejidos involucrados en el intercambio de

    gases. Mientras que los efectos del material particulado varan considerablemente

    dependiendo de su composicin y distribucin de tamaos, generalmente, la

    exposicin al material particulado inhalable puede causar un aumento en la

    mortalidad de origen cardaco y respiratorio, una reduccin de los niveles de la

  • 8

    capacidad pulmonar en nios y adultos asmticos y enfermedades crnicas de

    obstruccin pulmonar. (COMEAP, 1998, WHO, 2000).

    Los efectos sobre la salud originados por estas causas, traen asociados aumentos

    en el ausentismo escolar, disminucin de los das de actividad laboral y un

    aumento del nmero de consultas mdicas o a las salas de emergencias por

    sntomas de asma y otras patologas respiratorias (COMEAP, 1998, WHO, 2000).

    A. Justificacin

    Actualmente existe preocupacin por parte de las autoridades del ambiente, ya

    que han receptado un gran nmero de denuncias de comunidades afectadas, por

    tanto se cree que es efectiva la necesidad de un sustento tcnico-cientfico que

    haga posible elaborar una herramienta de regulacin para las actividades de

    elaboracin de carbn vegetal.

    Estudios previos han demostrado que la inhalacin de partculas irrita la mucosa,

    pueden interferir principalmente el funcionamiento pulmonar, agravando la

    bronquitis crnica, la enfermedad constrictiva ventilatoria crnica, el enfisema

    pulmonar y el asma bronquial. (Timonen Kl, Pekkanen J, Tiittanen P, Salonen

    Ro.(2002)

    Segn el informe de inspeccin numero 007 de la Direccin Provincial del

    Ministerio del Ambiente de Los Ros, la precipitacin de polvo gris sobre la

    superficie de los sectores cercanos a los hornos, provoca malestares respiratorios

    y frecuentes epidemias de gripe y tos especialmente en nios. Tambin existe

    malestar en los conductores de los buses de transporte de pasajeros, porque el

    sitio ubicado en la va a Babahoyo, entrada a Mocche, les representa un peligro

    permanente de ocasionar accidentes de trnsito pues los niveles de visibilidad

    disminuyen drsticamente con el humo y emisiones de los hornos. (Informe de

    inspeccin N. 007, Agosto2009).

  • 9

    En la temtica de investigacin planteada, es necesario resaltar que se aplicar

    una estrategia metodolgica para la obtencin y procesamiento de datos

    sustentada en varias tcnicas ya utilizadas en estudios similares junto con

    propuestas metodolgicas innovadoras de los autores de la presente

    investigacin, esperando contribuir en el mbito investigativo.

    B. Objetivo General

    Evaluar la distribucin de las emisiones producidas en los hornos artesanales para

    elaboracin de carbn vegetal en el cantn Quevedo, durante la poca seca del

    ao.

    C. Objetivos Especficos

    Identificar los procesos en la elaboracin de carbn vegetal.

    Determinar las concentraciones de CO en la parroquia San Carlos, cantn

    Quevedo, mediante clculos estequiomtricos a partir de la cantidad de

    madera convertida en carbn (pirolisis).

    Medir la acumulacin horizontal del material particulado precipitado

    (deposicin anhidra) a diferentes distancias a sotavento.

    Determinar la visibilidad horizontal desde los focos emisores.

    Determinar el rea de dispersin de las emisiones de CO mediante el

    modelo matemtico de Gauss.

    Determinar un modelo mejorado de horno para la produccin de carbn

    vegetal.

  • 10

    D. Hiptesis

    Ho La concentracin de CO en el aire la parroquia San Carlos, cantn

    Quevedo, calculada a travs de mtodos estequiomtricos, pueden

    ser comparables con los estndares que establece la normativa.

    HI La concentracin de CO en el aire la parroquia San Carlos, cantn

    Quevedo, calculada a travs de mtodos estequiomtricos, no

    pueden ser comparables con los estndares que establece la

    normativa.

    Ho La acumulacin horizontal del material particulado precipitado

    (deposicin anhidra) a diferentes distancias a sotavento, en la

    parroquia San Carlos, cantn Quevedo, cumple con los estndares

    de calidad.

    HI La acumulacin horizontal del material particulado precipitado

    (deposicin anhidra) a diferentes distancias a sotavento, en la

    parroquia San Carlos, cantn Quevedo, no cumple con los

    estndares de calidad.

    Ho El humo producido por la carbonera no afecta la visibilidad horizontal

    especialmente de conductores de vehculos.

    HI El humo producido por la carbonera si afecta la visibilidad horizontal

    especialmente de conductores de vehculos.

    Ho El mtodo de Gauss no es pertinente para el clculo del rea de

    dispersin de las emisiones de CO, en el caso de la zona afectada

    por las carboneras bajo estudio.

    HI El mtodo de Gauss es pertinente para el clculo del rea de

    dispersin de las emisiones de CO, en el caso de la zona afectada

    por las carboneras bajo estudio.

  • 11

    II. REVISIN DE LITERATURA

    A. Marco Legal

    1. POLTICAS BSICAS AMBIENTALES DEL ECUADOR

    El siguiente articulado abarca los aspectos principales de lasPolticas Bsicas

    Ambientales del Ecuador:

    Art. 1.-Establcense las siguientes Polticas Bsicas Ambientales del Ecuador:

    15.- Reconociendo que se han identificado los principales problemas ambientales,

    a, los cuales conviene dar un atencin especial en la gestin ambiental, a travs

    de soluciones oportunas y efectivas; el Estado Ecuatoriano, sin perjuicio de

    atender todos los asuntos relativos a la gestin ambiental en el pas, dar prioridad

    al tratamiento y solucin de los siguientes aspectos reconocidos como problemas

    ambientales prioritarios del pas:

    La pobreza, (agravada por el alto crecimiento poblacional frente a la insuficiente

    capacidad del Estado para satisfacer sus requerimientos, principalmente

    empleo).

    La erosin y desordenado uso de los suelos.

    La deforestacin.

    La prdida de la biodiversidad y recursos genticos.

    La desordenada e irracional explotacin de recursos naturales en general.

    Lacontaminacin creciente de aire, agua y suelo.

    La generacin y manejo deficiente de desechos, incluyendo txicos y

    peligrosos.

    El estancamiento y deterioro de las condiciones ambientales urbanas.

    Los grandes problemas de salud nacional por contaminacin y malnutricin.

    El proceso de desertificacin y agravamiento del fenmeno de sequas.

  • 12

    Los riesgos, desastres y emergencias naturales y ambientales.

    16.- Reconociendo que se han identificado reas geogrficas en el Ecuador en las

    que existen problemas ambientales agudos, en las cuales es necesario concentrar

    especiales esfuerzos para solucionar dichos problemas; El Estado Ecuatoriano,

    sin perjuicio de atender todo el territorio nacional contribuyendo a solucionar

    problemas ambientales y procurando alcanzar la gestin adecuada que el pas

    requiere, dar prioridad al tratamiento y solucin de los problemas ambientales

    que afectan o amenazan a las siguientes regiones geogrficas:

    Bosques de Nor Occidente del pas (prolongacin del Bosque del Choc,

    Esmeraldas).

    Ecosistemas de manglares en la Costa ecuatoriana.

    Bosques de las estribaciones exteriores de los Andes ecuatorianos.

    Selva amaznica ecuatoriana.

    Regin del Archipilago Galpagos.

    Golfo de Guayaquil.

    Ciudades de Quito, Guayaquil, Cuenca, Ambato, Esmeraldas, Santo Domingo

    de los Colorados, Quevedo, Babahoyo, Machala, Portoviejo y Lago Agrio

    (Nueva Loja).

    Zonas agrcolas andinas con importantes procesos erosivos.

    Sistemas lacustres.

    Art. 66.- Se reconoce y garantizar a las personas:

    27.- EI derecho a vivir en un ambiente sano, ecolgicamente equilibrado, libre de

    contaminacin y en armona con la naturaleza.

    Art. 276.- El rgimen de desarrollo tendr los siguientes objetivos:

  • 13

    4. Recuperar y conservar la naturaleza y mantener un ambiente sano y

    sustentable que garantice a las personas y colectividades el acceso equitativo,

    permanente y de calidad al agua, aire y suelo, y a los beneficios de los recursos

    del subsuelo y del patrimonio natural.

    Art. 397.- En caso de daos ambientales el Estado actuar de manera inmediata y

    subsidiaria para garantizar la salud y la restauracin de los ecosistemas. Adems

    de la sancin correspondiente, el Estado repetir contra el operador de la actividad

    que produjera el dao las obligaciones que conlleve la reparacin integral, en las

    condiciones y con los procedimientos que la ley establezca. La responsabilidad

    tambin recaer sobre las servidoras o servidores responsables de realizar el

    control ambiental. Para garantizar el derecho individual y colectivo a vivir en un

    ambiente sano y ecolgicamente equilibrado, el Estado se compromete a:

    2. Establecer mecanismos efectivos de prevencin y control de la contaminacin

    ambiental, de recuperacin de espacios naturales degradados y de manejo

    sustentable de los recursos naturales.

