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7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
1/44
ESTUDIO DE LA DISPERSIN DE LOSCONTAMINANTES ATMOSFRICOS EN
LA CIUDAD DE SANTA CRUZ DE LASIERRA
FACULTAD DE INGENIERAINGENIERA INDUSTRIAL Y DE SISTEMAS
Fernando Chvez Gomes da Silva
Santa Cruz de la Sierra Bolivia30 de noviembre del 2009
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
2/44
ndice
Objetivo Dispersin deContaminantesContaminacin
en SCZ
ContaminantesCriteriosCalidad del Aire
Localizar yestimar los
contaminantesatmosfricos
Factores quemodifican la
dispersin y suinfluencia
Modelo dedispersin de
contaminantesDiseo
PropuestaBeneficiosConclusiones
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ObjetivoGen
eral
Influencia de cada uno de los factoresidentificados como responsables de la
dispersin de los contaminantesatmosfricos, en la Calidad del Aire dela ciudad de Santa Cruz de la Sierra.
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Dispe
rsind
eContaminan
tes
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5/44
Cara
ctersticasContaminacin
Atmosfric
aenSantaCruz
Ciudad de Santa Cruz de la Sierra
Ao 2008
Habitantes 1538343
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6/44
Cara
ctersticasContaminacin
Atmosfric
aenSantaCruz
Vehculos
78
79
79 8
1
88 9
1 94
109
128
70
80
90
100
110
120130
140
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Unidades
Ao
Vehculos por cada 1000 habitantes en
Santa Cruz de la SierraNmero de Unidades, Aos 2000 - 2008
12.3
42
47.6
13
86.4
19
91.8
30
95.2
10
102.2
65
115.5
73
125.1
81
133.7
21
162.0
47
197.
325
0
50.000
100.000
150.000
200.000
250.000
1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Unidades
Ao
Parque Vehicular en Santa Cruz de la SierraNmero de Unidades, Aos 1998 - 2008
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7/44
Cara
ctersticasContaminacin
Atmosfric
aenSantaCruz
Vehculos
10%51%
32%
6%
1%0%
8%
Parque Vehicular En Santa Cruz
Por Antigedad, Datos: Ao 2007
2001 o ms nuevos
1991-2000
1981-1990
1971-1980
1961-1970
1961 o ms antiguos
59%26%
14%1%
0%
Parque Vehicular En Santa Cruz
Por Combustible, Datos: Ao 2007Gasolina
Diesel
Convertidosa GNC
Gas Natural
Otros
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8/44
Cara
ctersticasContaminacin
Atmosfric
aenSantaCruz
Vehculos
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9/44
Cara
ctersticasContaminacin
Atmosfric
aenSantaCruz
Industrias
145
25%
64
11%
124
21%
193%
56
10%
44
8%
129
22%
Tipo de Industria en Santa Cruz
Alimentos
Textiles
Madera
Papel
Qumica
No Metlica
Metalica
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Cara
ctersticasContaminacin
Atmosfric
aenSantaCruz
Industrias
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11/44
Cara
ctersticasContaminacin
Atmosfric
aenSantaCruz
Incendios Forestales
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Cara
ctersticasContaminacin
Atmosfric
aenSantaCruz
Incendios Forestales
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Cara
cterstic
as
Co
ntamin
antesC
riterios.
NOxNO2
EfectosFuentes
Dispersin
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14/44
Cara
cterstic
as
Co
ntamin
antesC
riterios.
PM10
EfectosFuentes
Dispersin
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Cara
cterstic
as
Co
ntamin
antesC
riterios.
CO
EfectosFuentes
Dispersin
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Cara
cterstic
as
Co
ntamin
antesC
riterios.
O3
EfectosFormacin
Dispersin
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Es
timarlas
cantida
desde
con
taminantesatm
osfricos
generados.
Factores de Emisin
0%
20%
40%
60%
80%
100%
COV CO NOX PM10 CO2
Tipo de Fuente segn contaminante
Fuentes Fijas (Industrias) Fuentes Mviles (Automotores) Fuentes de rea (Otras)
2004 2005 2006 2007 2008
COV 17.909 18.779 19.676 21.179 21.970
CO 22.288 24.388 26.580 33.901 40.158
NO X 2.760 2.989 3.208 3.905 4.653
PM 10 3.368 3.622 3.904 4.144 4.280
CO 2 884.393 946.234 1.003.777 1.161.847 1.341.426
Emisiones
Totales
(tn/ao)
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Loca
lizarlasprincipalesfuentes
deem
isionesdecontaminant
es.
Distribucin geogrfica de fuentes
NOxPM10CO
Distribucin geogrfica de contaminantes
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Fa
ctoresq
uemodificanla
dispersinde
loscontaminantes.