    2. LEY DE GESTIN AMBIENTAL

    El Art. 33 establece como instrumentos de aplicacin de las normas ambientales

    los siguientes (TULAS, 2006):

    Parmetros de calidad ambiental,

    Normas de efluentes y emisiones,

    Normas tcnicas de calidad de productos,

    Rgimen de permisos y licencias administrativas,

    Evaluaciones de impacto ambiental,

    Listados de productos contaminantes y nocivos para la salud humana y el

    ambiente,

  • 14

    Certificaciones de calidad ambiental de productos y servicios y otros que

    sern regulados en el respectivo reglamento.

    3.TEXTO UNIFICADO DE LA LEGISLACIN AMBIENTAL SECUNDARIA

    NORMA DE CALIDAD DEL AIRE AMBIENTE

    LIBRO VI ANEXO 4

    1 INTRODUCCIN

    La presente norma tcnica es dictada bajo el amparo de la Ley de Gestin

    Ambiental y del Reglamento a la Ley de Gestin Ambiental para la Prevencin y

    Control de la Contaminacin Ambiental y se somete a las disposiciones de stos,

    es de aplicacin obligatoria y rige en todo el territorio nacional.

    La presente norma tcnica determina o establece:

    Los objetivos de calidad del aire ambiente.

    Los mtodos y procedimientos a la determinacin de los contaminantes en

    el aire ambiente.

    2 OBJETO

    La presente norma tiene como objetivo principal el preservar la salud de las

    personas, la calidad del aire ambiente, el bienestar de los ecosistemas y del

    ambiente en general. Para cumplir con este objetivo, esta norma establece los

    lmites mximos permisibles de contaminantes en el aire ambiente a nivel del

    suelo. La norma tambin provee los mtodos y procedimientos destinados a la

    determinacin de las concentraciones de contaminantes en el aire ambiente.

  • 15

    3 DEFINICIONES

    Para el propsito de esta norma se consideran las definiciones establecidas en el

    Reglamento a la Ley de Prevencin y Control de la Contaminacin, y las que a

    continuacin se indican:

    3.1 Aire

    O tambin aire ambiente, es cualquier porcin no confinada de la atmsfera, y se

    define como mezcla gaseosa cuya composicin normal es, de por lo menos, veinte

    por ciento (20%) de oxgeno, setenta y siete por ciento (77%) nitrgeno y

    proporciones variables de gases inertes y vapor de agua, en relacin volumtrica.

    3.2 Chimenea

    Conducto que facilita el transporte hacia la atmsfera de los productos de

    combustin generados en la fuente fija.

    3.3 Combustin

    Oxidacin rpida, que consiste en una combinacin del oxgeno con aquellos

    materiales o sustancias capaces de oxidarse, dando como resultado la generacin

    de gases, partculas, luz y calor.

    3.4 Condiciones de referencia

    Veinticinco grados centgrados (25 C) y setecientos sesenta milmetros de

    mercurio de presin (760 mm Hg).

  • 16

    3.5 Contaminante del aire

    Cualquier sustancia o material emitido a la atmsfera, sea por actividad humana o

    por procesos naturales, y que afecta adversamente al hombre o al ambiente.

    3.6 Contaminantes comunes del aire

    Cualquier contaminante del aire para los cuales, en esta norma, se especifica un

    valor mximo de concentracin permitida a nivel del suelo en el aire ambiente,

    para diferentes perodos de tiempo.

    3.7 Contaminante peligroso del aire

    Son aquellos contaminantes del aire no contemplados en esta norma pero que

    pueden presentar una amenaza de efectos adversos en la salud humana o en el

    ambiente. Algunos de estos contaminantes, pero que no se limitan a los mismos,

    son asbesto, berilio, mercurio, benceno, cloruro de vinilo.

    3.8 Contaminacin del aire

    La presencia de sustancias en la atmsfera, que resultan de actividades humanas

    o de procesos naturales, presentes en concentracin suficiente, por un tiempo

    suficiente y bajo circunstancias tales que interfieren con el confort, la salud o el

    bienestar de los seres humanos o del ambiente.

    3.9 Dimetro aerodinmico

    Para una partcula especfica, es el dimetro de una esfera con densidad unitaria

    (densidad del agua) que se sedimenta en aire quieto a la misma velocidad que la

    partcula en cuestin.

  • 17

    3.10 Emisin

    La descarga de sustancias en la atmsfera. Para propsitos de esta norma, la

    emisin se refiere a la descarga de sustancias provenientes de actividades

    humanas.

    3.11 Episodio crtico de contaminacin del aire

    Es la presencia de altas concentraciones de contaminantes comunes del aire y por

    perodos cortos de tiempo, como resultado de condiciones meteorolgicas

    desfavorables que impiden la dispersin de los contaminantes previamente

    emitidos.

    3.12 Fuente fija de combustin

    Es aquella instalacin o conjunto de instalaciones, que tiene como finalidad

    desarrollar operaciones o procesos industriales, comerciales o de servicios, y que

    emite o puede emitir contaminantes al aire, debido a proceso de combustin,

    desde un lugar fijo o inamovible.

    3.13 ISO

    Organizacin Internacional para la Normalizacin.

    3.14 Lnea base

    Denota el estado de un sistema alterado en un momento en particular, antes de un

    cambio posterior. Se define tambin como las condiciones en el momento de la

    investigacin dentro de un rea que puede estar influenciada por actividades

    humanas.

  • 18

    3.15 Material particulado

    Est constituido por material slido o lquido en forma de partculas, con excepcin

    del agua no combinada, presente en la atmsfera en condiciones normales. Se

    designa como PM2,5al material particulado cuyo dimetro aerodinmico es menor

    a 2,5 micrones. Se designa como PM10 al material particulado de dimetro

    aerodinmico menor a 10 micrones.

    3.16 Micrn

    Millonsima parte de un metro.

    3.17 Monitoreo

    Es el proceso programado de colectar muestras, efectuar mediciones, y realizar el

    subsiguiente registro, de varias caractersticas del ambiente, a menudo con el fin

    de evaluar conformidad con objetivos especficos.

    3.18 Nivel de fondo (background)

    Denota las condiciones ambientales imperantes antes de cualquier perturbacin

    originada en actividades humanas, esto es, slo con los procesos naturales en

    actividad.

    3.19 Norma de calidad de aire

    Es el valor que establece el lmite mximo permisible de concentracin, a nivel del

    suelo, de un contaminante del aire durante un tiempo promedio de muestreo

    determinado, definido con el propsito de proteger la salud y el ambiente. Los

    lmites permisibles descritos en esta norma de calidad de aire ambiente se

  • 19

    aplicarn para aquellas concentraciones de contaminantes que se determinen

    fuera de los lmites del predio de los sujetos de control o regulados.

    3.20 Norma de emisin

    Es el valor que seala la descarga mxima permisible de los contaminantes del

    aire definidos.

    3.21 Olor ofensivo

    Es el olor, generado por sustancias o actividades industriales, comerciales o de

    servicio, que produce molestia aunque no cause dao a la salud humana.

    3.22 Partculas Sedimentables

    Material particulado, slido o lquido, en general de tamao mayor a 10 micrones,

    y que es capaz de permanecer en suspensin temporal en el aire ambiente.

    3.23 US EPA

    Agencia de Proteccin Ambiental de los Estados Unidos de Amrica.

    4 CLASIFICACIN

    Esta norma establece los lmites mximos permisibles de concentraciones de

    contaminantes comunes, a nivel del suelo, en el aire ambiente. La norma

    establece la presente clasificacin:

    Norma de calidad de aire ambiente

    a. Contaminantes del aire ambiente.

    b. Normas generales para concentraciones de contaminantes comunes en el aire

    ambiente.

  • 20

    c. Planes de alerta, alarma y emergencia de la calidad del aire.

    d. Mtodos de medicin de concentracin de contaminantes comunes del aire

    ambiente.

    e. De las molestias o peligros inducidos por otros contaminantes del aire.

    5 REQUISITOS

    5.1 Norma de calidad de aire ambiente

    5.1.1 De los contaminantes del aire ambiente

    5.1.1.1 Para efectos de esta norma se establecen como contaminantes comunes

    del aire ambiente a los siguientes:

    Partculas Sedimentables.

    Material Particulado de dimetro aerodinmico menor a 10 (diez) micrones.

    Se abrevia PM10.

    Material Particulado de dimetro aerodinmico menor a 2,5 (dos enteros

    cinco dcimos) micrones. Se abrevia PM2,5.

    xidos de Nitrgeno: NO y NO2, y expresados como NO2.

    Dixido de Azufre SO2.

    Monxido de Carbono.

    Oxidantes Fotoqumicos, expresados como Ozono.

    5.1.1.2 La Entidad Ambiental de Control verificar, mediante sus respectivos

    programas de monitoreo, que las concentraciones a nivel de suelo en el aire

    ambiente de los contaminantes comunes no excedan los valores estipulados en

    esta norma. Dicha Entidad quedar facultada para establecer las acciones

    necesarias para, de ser el caso de que se excedan las concentraciones de

    contaminantes comunes del aire, hacer cumplir con la presente norma de calidad

  • 21

    de aire. Caso contrario, las acciones estarn dirigidas a prevenir el deterioro a

    futuro de la calidad del aire.

    5.1.1.3 La responsabilidad de la determinacin de las concentraciones de

    contaminantes en el aire ambiente recaer en la Entidad Ambiental de Control.

    Los equipos, mtodos y procedimientos a utilizarse en la determinacin de la

    concentracin de contaminantes, tendrn como referencia a aquellos descritos en

    la legislacin ambiental federal de los Estados Unidos de Amrica (Code of

    Federal Regulations, Anexos 40 CFR 50).