NNNE
NE
NEE
E
SEE
SESSE
SSSO
SO
SOO
O
NOO
NO
NNO
Direccin del VientoEstacin Meteorolgica de ET
Datos entre 01/01/2008 a 31/12/2008
0%5%10%15%
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
5,5
6
6,5
7
7,5
8
8,5
9
9,5
10
Porcentaje
Velocid
addelvientoenm/s
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Fa
ctoresq
uemodificanla
dispersinde
loscontaminantes.
0
50
100
150
200
250
300
350
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
mmdeL
luvia
Precipitacin por MesEstacin Meteorolgica de ET
Datos entre 01/01/2008 a 31/12/2008
0,00
5000,00
10000,00
15000,00
20000,00
25000,00
30000,00
35000,00
Ene Fe b Mar Abr May Jun Jul A go Sep Oct Nov Dic
KWh/m2
Radiacin Solar PromedioEstacin Meteorolgica de ET
Datos entre 01/01/2008 a 31/12/2008
0,00
5,00
10,00
15,00
20,00
25,00
30,00
35,00
40,00
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
TemperaturasEstacin Meteorolgica de ET
Datos entre 01/01/2008 a 31/12/2008
Temperatura Promedio Temperatura Mnima Temperatura Mxima
0,00
10,00
20,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
90,00
Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic
%HumedadRelativa
Humedad Relativa PromedioEstacin Meteorolgica de ET
Datos entre 01/01/2008 a 31/12/2008
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CalidaddelAire
Monitoreo y Gestin
Bueno Regular Malo Muy Malo Extremadamente Malo
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Re
copilaryana
lizarlos
d
atos.
Datos histricos
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
Concentracin(ppb)
Da
Monitoreo de xidos de nitrgeno (NOx, NO y NO2)
Mtodo Automtico
Santa Cruz de la Sierra (ET) Ao 2008
N Ox (ppb) N O (ppb) N O2 (ppb)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
Concentracin(gNO
2/m3)
Mes
Monitoreo de dixido de nitrgeno por tubos pasivos
Santa Cruz de la Sierra Ao 2007
CN
CU
EC
ET
LP
PA
PC
PI
SP
UP
VM
0
20
40
60
80
100
120
Concentracin(gPM10
/m3)
Mes
Monitoreo de Material Particulado PM10 por
Mtodo Activo
Santa Cruz de la Sierra Ao 2008CU
ET
LP
UP
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
Concentraci
n(ppm)
Da
Monitoreo de Monxido de Carbono CO por
Mtodo Automtico
Santa Cruz de la Sierra (ET) Ao 2008
CO (ppm)
0
10
20
30
40
50
60
Concentracin(gNO2
/m3)
Mes
Monitoreo de ozono por tubos pasivos
Santa Cruz de la Sierra Ao 2008
CN
CU
EC
ET
LP
PA
PC
PI
SP
UP
VM
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23/44
Re
copilaryana
lizarlos
d
atos.
Ciclos
-40%
-30%
-20%
-10%
0%
10%
20%
30%40%
50%
%Va
riacinrespectoalamediaan
ual
Mes
Valores de Concentracin de NO2 en diferentes meses del ao
(Variacin Porcentual)
-20%
-15%
-10%
-5%
0%
5%
10%
%Variacinrespectoala
mediaanual
Da de la Semana
Valores de Concentracin de CO en diferentes das de la
semana (Variacin Porcentual)
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
24/44
Re
copilaryana
lizarlos
d
atos.
Ciclos
-60%
-40%
-20%
0%
20%
40%
60%
80%
%Variacinrespectoalamediaan
ual
Hora del Da
Valores de Concentracin de PM10 en diferentes horas
del da (Variacin Porcentual)
-60%
-40%
-20%
0%20%
40%
60%
80%
%Variacinrespectoala
mediaanual
Hora del Da
Valores de Concentracin de O3 en diferentes horas del
da (Variacin Porcentual)
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
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Re
copilaryana
lizarlos
d
atos.
Tendencias
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Focos de Incendio en el Departamento de Santa Cruz
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
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Re
copilaryana
lizarlos
d
atos.