    5.1.1.4 La Entidad Ambiental de Control deber demostrar, ante el Ministerio del

    Ambiente, que sus equipos, mtodos y procedimientos responden a los

    requerimientos descritos en esta norma. De existir alguna desviacin con respecto

    a la norma, se deber efectuar la debida justificacin tcnica a fin de establecer la

    validez, en uso oficial, de los resultados a obtenerse en la medicin de

    concentraciones de contaminantes en el aire ambiente. La informacin que se

    recabe, como resultado de los programas pblicos de medicin de

    concentraciones de contaminantes comunes del aire, sern de carcter pblico.

    5.1.1.5 La Entidad Ambiental de Control establecer sus procedimientos internos

    de control de calidad y aseguramiento de calidad del sistema de monitoreo de

    calidad del aire ambiente en la regin bajo su autoridad. As mismo, la Entidad

    Ambiental de Control deber definir la frecuencia y alcance de los trabajos, tanto

    de auditora interna como externa, para su respectivo sistema de monitoreo de

    calidad de aire ambiente.

    5.1.2 Normas generales para concentraciones de contaminantes comunes en el

    aire ambiente

    5.1.2.1 Para los contaminantes comunes del aire, definidos en 4.1.1, se

    establecen las siguientes concentraciones mximas permitidas. El Ministerio del

  • 22

    Ambiente establecer la frecuencia de revisin de los valores descritos en la

    presente norma de calidad de aire ambiente. La Entidad Ambiental de Control

    utilizar los valores de concentraciones mximas de contaminantes del aire

    ambiente aqu definidos, para fines de elaborar su respectiva ordenanza o norma

    sectorial. La Entidad Ambiental de Control podr establecer normas de calidad de

    aire ambiente de mayor exigencia que los valores descritos en esta norma

    nacional, esto si los resultados de las evaluaciones de calidad de aire que efecte

    dicha Autoridad indicaren esta necesidad.

    Partculas sedimentables.- La mxima concentracin de una muestra, colectada

    durante 30 (treinta) das de forma continua, ser de un miligramo por centmetro

    cuadrado (1 mg/cm2 x 30 d).

    Material particulado menor a 10 micrones (PM 10).- El promedio aritmtico de la

    concentracin de PM10 de todas las muestras en un ao no deber exceder de

    cincuenta microgramos por metro cbico (50 g/m3). La concentracin mxima en

    24 horas, de todas las muestras colectadas, no deber exceder ciento cincuenta

    microgramos por metro cbico (150 g/m3), valor que no podr ser excedido ms

    de dos (2) veces en un ao.

    Material particulado menor a 2,5 micrones (PM 2,5).- Se ha establecido que el

    promedio aritmtico de la concentracin de PM2,5 de todas las muestras en un ao

    no deber exceder de quince microgramos por metro cbico (15 g/m3). La

    concentracin mxima en 24 horas, de todas las muestras colectadas, no deber

    exceder sesenta y cinco microgramos por metro cbico (65 g/m3), valor que no

    podr ser excedido ms de dos (2) veces en un ao.

    Dixido de azufre (SO2).- El promedio aritmtico de la concentracin de SO2

    determinada en todas las muestras en un ao no deber exceder de ochenta

    microgramos por metro cbico (80 g/m3). La concentracin mxima en 24 horas

  • 23

    no deber exceder trescientos cincuenta microgramos por metro cbico (350

    g/m3), ms de una vez en un ao.

    Monxido de carbono (CO).- La concentracin de monxido de carbono de las

    muestras determinadas de forma continua, en un perodo de 8 (ocho) horas, no

    deber exceder diez mil microgramos por metro cbico (10 000 g/m3) ms de una

    vez en un ao. La concentracin mxima en una hora de monxido de carbono no

    deber exceder cuarenta mil microgramos por metro cbico (40 000 g/m3) ms

    de una vez en un ao.

    Oxidantes fotoqumicos, expresados como ozono.- La mxima concentracin de

    oxidantes fotoqumicos, obtenida mediante muestra continua en un perodo de una

    hora, no deber exceder de ciento sesenta microgramos por metro cbico (160

    g/m3), ms de una vez en un ao. La mxima concentracin de oxidantes

    fotoqumicos, obtenida mediante muestra continua en un perodo de ocho horas,

    no deber exceder de ciento veinte microgramos por metro cbico (120 g/m3),

    ms de una vez en un ao.

    xidos de nitrgeno, expresados como NO2.- El promedio aritmtico de la

    concentracin de xidos de nitrgeno, expresada como NO2, y determinada en

    todas las muestras en un ao, no deber exceder de cien microgramos por metro

    cbico (100 g/m3). La concentracin mxima en 24 horas no deber exceder

    ciento cincuenta microgramos por metro cbico (150 g/m3) ms de dos (2) veces

    en un ao.

    5.1.2.2 Los valores de concentracin de contaminantes comunes del aire,

    establecidos en esta norma, as como los que sean determinados en los

    programas pblicos de medicin, estn sujetos a las condiciones de referencia de

    25 C y 760 mm Hg.

  • 24

    5.1.2.3 Las mediciones observadas de concentraciones de contaminantes

    comunes del aire debern corregirse de acuerdo a las condiciones de la localidad

    en que se efecten dichas mediciones, para lo cual se utilizar la siguiente

    ecuacin:

    = 760

    273 +

    298

    Donde:

    Cc: concentracin corregida

    Co: concentracin observada

    Pbl: presin atmosfrica local, en milmetros de mercurio.

    tC: temperatura local, en grados centgrados.

    5.1.3 De los planes de alerta, alarma y emergencia de la calidad del aire

    5.1.3.1 La Entidad Ambiental de Control establecer un Plan de Alerta, de Alarma

    y de Emergencia ante Situaciones Crticas de Contaminacin del Aire, basado en

    el establecimiento de tres niveles de concentracin de contaminantes. La

    ocurrencia de estos niveles determinar la existencia de los estados de Alerta,

    Alarma y Emergencia.

    5.1.3.2 Se definen los siguientes niveles de alerta, de alarma y de emergencia en

    lo referente a la calidad del aire (Tabla 1). Cada uno de los tres niveles ser

    declarado por la Entidad Ambiental de Control cuando uno o ms de los

    contaminantes comunes indicados exceda la concentracin establecida en la

    siguiente tabla, o cuando las condiciones atmosfricas se espera que sean

    desfavorables en las prximas 24 horas.

  • 25

    Tabla 1.1.

    Concentraciones de contaminantes comunes que definen los niveles de

    alerta, de alarma y de emergencia en la calidad del aire [1].

    CONTAMINANTE Y PERODO DE

    TIEMPO ALERTA ALARMA EMERGENCIA

    Monxido de Carbono.

    Concentracin promedio en ocho horas 15 000 30 000 40 000

    Oxidantes Fotoqumicos, expresados

    como ozono.

    Concentracin promedio en una hora

    300 600 800

    xidos de Nitrgeno, como NO2.

    Concentracin promedio en una hora 1 200 2 300 3 000

    Dixido de Azufre.

    Concentracin promedio en veinticuatro

    horas

    800 1 600 2 100

    Material Particulado PM10.

    Concentracin en veinticuatro horas 250 400 500

    Nota: [1] Todos los valores de concentracin expresados en microgramos por metro cbico de aire, a condiciones de 25 C y 760 mm Hg.

    5.1.3.3 Cada plan contemplar la adopcin de medidas que, de acuerdo a los

    niveles de calidad de aire que se determinen, autoricen a limitar o prohibir las

    operaciones y actividades en la zona afectada, a fin de preservar la salud de la

    poblacin.

    5.1.3.4 La Entidad Ambiental de Control podr proceder a la ejecucin de las

    siguientes actividades mnimas:

    En Nivel de Alerta:

    Informar al pblico, mediante los medios de comunicacin, del

    establecimiento del Nivel de Alerta.

  • 26

    Restringir la circulacin de vehculos as como la operacin de fuentes fijas

    de combustin en la zona en que se est verificando el nivel de alerta para

    uno o ms contaminantes especficos. Estas ltimas acciones podrn

    consistir en limitar las actividades de mantenimiento de fuentes fijas de

    combustin, tales como soplado de holln, o solicitar a determinadas

    fuentes fijas no reiniciar un proceso de combustin que se encontrase fuera

    de operacin

    En Nivel de Alarma:

    Informar al pblico del establecimiento del Nivel de Alarma.

    Restringir, e inclusive prohibir, la circulacin de vehculos as como la

    operacin de fuentes fijas de combustin en la zona en que se est

    verificando el nivel de alarma. Esto podr incluir en limitar el tiempo de

    operacin para aquellas fuentes fijas que no se encontraren en

    cumplimiento con las normas de emisin.

    Suspender cualquier quema a cielo abierto.

    En Nivel de Emergencia:

    Informar al pblico del establecimiento del Nivel de Emergencia.

    Prohibir la circulacin y el estacionamiento de vehculos as como la

    operacin de fuentes fijas de combustin en la zona en que se est

    verificando el nivel de emergencia. Se deber considerar extender estas

    prohibiciones a todo el conjunto de fuentes fijas de combustin, as como

    vehculos automotores, presentes en la regin bajo responsabilidad de la

    Entidad Ambiental de Control.