Tendencias
0
50
100
150
200
250
%Variacinrespectoalamediaan
ual
Mes
Valores de Concentracin de PM10 desde 2005 a 2008
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Concentracin
Mes
Valores de Concentracin de NO2 desde 2005 a la fecha
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
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De
scribiry
cuantificarla
influ
enciadecadafacto
r.
y = 0,0004x + 8,3719R = 0,0048
0
510
152025
3035
4045
50
0 5000 10000 15000 20000Con
centracinO3
(g/m3)
Radiacin Solar (kwh/m2)
Relacin entre Concentracin
de O3 y Radiacin Solar
y = -0,89x + 113,34R = 0,2227
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
140,0
160,0
0 20 40 60 80 100ConcentracinPM10
(g/m3)
Humedad Relativa (%)
Relacin entre Concentracin
de PM10 y Humedad Relativa
y = -3,946ln(x) + 21,89
R = 0,8861
0
24
6
8
10
12
14
16
18
0 10 20 30 40 50ConcentracinO3(g/m3)
Concentracin NO2 (g/m3)
Relacin de las Concentraciones en
los Diferentes Puntos de Monitoreo
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
%deCorrelacin
Valores entre Periodos Correlativos
A 1 da
A 2 das
A 3 das
A 4 das
A 5 das
A 6 das
A 7 das0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
Focos de Incendio en el Departamento de Santa Cruz
y = 49,291x0,0891
R = 0,1071
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
0 2000 4000 6000 8000 10000
ConcentracinPM10
(g/m3)
Focos de Incendios Registrados
Relacin entre Concentracin
de PM10 y Nmero de Focos
de Incendio
y = 7,6204x0,178
R = 0,5416
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 2000 4000 6000 8000 10000
ConcentracinNO2(g/m3)
Focos de Incendios Registrados
Relacin entre Concentracin
de NO2 y Nmero de Focos
de Incendio
y = 2,8691x0,2014
R = 0,3352
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0 2000 4000 6000 8000 10000
ConcentracinO3
(g/m3)
Focos de Incendios Registrados
Relacin entre Concentracin
de O3 y Nmero de Focos de
Incendio
05
1015202530
35404550
0 50 100 150 200 250
ConcentracinNO
2(g/m3)
Concentracin PM10(g/m3)
Relacin de las Concentraciones en
los Diferentes Puntos de Monitoreo
Coef. Correl.= -0.1068
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28/44
De
scribiry
cuantificarla
influenciadecad
afacto
r
Concentracin
PM10
Concentracin
NO2
Concentracin
O3
Concentracin
CO
Valor
ICA
Direccin Viento 60% 65% 42% 7% 54%
Velocidad Viento 75% 30% 55% 12% 58%
Precipitacin 7% 6% 5% 5% 6%
Humedad Relativa 22% 51% 33% 20% 26%Temperatura 18% 25% 19% 16% 18%
Radiacin Solar 1% 1% 1% 1% 1%
Estabilidad Atmosferica 29% 24% 31% 30% 25%
Nubosidad 2% 41% 51% 13% 11%
Distancia 4% 5% 4% 4%
Relieve 12% 12% 12% 12% 11%
Punto de Monitoreo 43% 88% 88% 49%
Poblacin 7% 12% 4% 13% 7%
Emisiones vehiculares 3% 91% 18% 98% 21%
Emisiones industriales 17% 6% 13% 1% 13%
Emisiones rea (Varias) 80% 6% 21% 20% 55%
Emisiones rea (Incendios) 89% 54% 55% 24% 71%
Ao 19% 12% 7% 13% 15%
Hora del Da 59% 61% 52% 46% 53%
Da de la Semana 12% 10% 15% 15% 11%Mes del Ao 45% 41% 21% 20% 39%
Tiempo Transcurrido 31% 55% 55% 41% 34%
Concentracin PM10 72% 62% 55% 20% 66%
Concentracin NO2 62% 55% 89% 24% 19%
Concentracin O3 55% 89% 24% 13% 4%
Concentracin CO 59% 24% 13% 1%
Meteorologa
Geografa
Emisiones
Temp
orales
Interacciones
conotros
contaminantes
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
29/44
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
30/44
Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Eleccin del Modelo
0 50 100 150 200 250 300
Determinista Simple
Estadstico
Local de penacho y rfaga
Caja y multicaja
Diferencia finita y rejilla
Partcula
Fsicotneles de viento
Regional
Ponderacin
Modelo
Evaluado
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
31/44
Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Modelo
Ta
Em Dp
In
Th
Tq
= + +
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
32/44
Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Cuadrantes establecidos para el modelo
(5)
Ta(4,5)
Th(4,5)
(4)
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
33/44
Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Cuadrantes establecidos para el modelo