    Suspender cualquier quema a cielo abierto, e inclusive, proceder a combatir

    dichas quemas.

    5.1.4 De los mtodos de medicin de los contaminantes comunes del aire

    ambiente

  • 27

    5.1.4.1 La responsabilidad de la determinacin de las concentraciones de

    contaminantes comunes, a nivel de suelo, en el aire ambiente recaer en la

    Entidad Ambiental de Control. Los equipos, mtodos y procedimientos a utilizarse

    en ladeterminacin de la concentracin de contaminantes, sern aquellos

    descritos en la legislacin ambiental federal de los Estados Unidos de Amrica

    (Code of Federal Regulations).

    B. Marco Terico

    1. PROCESOS PARA LA ELABORACIN DE CARBN VEGETAL

    USANDO MTODOS ARTESANALES

    El carbn vegetal listo para su empleo por parte del consumidor implica una

    secuencia de pasos en su produccin; cada etapa es importante y se debe

    completar el conjunto en perfecto orden.

    a. Qu es el carbn vegetal

    Carbn vegetal es el residuo slido que queda de "carbonizar" la madera, o se la

    "hidroliza", en condiciones controladas, en un espacio cerrado, como es el horno

    de carbn. El control se hace sobre la entrada del aire, durante el proceso de

    pirlisis o de carbonizacin, para que la madera no se queme simplemente en

    cenizas, como sucede en un fuego convencional, sino que se descomponga

    qumicamente para formar el carbn vegetal. (FAO, 1983).

    La lea (madera) es expuesta al aumento de temperatura en el interior de un

    horno con capacidad de controlar el paso del aire al interior, la madera pasa por

    un proceso de deshidratacin, luego, con el aumento de la temperatura se

    descomponen la celulosa y la hemicelulosa. (Cordero, T. y col., 1989), (Zanzi R. y

    col.,1996). Las reacciones principales consisten en la ruptura de enlaces

    glicosdicos, consecutivamente la despolimerizacin parcial del componente

  • 28

    celulsico de la madera. Dando lugar a la reorganizacin de los tomos de carbn

    en estructuras microcristalinas tipo grafito formando un solido como resultado de

    las uniones entre los tomos de carbn. (Dougall, Mc J.S., 1991)

    b. Pasos para la fabricacin de carbn vegetal

    Los pasos para la elaboracin de carbn vegetal se ajustan a la siguiente

    estructura.

    1. Adquisicin de madera o lea

    En algunos sistemas de produccin de carbn vegetal, es necesario el

    establecimiento de plantaciones forestales para el abastecimiento continuo

    de madera, si bien en una de las publicaciones de la FAO sobre los hornos

    para produccin de carbn vegetal, detalla que la relacin de conversin,

    madera seca en horno a carbn es de 5 a 1, osea, que cada 5 t de madera

    seca produce 1 t de carbn. Si bien la madera empleada para el carbn

    puede a veces derivar de desperdicios de aserraderos o de operaciones de

    Adquisicin de madera

    Transporte de la madera

    Secado de la madera

    Carbonizacin

    Cosecha de carbn

  • 29

    limpieza de campos, al final ello no incide a largo plazo sobre la demanda

    de tierra forestal o de plantaciones para lea.

    2. Transporte de la lea

    El transporte de la madera desde el rbol que se encuentra en el bosque

    hasta un costado del horno o sitio para la carbonizacin, puede ser uno de

    los puntos ms costosos en la operacin, debido al peso de la madera, una

    vez convertida en carbn su peso es menor 4 veces a 16 veces que la

    madera, de ah la importancia de hacer que el transporte del carbn

    empacado sea el que absorba la distancia ms larga. Existen tambin

    maneras para mantener un equilibrio entre las distancias de transporte y

    costo/rendimiento del proceso de carbonizacin.

    3. Secado de la lea

    El rendimiento en carbn del proceso puede variar dentro de lmites muy

    amplios dependiendo del tipo de madera, de su contenido en agua y de las

    condiciones en que se haya operado en la carbonizacin (tiempo de

    calentamiento y temperatura alcanzada). Es deseable que el contenido en

    humedad de la madera sea lo ms bajo posible y, en cualquier caso, no

    superior al 15 - 20%. Dado que la madera fresca recin cortada contiene un

    40 - 60% de agua se aconseja una desecacin previa de la misma bien al

    aire, o por cualquier otro procedimiento. Si se parte de madera seca puede

    obtenerse un rendimiento entre el 25% y 33% de carbn vegetal.

    (Menndez J.A. 2009)

    4. Carbonizacin

    El proceso de calentamiento de materiales orgnicos en ausencia de airese

    denomina pirlisis o carbonizacin. Por lo general se utiliza el trmino

  • 30

    pirlisis cuando dicho proceso se enfoca a la obtencin de los gases y

    aceites que se producen y carbonizacin cuando (como en el caso del

    carbn vegetal) el proceso se dirige hacia la obtencin del producto slido

    resultante (carbonizado). Durante carbonizacin de la madera se producen

    una serie de cambios qumicos y pueden distinguirse tres fases claramente

    diferenciadas. En una primera etapa hasta alcanzar los 170 C se produce

    fundamentalmente la deshidratacin de la madera y la destilacin de

    algunos aceites esenciales; unido todo ello a una pequea degradacin de

    la madera. Hasta los 270 C hay un abundante desprendimiento de gases

    (CO2 y CO principalmente) y de lquidos acuosos. En la ltima etapahasta

    alcanzar la temperatura final en torno a los 600 C, donde se produce la

    pirlisis o carbonizacin, propiamente dichas, el desprendimiento de

    substancias voltiles es mximo. El residuo slido resultante es el carbn

    vegetal. (Menndez J.A. 2009)

    5. Cosecha

    Esta se realiza al cabo de 15 a 20 das despus del armado del horno, este

    residuo solido conocido comnmente como carbn es extrado del horno

    mediante el uso de palas para luego ser clasificado y almacenado con el fin

    de ser comercializado.

    2. CONSIDERACIONES PARA LA APLICACIN DE LOS MODELOS DE

    DISPERSIN

    Los modelos de transporte y difusin de contaminantes son representaciones

    numricas o fsicas del comportamiento de gases o partculas en el aire. Los

    modelos de difusin permiten la determinacin cuantitativa de la concentracin de

    contaminantes emitidos a partir de fuentes fijas. (Allen, 1999)

  • 31

    Una definicin bsica, es que, consiste en expresar de forma matemtica la

    concentracin de los contaminantes emitidos desde una fuente. Los modelos ms

    utilizados en la dispersin de contaminantes en el aire, se basan en la distribucin

    de Gauss. Segn la dispersin Gaussiana, existir una regin de mayor

    concentracin y dos zonas simtricas en las que sta ir disminuyendo

    paulatinamente hasta alcanzar un valor mnimo. (Patio, 2007)

    Un modelo de dispersin, estima la distribucin espacial y temporal de

    contaminantes atmosfricos mediante representaciones matemticas en donde se

    incluyen los diferentes factores que influyen en este proceso. De esta manera un

    modelo de dispersin permite evaluar la Calidad del Aire en una zona dada.

    (Patio, 2007)

    3. MTODOS PARA MEDIR CONCENTRACIONES DE PARTCULAS

    La masa de partculas en una unidad de volumen (o masa) se conoce como

    concentracin de partculas. Existen varias maneras de expresar concentraciones

    de partculas en aire.

    Las unidades usuales para expresar la concentracin de pequeas partculas

    suspendidas en aire son gramos de particulados por metro cbico de aire. Las

    concentracin se determina aspirando un volumen conocido de aire a travs de un

    filtro cuyo peso se ha determinado previamente, y pesando la cantidad de

    partculas que han quedado atrapadas. Para el polvo, que se compone de

    partculas ms grandes que se sedimentan con rapidez, las mediciones se hacen

    colectando el material sedimentable en tarros de cada de polvo durante un tiempo

    especfico y determinando el peso acumulado. La concentracin se expresa

    entonces en peso recolectado por unidad de rea durante un periodo determinado.

    Son ejemplos de estas unidades las t/m mes, o los kg/m mes.

  • 32

    4. FACTORES QUE AFECTAN LA DISPERSIN DE LOS

    CONTAMINANTES DEL AIRE

    Los factores que afectan el transporte, la dilucin y la dispersin de los

    contaminantes del aire se pueden clasificar, en general, en trminos de las

    caractersticas del punto de emisin, la naturaleza del material contaminante, las

    condiciones meteorolgicas y los efectos del terreno y las estructuras

    antropognicas.

    a. Caractersticas de la fuente

    Lamayor parte de los residuos industriales se descargan verticalmente al aire libre,

    mediante una chimenea o un ducto. Cuando la corriente de gas contaminado sale

    del punto de descarga, la pluma tiende a expandirse y mezclarse con el aire

    ambiental. El movimiento horizontal del aire tender a desviar la pluma de

    descarga a sotavento. En algn punto entre 300 y 3000 m a sotavento, la pluma

    de descarga se nivelar. Mientras la pluma de descarga sube, se desva y

    comienza a moverse en una direccin horizontal, los residuos gaseosos se diluyen

    en el aire ambiente que los rodea. Cuando los gases contaminados se diluyen

    mediante volmenes de aire ambiental cada vez mayores, al final se dispersan y

    bajan al suelo.

    El ascenso de la pluma est influido tanto por la inercia hacia arriba de la corriente

    de descarga del gas como por su flotabilidad. La inercia vertical se relaciona con la

    velocidad de salida del gas y su masa. La flotabilidad, o fuerza ascensional de la

    pluma, se relaciona con la masa de aire que sale con respecto a la masa del aire

    que lo rodea. En general, al aumentar la velocidad de la salida o la temperatura

    del gas se incrementar el ascenso de la pluma. Este ascenso junto con la altura

    fsica de la chimenea se llama altura efectiva de la chimenea.

  • 33

    El ascenso adicional de la pluma, arriba del punto de descarga y mientras se

    desva y se nivela, es un factor en las concentraciones resultantes al nivel del

    suelo y a sotavento. Mientras suba la pluma al principio habr mayor distancia

    para diluir los gases contaminados mientras expanden, mezclan y bajan.

    Con respecto a una altura de descarga y un conjunto de condiciones de dilucin

    de la pluma especfica, la concentracin a ras de suelo es proporcional a la

    cantidad de materiales contaminantes descargados en la salida de la chimenea

    durante un periodo especfico. As, cuando las dems condiciones son constantes,

    un aumento en la tasa de descarga de contaminantes causar un aumento

    proporcional en las concentraciones a sotavento y a ras del suelo.

    b. Distancia a sotavento

    Mientras mayor sea la distancia entre el punto de descarga y un receptor a ras de

    suelo y a sotavento, mayor ser el volumen de aire disponible para diluir la

    descarga de contaminante antes de que llegue al receptor.

    c. Velocidad y direccin del viento

    La direccin del viento determina el rumbo en que se mover la corriente de gas

    contaminado a travs del terreno local. La velocidad del viento afecta el acenso de

    la pluma, as como la rapidez de mezclado o dilucin de los gases contaminados

    desde que salen del punto de descarga. Un aumento en la velocidad disminuir el

    asenso de la pluma al desviarla con rapidez. La disminucin en el asenso de la

    pluma tiende a aumentar la concentracin a ras del suelo. Por otro lado, un

    aumento de la velocidad del viento aumentara la rapidez de dilucin de la pluma

    de la descarga, lo que tiende a disminuir las concentraciones a sotavento. En

    condiciones distintas, uno de los dos efectos de la velocidad del viento es el que

    predomina. Esos efectos, a su vez, afectan la distancia sotavento de la fuente a la

    cual se presentara la mxima concentracin al ras de suelo

  • 34

    d. Estabilidad atmosfrica

    La turbulencia de la atmsfera no se apega a factor alguno en la disminucin del

    poder de dilucin. Mientras ms inestable sea la atmsfera, mayor poder de

    dilucin tendr. Las inversiones que no son a ras del suelo, sino que comienzan a

    cierta altura sobre la salida de la chimenea, funcionan como tapaderas y

    restringen la dilucin vertical.

    5. INFLUENCIA DE LAS EMISIONES EN LA SALUD

    a. Efectos en la salud de las personas

    Los efectos en la salud eran la consideracin dominante en los primeros episodios

    de la contaminacin del aire por razones obvias. Aunque con frecuencia no se

    poda identificar el contaminante (o grupo de ellos) especfico que generaba los

    efectos observados, se dispona de informacin suficiente para implicar a ciertos

    contaminantes como contribuyentes significativos. Las investigaciones iniciales

    encaminadas a correlacionar las concentraciones y los efectos se enfocaron en

    estos contaminantes que se podan identificar con claridad.

    El sistema respiratorio superior humano (nasofarngeo) es muy eficiente para filtrar

    las partculas grandes del aire que respiramos. No obstante las partculas menores

    de 5m penetran hasta los pulmones y se depositan en los alveolos. El cambio de

    un estndar de materia particulada total en suspensin a un estndar PM10 en

    Estados Unidos en 1987, se dio como respuesta al mayor reconocimiento de que

    las partculas menores de 10 m son un mejor indicador de los efectos potenciales

    de la contaminacin del aire con materia particulada en la salud. Por ejemplo las

    partculas de humo e los cigarrillos miden menos de 1 m, y entran y se depositan

    en los alveolos.

    Ciertas partculas son especialmente dainas porque absorben o adsorben gases

    que causan una irritacin local ms intensa. Adems los gases penetran en los

  • 35

    huecos ms profundos de los pulmones. Tanto las partculas como los gases que

    entran al cuerpo por el sistema respiratorio pueden afectar el sistema

    gastrointestinal. Ciertas sustancias qumicas, como el plomo, entran en el torrente

    sanguneo ya sea desde el sistema digestivo (por ingestin) o atravesando las

    membranas pulmonares (el sistema respiratorio), y el tritio que transporta el aire,

    los plaguicidas o herbicidas sistmicos, y algunas otras sustancias qumicas

    pueden entrar al torrente sanguneo por la piel.

    Cada contaminante afecta el cuerpo humano de forma diferente, y se han reunido

    registros de efectos que correlacionan la intensidad con el periodo de exposicin

    para diversos contaminantes.

    La siguiente descripcin de los efectos en la salud causados por la exposicin a

    los principales contaminantes ha sido resumida del U.S. EPA Report 450-R-92-

    001 (1992).

    Los efectos principales en la salud que son causa de preocupacin incluyen los

    efectos en la respiracin y el sistema respiratorio, el agravamiento de afecciones

    respiratorias y cardiovasculares ya existentes, la alteracin de los sistemas de

    defensa del organismo contra materiales extraos, daos al tejido pulmonar,

    carcinognesis y mortalidad prematura. Las personas con afecciones pulmonares

    o cardiovasculares crnicas obstructivas, influenza o asma, los ancianos y los

    nios son los ms sensibles.

    6. EFECTOS DE LAS EMISIONES EN LA VISIBILIDAD

    Las partculas en suspensin en el aire interfieren la transmisin de la luz dentro

    de la atmsfera. La dispersin y la absorcin de la luz por parte de las partculas

    dan lugar a una degradacin de la visibilidad que se manifiesta por una reduccin

    de la distancia a la que podemos ver una imagen con el adecuado contraste y

    color. Pero tambin las partculas pueden dispersar la luz solar dentro de la

  • 36

    imagen causando una apariencia de imagen lavada, dando la apariencia de

    imagen brumosa con un color y brillo propio de una atmsfera libre de bruma.

    Para las personas en general, estos efectos pticos constituyen uno de los

    indicadores ms absolutos de la presencia de contaminacin en el aire. La

    visibilidad es tambin afectada por la nubosidad de origen natural, la niebla y la

    precipitacin.

    Los efectos sobre la visibilidad debidos a la contaminacin atmosfrica tienen

    lugar en dos escalas: local y regional.

    Penachos localizados o nubes de contaminacin pueden obscurecer la visibilidad,

    a causa de lo corto de su transporte en distancias muy prximas a su fuente de

    emisin, los efectos locales sobre la visibilidad vienen afectados

    fundamentalmente por partculas primarias. La contaminacin de carcter regional

    puede llegar a extenderse por cientos de kilmetros y salvo cuando se produce

    por acciones de carcter natural (volcanes o tormentas de polvo) suele originarse

    a partir de partculas de tipo secundario. En ambos casos tienen la capacidad de

    ser transportadas desde decenas a cientos de kilmetros lejos de la fuente de

    origen y tienen la capacidad de permanecer en suspensin bastantes das.

    a. Desarrollo de mapas temticos mediante el empleo de herramientas

    SIG

    Desde hace algunos aos en Ecuador se emplean herramientas tecnolgicas

    aceptadas por los lineamientos establecidos por la Agencia de Proteccin

    Ambiental (EPA) que es la entidad reguladora de contaminantes de los Estados

    Unidos, uno de los modelos de la EPA es el ISCST por sus siglas en Ingles

    Industrial SourceComplexSortTerm, el modelo fue desarrollado originalmente en

    los aos 70, y desde entonces ha sufrido varias revisiones que han generado

  • 37

    nuevas versiones, que tienen su base en los modelos matemticos gaussianos.

    (C. Teho& M. Torreblanza, 2003)

    Para mejor anlisis, interpretacin y representacin de los datos que arroje el

    modelo gaussiano que se aplica. Se emplean los Sistemas de Informacin

    Geogrfica que permite la geocodificacin de direcciones que permite crear mapas

    de puntos que muestren la ubicacin de varios eventos a travs de la direccin

    geogrficas de ellos. Luego, el SIG permite realizar consultas y crear nuevos

    mapas temticos de acuerdo a uno o ms criterios de consulta. (C. Teho& M.

    Torreblanza, 2003)

    Con la ubicacin espacial de cada una de las fuentes emisoras, se puede obtener

    un mapa en que se aprecia adems de la localizacin, la dispersin de

    contaminantes atmosfricos, segn los resultados de la modelacin. (C. Teho& M.

    Torreblanza, 2003)

    7. MODELOS DE DISPERSIN

    a. Consideraciones generales y utilizacin de los modelos

    Un modelo de dispersin es una descripcin matemtica del proceso

    meteorolgico de transporte y dispersin que se cuantifica en trminos de

    parmetros de la fuente y meteorolgicos durante un tiempo determinado. Los

    clculos numricos que resultan producen estimaciones de concentraciones del

    contaminante particular para lugares y tiempos especficos.