SC1SC2
SC3
SC4
SC5
SC6
SC7
SC8
SC10
SC11
SC12
SC13
SC14
SC15 SC16
SC9
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
34/44
Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Cuadrantes establecidos para el modelo
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
35/44
Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Datos a ingresar al modelo
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
36/44
Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Resultados a obtenerse
Pronsticos de 3 das
0
20
40
60
80
100
120
Concentraci
nPM10(g/m3)
Pronstico a 3 das
Pronosticado Valor Obtenido
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
37/44
Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Resultados a obtenerse
Predicciones Mensuales
0
10
20
30
40
50
2008-04 2008-05 2008-06 2008-07 2008-08 2008-09 2008-10
ConcentracinN
O2(g/m3)
Prediccin Mensual
Prediccin Valor Obtenido
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
38/44
Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Resultados a obtenerse
Distribucin de Contaminantes
Santa Cruz de la Sierra Septiembre 2007
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
39/44
Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Validacin de Resultados
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
a 1 da a 2 das a 3 das
Porcentaje de Error Promedio
Pronsticos de 3 das
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
NO2 O3 CO PM10
Porcentaje de Error Promedio
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
40/44
Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Validacin de Resultados
Predicciones mensuales
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
NO2 (ug/m3) O3 (ug/m3) CO (ug/m3) PM10 (ug/m3)
Porcentaje de Error Promedio en laPrediccin a 1 Mes por Contaminante
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
41/44
Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Implementacin y mantenimiento
1 2 3 4 5 6 7
SC1 1.E+05 1.E+05 1.E+05 2.E+05 2.E+05 1.E+05 1.E+05
SC2 2.E+05 2.E+05 2.E+05 2.E+05 2.E+05 2.E+05 2.E+05
SC3 2.E+05 2.E+05 2.E+05 3.E+05 2.E+05 2.E+05 2.E+05
SC4 3.E+05 3.E+05 3.E+05 2.E+05 2.E+05 3.E+05 2.E+05
SC5 4.E+05 3.E+05 3.E+05 3.E+05 3.E+05 3.E+05 4.E+05SC6 3.E+05 3.E+05 3.E+05 4.E+05 3.E+05 3.E+05 4.E+05
SC7 3.E+05 3.E+05 4.E+05 4.E+05 4.E+05 4.E+05 4.E+05
SC8 3.E+05 5.E+05 5.E+05 4.E+05 3.E+05 5.E+05 4.E+05
SC9 5.E+05 5.E+05 5.E+05 4.E+05 3.E+05 4.E+05 4.E+05
SC10 4.E+05 3.E+05 3.E+05 4.E+05 5.E+05 5.E+05 4.E+05
SC11 7.E+05 3.E+05 5.E+05 7.E+05 6.E+05 4.E+05 4.E+05
SC12 6.E+05 5.E+05 5.E+05 5.E+05 4.E+05 4.E+05 4.E+05
SC13 7.E+05 7.E+05 4.E+05 6.E+05 6.E+05 7.E+05 6.E+05
SC14 7.E+05 8.E+05 5.E+05 7.E+05 4.E+05 7.E+05 6.E+05
SC15 8.E+05 8.E+05 5.E+05 9.E+05 8.E+05 6.E+05 8.E+05
SC16 9.E+05 9.E+05 6.E+05 4.E+05 8.E+05 5.E+05 8.E+05
N 6.E+05 8.E+05 6.E+05 8.E+05 5.E+05 9.E+05 6.E+05
NE 7.E+05 9.E+05 5.E+05 7.E+05 5.E+05 9.E+05 5.E+05
E 1.E+06 1.E+06 7.E+05 7.E+05 5.E+05 7.E+05 1.E+06
SE 1.E+06 7.E+05 5.E+05 1.E+06 1.E+06 1.E+06 8.E+05
S 5.E+05 6.E+05 7.E+05 1.E+06 8.E+05 9.E+05 7.E+05
SO 1.E+06 1.E+06 1.E+06 8.E+05 7.E+05 1.E+06 8.E+05
O 1.E+06 6.E+05 7.E+05 9.E+05 7.E+05 1.E+06 7.E+05
NO 9.E+05 8.E+05 1.E+06 7.E+05 1.E+06 7.E+05 1.E+06
Periodo (da)
CdigodeZona
NO2
Ta
Em Dp
In
Th
Tq
Inversin en Implementacin: 1450 US$Costos Anuales: 20250 US$ (considerandocostos de Monitoreo de la Calidad del Aire)
CALIDAD DEL AIRE
BuenoRegular
Malo (grupo de riesgo)
Muy malo
Extremadamente malo
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Dis
earun
mtod
opara
pred
icciones
Beneficios
Mejora enla GestinCalidaddel Aire
Alertas
deEpisodiosCrticos
PlanificacinUrbana
Establecermedidas
deprevencin
y
mitigacin
OptimizarRed
MoniCAExistente
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
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Conclusiones yRecomendaciones
Calidad del Aire
Dispersin de ContaminantesModelo de Dispersin
Propuesto
7/31/2019 EDC PresentacinDefensa
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Muchas Gracias