    Los resultados numricos de uno de esos modelos se comprueban obteniendo

    concentraciones reales medidas del contaminante atmosfrico en particular y

    comparndolas con los valores calculados mediante tcnicas estadsticas. Los

    parmetros meteorolgicos necesarios para emplear los modelos incluyen la

    direccin del viento, su velocidad y la estabilidad atmosfrica. En algunos modelos

  • 38

    se puede suministrar la inclusin del gradiente trmico y la altura vertical de

    mesclado. La mayor parte de los modelos necesitar datos sobre la altura fsica de

    la chimenea, su dimetro en el punto de salida, la temperatura y la velocidad del

    gas de salida y al tasa de emisin de contaminantes en unidades de masa.

    En general, los modelos se clasifican en modelos a corto plazo o modelos

    climticos. Los primeros se suelen aplicar en las siguientes circunstancias: 1) para

    estimar las concentraciones en el ambiente cuando no es practico tomar muestras,

    por ejemplo: arriba de ros o lagos o a grandes distancias sobre el suelo; 2) para

    estimar las reducciones de emergencia necesarias en la fuente asociadas con

    periodos de calma del aire, en condiciones de alerta por algn episodio de

    contaminacin de aires, y 3) para estimar los lugares ms probables de

    concentraciones altas, a corto plazo y a ras de suelo, como parte de una

    evaluacin para seleccionar el sitio de ubicacin del equipo de monitoreo del aire.

    Los modelos climticos se aprovechan para estimar concentraciones medias

    durante largo tiempo o para considerar, durante largos periodos, concentraciones

    medias en determinados momentos del da para cada estacin. Los modelos a

    largos periodos se aprovechan como auxiliar para comprender el transporte

    atmosfrico a grandes distancias.

    b. Modelo bsico de dispersin gaussiana de fuente puntual

    La ecuacin bsica de difusin de Gauss supone que la estabilidad atmosfrica es

    uniforme en la capa en la que se descarga la corriente de gas contaminado. El

    modelo se supone que la difusin turbulenta es una actividad aleatoria y, en

    consecuencia, que la dilucin de la corriente de gas contaminado en las

    direcciones horizontal y vertical se puede describir con la ecuacin de Gauss, o de

    distribucin normal.

  • 39

    Adems en el modelo se supone que la corriente de gas contaminado se descarga

    en la atmsfera a una distancia sobre el nivel del suelo igual a la altura fsica de la

    chimenea ms el ascenso de la pluma (H). Se supone que el grado de dilucin

    de la pluma de descarga es inversamente proporcional a la velocidad del viento

    (u). Otra hiptesis es que el material contaminante que llega al ras del suelo se

    refleja en su totalidad hacia la atmsfera, como cuando un rayo de luz llega a un

    espejo formando un ngulo.

    Matemticamente, esta reflexin en el suelo se explica suponiendo una fuente

    virtual o imaginaria a una distancia H con respecto al nivel del suelo, y que emite

    una pluma imaginaria con la misma concentracin que la fuente real que se

    modela. La misma idea general se puede aplicar para establecer otras condiciones

    de capa lmite para las ecuaciones, como por ejemplo: limitacin del mezclado

    horizontal o vertical.

    c. El modelo

    Un modelo de dispersin es una representacin fsica o matemtica de un evento

    de contaminacin del aire. El proceso de analizar correctamente los efectos de

    una fuente requiere de la identificacin de las condiciones meteorolgica,

    topogrfica y de emisiones presentes; seleccionar un modelo apropiado; adquirir

    los datos necesarios; correr el modelo; y evaluar los resultados. Los factores que

    se deben considerar al seleccionar el modelo influyen las complejidades

    meteorolgica y topogrfica del rea, el nivel de detalle y exactitud necesarios, la

    competencia tcnica de los modeladores, los recursos disponibles y lo detallado y

    la exactitud de los datos de los que se dispone.

    Se debe tener cautela porque el mejor modelo no puede duplicar por completo las

    condiciones de campo, ni las condiciones ambientales y los valores resultantes

    pueden variar de manera considerable de las mediciones reales. Los modelos ms

    utilizados son los de base gaussiana, los cuales son relativamente sencillos para

  • 40

    comprenderlos y utilizarlos, y han dado valores ajustados de modo razonable a los

    datos experimentales. (Allen, 1999)

    Modelo general Gaussiano de fuente puntual

    , , ; = Q

    2yzu exp

    1

    2

    y

    y

    2

    exp 1

    2

    z H

    z

    2

    + exp 1

    2

    z + H

    z

    2

    Se ha seleccionado la ecuacin del modelo en la forma que la present D.B.

    Turner y da como resultado la concentracin a ras del piso () del contaminante en

    un punto a sotavento de una chimenea de altura efectiva H. La desviacin

    estndar de la pluma en las direcciones horizontales y verticales se representa

    con y respectivamente. Las desviaciones estndar son funciones de la

    distancia de la fuente, a sotavento, y de la estabilidad de la atmosfera. Para

    concentraciones calculadas a nivel del suelo z es igual a 0 y por lo tanto la

    ecuacin es:

    , , 0, = Q

    yzu exp

    1

    2

    y

    y

    2

    exp 1

    2

    z

    2

    Donde:

    , , 0, = concentracin a sotavento y al ras del suelo (g.m-3)

    = tasa de emisin del contaminante (g.s-1)

    y , z = desviacin estndar de la pluma (m)

    = velocidad del viento (m.s-1)

    , , y = distancias (m)

    exp = exponencial tal que los trminos entre los corchetes

    que siguen de inmediato son potencias de ; esto es [ ],

    donde = .

    Los valores de y y z dependen de la estructura turbulenta o la estabilidad

    de la atmsfera.

  • 41

    8. TIPOS DE HORNOS MS UTILIZADOS PARA ELABORACIN DE

    CARBN VEGETAL

    Los hornos para elaborar carbn vegetal, son construcciones, en la mayora de los

    casos, artesanales fabricados con materiales existentes en el sitio donde se

    obtiene la materia prima (lea), por lo general estos materiales pueden ser: ramas,

    hojas y recubiertos con tierra (como en pases africanos) o aserrn de madera

    (Ecuador) colocados sobre una pila de trozos de lea grandes y pequeos. En

    sitios como Brasil y Argentina, tiene estructuras ms elaboradas hechas de adobe,

    con formas de capsulas o media naranja.

    a. Fosas de tierra para fabricar carbn vegetal

    La utilizacin de la tierra como escudo contra el oxgeno y para aislar la madera

    que se carboniza contra una prdida excesiva de calor, es el sistema ms antiguo

    de carbonizar. An en la actualidad se usa para hacer quizs ms carbn vegetal

    que por cualquier otro mtodo. Tiene su lugar por su bajo costo. Donde sea que

    los rboles crecen hay tierra, y es natural que el ser humano se haya orientado a

    este material barato e incombustible, como material aislante para encerrar la

    madera mientras se carboniza. (FAO,1983)

    Hay dos modos diversos de usar la barrera de tierra en la fabricacin de carbn

    vegetal: una es la de escavar una fosa, rellenarla de madera y taparla con tierra

    escavada para aislar la cmara. La otra es de tapar un montculo o pila (parva) de

    madera sobre el suelo, con tierra. La tierra viene a formar la barrera aislante

    impermeable a los gases necesarios, detrs de la cual puede tener lugar la

    carbonizacin sin infiltraciones de aire, que hara quemar el carbn hasta reducirlo

    en cenizas. Ambos mtodos, cuando llevados a cabo con habilidad, pueden

    producir buen carbn vegetal dentro de sus limitaciones tecnolgicas. (FAO,1983)

  • 42

    1. El mtodo de la fosa

    Para este mtodo se necesita una capa de suelo profundo. Como depsitos

    aluviales de suelo liviano pueden normalmente encontrarse a lo largo de los

    bancos de un arroyo. Pueden hacerse fosas muy grandes con un ciclo de

    hasta tres meses para completarse. La inversin de capital es mnima; no

    se necesita nada ms que una pala, un hacha y una caja de fsforos, pero

    es un mtodo que desperdicia mucho los recursos y muy difcil controlar la

    circulacin de los gases en la fosa.

    Mucha madera se quema quedando en cenizas, porque le llega demasiado

    aire. Otra parte queda slo parcialmente carbonizada, ya que nunca

    durante el quemado, se calienta y seca correctamente. A parte de las

    grandes variaciones en calidad, varan las substancias voltiles, o el grado

    de carbonizacin para un carbn vegetal aceptable, porque la

    carbonizacin en una fosa comienza en una extremidad y progresa hacia la

    otra. De all, el carbn del comienzo de la quema, habiendo sido calentado

    por ms tiempo, tiene mucho menos substancias voltiles que el carbn del

    otro extremo.

    Un problema adicional con las fosas es la reabsorcin del cido piroleoso

    tiende a condensarse en el follaje y en la tierra usados para tapar la fosa.

    Cuando caen fuertes lluvias viene lavado hacia abajo y absorbido por el

    carbn vegetal. Son la causa de la podredumbre de las bolsas de yute y el

    carbn cuando viene quemado, produce humo desagradable. Sin embargo,

    obreros hbiles, usando fosas no muy grandes, pueden hacer carbn

    vegetal de excelente calidad. El bajo costo de capital de este mtodo hace

    que sea recomendable donde abunda la madera y los jornales son bajos.

  • 43

    2. Fabricacin de carbn vegetal mediante parvas

    La alternativa a excavar una fosa es la de apilar la madera sobre el suelo y

    cubrir la parva (montculo de lea) con tierra. Este tambin es un mtodo

    muy antiguo y se usa ampliamente en muchos pases, encontrndose con

    muchas variaciones al mtodo fundamental. En algunos pases se han

    realizado estudios para mejorar su diseo al mximo. (FAO,1983)

    Es notable el trabajo que hace algunos aos realizaron los suecos en esta

    materia. Esencialmente, el proceso es el mismo del de la fosa: la madera

    que debe ser carbonizada se encierra dentro de un involucro, cmara,

    impermeable al aire, hecho con tierra, que es un material accesible en

    cualquier parte donde crece la madera. Se prefiere la parva de tierra a la

    fosa donde el suelo es rocoso, duro o delgado, o donde la capa fretica

    est cerca de la superficie. La parva es tambin ms prctica en zonas

    agrcolas, donde las fuentes de lea pueden hallarse dispersas, y es

    deseable hacer el carbn vegetal cerca de los pueblos u otros

    emplazamientos permanentes.

    La lea que ser carbonizada en una parva puede tambin ser juntada sin

    apuro durante un lapso de meses, apilada en posicin, haciendo que se

    seque bien antes de tapar y quemar. Ello va de acuerdo con la manera de

    vivir de un pequeo agricultor, quien puede juntar pedazos de madera,

    ramas y trazas y apilarlos con cuidado para formar el montn. Al cabo de

    algunos meses, segn la estacin, segn los precios del carbn vegetal

    etc., recubre el montn con tierra y quema el carbn. Genera de esta

    manera un pequeo ingreso en efectivo, sin tener necesidad de un gasto

    inicial en moneda.

    El sistema de parvas o de hornos de tierra es verstil. Se adaptan a la

    produccin espordica en pequea escala de carbn vegetal y sin embargo

  • 44

    tambin se adaptan para la produccin en gran escala. El sistema de la

    parva fue mejorado en Suecia con la investigacin, y sus principales

    mejoras fueron, la optimizacin del sistema de las corrientes o flujos y el

    empleo de una chimenea externa para mejorar la circulacin del gas.

    En algunas partes de frica se usan sistemas hbridos que contienen

    elementos de las parvas de tierra y de las fosas. Un montn rectangular de

    rollizos uniformemente troceados se apila sobre una tejedura de trazas

    cruzadas, que permite la circulacin del gas. El volumen del apilado es

    generalmente de 5 8 metros cbicos. El montn acabado viene luego

    sellado detrs de paredes de tierra hechas comprimiendo la tierra entre la

    madera apilada cubierta con hojas y una pared de sostn de varas o de

    tablas, retenidas con estacas. Se cubre la cabecera de la pila con hojas y

    con tierra, como en los sistemas de carboneras de fosa. Se deja una

    apertura en la pared lateral para iniciar la quema, y cuando este fuego ha

    prendido bien, se cierra la pared en la misma manera con tierra y con

    tablas. Se abren entradas de aire en la base de la parva y se usan para

    controlar el ritmo de combustin.

    Se ha probado de hacer funcionar formas modificadas de este sistema en

    una mayor escala, usando equipos de remocin de tierra. Usando un

    buldcer se hacen rodar troncos grandes en una excavacin no profunda y

    otras trazas se hacen rodar y amontonar. En la prctica, son frecuentes los

    bajos rendimientos de carbn de lea puesto que es difcil obtener una

    parva con un buen empaque, con grandes trazas rociadas sobre el lugar; la

    circulacin del gas es errtica y, como resultado, se tienen grandes

    cantidades de madera no carbonizada.

    Un ulterior problema es que, a menos que se manejen bien las operaciones

    de los equipos pesados de movimiento de tierra con adecuado

  • 45

    mantenimiento y repuestos, los costos de operacin tienden a escaparse de

    mano y toda la operacin se vuelve antieconmica.

    Por regla general, es difcil combinar equipos de elevado costo de inversin

    con un sistema tecnolgicamente primitivo de quema de carbn vegetal, y

    esperar que la operacin resulte beneficiosa en su conjunto, a menos que

    la calidad de la gestin sea de primera clase.

    El problema de obtener y mantener, durante todo el perodo de quema, un

    sellado efectivo contra el aire, y una buena circulacin, son los principales

    factores que limitan las dimensiones de los sistemas de fosa y parvas. Es

    difcil ubicar las infiltraciones sobre la cobertura y es difcil de repararlas en

    las fosas con parvas muy grandes.

    3. Horno Casamance

    La base se forma con dos estratos de madera de tamao, pequeo a

    medio. Para la primera capa, la madera se distribuye regularmente y en

    forma radial alrededor del punto central de la base y, para el segundo

    estrato, la madera se ordena tangencialmente, cruzando el primer estrato.

    La base juega un papel importante, puesto que asegura la corriente de aire

    dentro de la parva las capas compuestas por trozas grandes (40 cm de

    dimetro) se distribuyen desde el centro hasta cerca de 50 cm de la

    extremidad de la base. Los trozos medianos (20 40 cm) los circundan y

    dan resistencia a la parva, recubriendo casi todo el remanente de la base.

    El ltimo anillo se compone esencialmente de madera corta (20 40 cm de

    dimetro) dispuestas sobre la extremidad externa de la base. El dimetro

    de la base vara con el volumen de la parva.

  • 46

    Para una parva de 30 m2, se necesita una base de por lo menos 3 m de

    radio. 90 m2, "4 m" y 100 m2, "5 m" El domo se cubre con pastos y arbustos

    y luego con arena o suelo franco. La chimenea Be coloca a un costado de

    la Dila, como se ve en el dibujo, con la apertura en su base conectada con

    la base de la parva. El sitio para la parva ser limpiado con rastrillo, y

    debern arrancarse las races y las cepas.

    4. Parva sueca de tierra con chimenea

    La industria del carbn vegetal para siderurgia en Suecia llev el diseo y el

    funcionamiento de grandes hornos del tipo de parvas a un gran nivel de

    perfeccin. Las principales mejoras fueron el uso de una chimenea externa

    conectada con un conducto construido debajo de la pila y la adopcin de

    una base circular para la parva en el terreno, que redujo la prdida de calor

    durante la carbonizacin y mejor la circulacin del gas.

    Si bien estos hornos produjeron inicialmente muy grandes cantidades de

    carbn vegetal para la industria de la fundicin del hierro, han sido

    superados en la elaboracin de carbn para la industria siderrgica, por los

    sistemas de hornos de ladrillo empleados en Brasil, Argentina y el sudeste

    asitico.

    b. Hornos de ladrillos

    Los hornos de ladrillos, construidos y operados correctamente, representan sin

    duda uno de los mtodos ms efectivos para la produccin de carbn vegetal. En

    el curso de varias dcadas de uso, estos hornos han demostrado ser una

    inversin de capital moderada, requerir poca mano de obra y poder dar

    rendimientos sorprendentemente buenos de carbn vegetal de calidad apta para

    todos sus usos industriales y domsticos.

  • 47

    Hay muchos diseos para los hornos de ladrillos usados en todo el mundo, y la

    mayora estn en condiciones de dar buenos resultados. Estos son, el horno

    colmena brasileo, el horno argentino media naranja, el horno Schwartz de los

    europeos y el horno Missouri de los norteamericanos.

    El primero, el segundo y el cuarto queman parte de la madera cargada, dentro del

    horno, para carbonizar el sobrante. El horno Schawartz usa la corriente de gas

    caliente de un fogn externo, pasado a travs del horno, para generar el calor para

    el secado y para calentar la madera a fin de que inicie su carbonizaci6n. El horno

    Schwartz requiere considerable cantidad de acero para la grilla, puertas y

    soportes. Puesto que su rendimiento (cuando la lea es escasa) no es en la

    prctica superior al de otros, no puede ser recomendado para uso general en el

    mundo en desarrollo.

    El cuarto tipo de horno, bien probado en la prctica, es el horno Missouri

    desarrollado y an en uso en E.U. de N.A. Est hecho comnmente de cemento

    armado o bloques perforados de cemento y tiene chimeneas y puertas de acero.

    Sus rendimientos son parecidos a los de las carboneras de Argentina y Brasil. Se

    completa con grades puertas de acero, que permiten el uso de equipos mecnicos

    para carga y descarga. Tiene dos desventajas para su empleo en el mundo en

    desarrollo: requiere una cantidad de acero y cemento en su construccin, siendo

    ambos materiales costosos y frecuentemente de importacin, y no es tan fcil de

    enfriar como los otros hornos. Se adapta ms, por lo tanto, a ser usado en climas

    templados ms fros donde los materiales y la capacidad para la construccin en

    acero y en cemento armado son accesibles, y la temperatura del ambiente permite

    un enfriado fcil. Es interesante donde se dispone fcilmente de mano de obra de

    motocargadores frontales, etc.

  • 48

    c. Hornos Metlicos

    En los aos 30 se difundi en Europa, para la fabricacin de carbn vegetal, el

    empleo de hornos metlicos cilndricos transportables. Durante la Segunda Guerra

    Mundial su tcnica fue desarrollada an ms por el Reino Unido (U.K) en su

    laboratorio de investigacin de productos forestales (UK Forest Products Research

    Laboratory).

    Diversas versiones del diseo original fueron usadas de una extremidad a otra en

    el Reino Unido. Esta tecnologa fue transferida a los pases en va de desarrollo a

    fines de los aos 60 especialmente con las actividades del Departamento Forestal

    de Uganda.

    1. Diseos disponibles de hornos metlicos transportables

    El Tropical Products Institute (TPI) que es una unidad cientfica de la

    Overseas Development Administration, ha adquirido considerable

    experiencia en el Funcionamiento de diversos modelos de hornos

    transportables de metal, ya sea en el Reino Unido como en muchos pases

    en desarrollo. El Instituto ha evolucionado hasta llegar a un modelo que se

    considera ahora ser ptimo en economa de construccin, robustez y

    durabilidad, funcionamiento sencillo con eficiencia y productividad mxima

    para las situaciones de los pases en desarrollo.

    Las principales caractersticas del horno modelo TPI son:

    Se usa una chapa de acero de 3 mm de espesor para fabricar la

    seccin del fondo del horno; para la seccin superior y para la tapa

    se usa chapa de acero de 2 mm de espesor.

    Las dos secciones principales del horno son cilndricas.

  • 49

    Se usan repisas con perfiles de hierro ngulo de 50 mm, para

    soportar la seccin superior y la tapa. Estos soportes estn soldados

    en la parte interna del borde ms alto de las dos principales

    secciones cilndricas.

    Los ocho tubos de entrada/salida, ubicados debajo de la seccin

    inferior del horno, se abren en la base. Alrededor del hueco en la

    cara superior de cada canal, se ha previsto un collar para sostener la

    chimenea durante el funciona miento del horno.

    En la tapa del horno hay cuatro bocas a igual distancia, para la

    liberacin del vapor.

    En otras versiones de hornos metlicos transportables pueden encontrarse

    varias modificaciones de las caractersticas anteriores. Algunos fabricantes

    de hornos usan chapa metlica de espesor menor del que recomienda el

    modelo TPI. Para asegurar al horno una vida mxima til, especialmente

    cuando se lo hace funcionar con descuido, el espesor y el tipo de metal

    empleado en la fabricacin del horno es de importancia fundamental. La

    seccin inferior del horno est expuesta a las tensiones ms grandes por el

    calor, y debera ser fabricada con lmina de acero de espesores a partir de

    los 3mm. Para la seccin superior y para la tapa es suficiente un espesor de

    2mm.

    Un ulterior aumento de la durabilidad se obtendr empleando en la

    fabricacin del horno de acero con aluminio en lugar de acero dulce. Esta

    aleacin especial tiene la propiedad de resistir al calor y la herrumbre. Su

    costo bsico es de alrededor del 10 % mayor que el del acero dulce, pero

    puede ser ms, donde fuesen necesarios acuerdos especiales para

    obtenerlo.

    Un horno ampliamente usado en los bosques del Reino Unido, tiene una

    seccin superior cnica, de modo que el dimetro de la tapa es

  • 50

    considerablemente menor del de la seccin inferior. Se reduce con ello el

    peso de la tapa, el armado del horno resulta ms fcil y se aumenta la

    rigidez de la seccin superior, sin afectar el comportamiento del horno. Sin

    embargo, no se le usa en el modelo TPI, puesto que sera ms difcil de

    construir la seccin cnica en los pequeos talleres mecnicos que se

    encuentran en los pases en desarrollo y limita adems su movilizacin en

    terrenos de monte.

    Los detalles del sellado entre las secciones son de importancia crtica. Un

    modelo de horno metlico usa canales en lugar de repisas para sostener la

    parte superior y la tapa. Estos canales estn soldados en la parte interna

    del borde superior de ambas secciones, inferior y superior; se rellenan con

    arena durante el armado para crear un sello hermtico al colocrseles

    encima la seccin superior de la tapa. Los canales, sin rellenar retienen el

    alquitrn de madera que se condensa en las paredes del horno, y las

    elevadas temperaturas, que se alcanzan durante las ltimas etapas de la

    carbonizacin, cuece la me ola de alquitrn de madera con la arena,

    formndose un cemento duro, por lo que se requieren muchas horas de

    trabajo pesado para limpiar los canales despus de cada jornada. Adentro

    las secciones a menudo se funden juntas despus del enfriamiento, y las

    juntas se dan si se usan palancas de metal para separar las secciones.

    Otra falla grave del modelo es el uso de una tapa de cierre superior, donde

    el sellado se obtiene por medio de una barra vertical soldada en la parte de

    abajo de la tapa. En el caso en que se observara una fuga en la junta entre

    la tapa y la seccin superior, despus que se ha encendido el horno sera

    sumamente difcil sellarla, puesto que ese tipo de tapa impide al fogonero

    de poner ms tierra o arena en la junta. Estos problemas no surgen con el

    modelo TPI, ya que los hierros ngulos usados para soportar la seccin

    superior y la tapa no retienen el alquitrn. Adems, la colocacin de la tapa

  • 51

    dentro del borde de la seccin superior permite al operador de agregar a la

    junta ms arena o tierra para el sellado, cmo y cundo fuesen necesarios.

    Algunos hornos metlicos usan, como canales de carga y descarga, tubos

    de seccin cuadrada. Se ha hallado, en la prctica, que es ms conveniente

    usar los canales de base abierta del diseo TPI. Ello es porque el alquitrn

    de madera, que se condensa en las chimeneas durante la carbonizacin,

    fluye abajo en los canales donde el calor lo cuece, formando una pasta

    dura. Cuando los canales tienen una base abierta, la mayor parte del

    alquitrn es absorbido por el suelo y lo poco que queda puede ser

    fcilmente eliminado por el libre acceso a las superficies inferiores.

    Tambin, despus de uso prolongado, las terminaciones de los canales de

    ingreso/salida, insertadas dentro del horno, se retuercen por el intenso calor

    localizado, generado en ese punto por el encuentro entre el aire y la carga.

    Si se ha usado una seccin cuadrada para el canal, las caras superiores e

    inferiores se tuercen hacia adentro, lo que limita seriamente el flujo, del aire

    y del gas de descarga, a travs del canal. Es difcil reconstruir su forma

    original, porque las superficies internas del tubo no son accesibles. Por otro

    lado, la distorsin de un canal de base abierta puede ser corregida

    fcilmente girndolo y enderezndolo con un martillo.

    En algunos diseos, las chimeneas estn inseridas en el canal por un

    agujero cortado en la superficie superior de este ltimo. La base de cada

    chimenea tiene una pequea seccin cortada que permite el ingreso del

    humo desde el canal. Este tipo de encaje puede reducir la salida de los

    gases, si ocurriese una rotacin accidental de la chimenea y adems los

    canales no pueden ser limpiados fcilmente durante el funcionamiento del

    horno.

    Todos los hornos metlicos transportables incorporan algn refuerzo para

    proteger el horno durante el manipuleo. Un refuerzo excesivo, sin embargo,

  • 52

    puede crear problemas, ya que an los hornos ms robustos pueden ser

    daados, si se los descarga negligentemente del camin. Cuando se daa

    un horno fuertemente reforzado, se requerir considerable trabajo para

    reponerlo en su forma original. Ello puede a veces hacerse usando un gato

    entre dos maderos largos, colocados atravesados al dimetro de la seccin

    daada. El refuerzo ms importante que se recomienda, para los hornos

    metlicos, es el uso de una banda de hierro ngulo, soldada en forma

    continua alrededor de la parte externa del borde inferior de la seccin de

    abajo. Con ello se tendr un doble espesor de metal en el borde inferior del

    horno, donde las tensiones de calor son ms severas. Ofrece tambin una

    superficie plana que distribuye el peso del horno en los canales de

    ingreso/salida.

    Las repisas de apoyo de hierro ngulo, soldadas en el interior del borde

    superior de las secciones de la base y superior, ofrecen ms refuerzo, que

    se completa con una tira plana soldada alrededor y adentro del borde

    inferior en la seccin de arriba y de la tapa.

    No todos los hornos incorporan en la tapa bocas para la liberacin del

    vapor. Desde el encendido del horno, las grandes cantidades de vapor

    liberadas durante la fase inicial del proceso, deben irse. Si no hay bocas de

    liberacin de vapor, debe quitarse la tapa antes del encendido y luego

    puesta en su lugar, apenas la carga comienza a quemar violentamente. Se

    puede tambin recargar el horno: el hundido natural de la carga da tiempo

    suficiente para que el vapor escape, antes que la tapa se asiente sobre el

    borde de apoyo, Los riesgos obvios que se presentan, con estos dos

    procedimientos, producen cierta ansiedad, en los cursos iniciales de

    entrenamiento de fogoneros con poca experiencia. Se ha hallado que,

    cuando se introducen los hornos metlicos en nuevas reas del mundo en

    desarrollo, son mucho ms preferidas las bocas de liberacin de vapor. Otra

    ventaja est en la produccin de carbn vegetal a partir de materia prima de

  • 53

    pequeas dimensiones, como son los desperdicios y las cscaras de coco.

    Para mantener una corriente suficiente de gas, a travs de la carga durante

    la carbonizacin de estos materiales, se recomienda encender el horno,

    arriba, a travs de las bocas de liberacin de vapor en la tapa.

    En fin, algunos hornos que se encuentran en el mercado, estn equipados

    con aletas y tapas metlicas unidas con bisagras sobre los canales de


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