RECONOCIMIENTO DE EQUIPOS DE MONITOREO METEREOLÓGICO DE CONTAMINACION DEL AIRE

UNIVERSIDAD NACIONAL

“SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO”

“FACULTAD DE CIENCIAS DEL AMBIENTE”Escuela Académico Profesional de

“Ingeniería Ambiental”

Curso: Contaminación Ambiental

Docente: Ing. J. Manrique

Integrantes:

Mejía Pasión Amelia.

Brito Rodríguez Mariza.

Blas castillo Elizabeth.

INTRODUCCIÓN

El presente trabajo pretende el reconocimiento y descripción de los distintos equipos de monitoreo meteorológico de contaminantes de aire, poniendo especial atención en el Muestreador de partículas de bajo Volumen simultaneo de PM2.5 y PM10, Estación Meteorológica automática Portátil, Muestreador Automático de Partículas para PM10 y PM2.5 y los analizadores de distintos gases de efecto invernadero.El monitoreo de la calidad del aire es un tema esencial para autoridades locales como para industrias públicas y privadas, A través de una medición confiable se puede prevenir y disminuir sus efectos nocivos sobre el ambiente y la salud humana, por ello es necesario tener conocimiento sobre el funcionamiento de cada uno de estos equipos y con mayor razón cuando los tenemos a nuestro alcance.

Las Alumnas

II. OBJETIVOS:

2.1. Reconocer los equipos de monitoreo meteorológico de contaminación del aire del Proyecto CIIADERS

2.2. Describir las características y funcionamiento de los equipos de monitoreo del Proyecto CIIADERS

2.3. Observar el proceso de armado de la estación automática portátil

III. MARCO TEÓRICO

3.1. Estación meteorológica

Para empezar definiremos el concepto en que se basa parte de este trabajo. Este es la meteorología. La meteorología es la parte de la física que se dedica a estudiar el tiempo atmosférico y su evolución.

Una estación meteorológica es un lugar escogido adecuadamente para colocar los diferentes instrumentos que permiten medir las distintas variables que afectan al estado de la atmósfera en un momento y lugar determinado. Es decir, es un lugar que nos permite la observación de los fenómenos atmosféricos y donde hay unos aparatos (termómetro, barómetro, higrómetro, pluviómetro, etc.) que miden las variables atmosféricas, (temperatura, presión, humedad, lluvia, etc. respectivamente). Muchos de estos instrumentos o aparatos han de estar al aire libre, pero otros, aunque también han de estar al aire libre, han de estar protegidos de las radiaciones solares para que estas no les alteren los datos, el aire debe circular por dicho interior. Los que han de estar protegidos de las inclemencias del tiempo, se encuentran dentro de una garita meteorológica.

Una garita meteorológica es una caseta donde se instalan los aparatos del observatorio meteorológico que se deben proteger. Esta es muy cara y por lo tanto cuesta menos hacértela tu mismo o encargarla a un carpintero. Ha de ser una especie de caseta elevada un metro y medio del suelo (como mínimo elevada 120 cm) y con paredes en forma de persiana; éstas han de estar colocadas de manera que priven la entrada de los rayos solares en el interior para que no se altere ni la temperatura ni la humedad. La puerta de la garita ha de estar orientada al norte y la teja debe estar ligeramente inclinada. En su interior están los instrumentos que han de estar protegidos, como he dicho antes y los aparatos registradores.

3.2. Definición de las principales variables meteorológicas.

a) Presión atmosférica:

Es la fuerza que ejerce el peso del aire sobre cada unidad de superficie terrestre. La presión atmosférica ejerce sobre cada cuerpo, sobre cada partícula, sobre cada objeto, sobre cada superficie, una presión que depende del peso el aire que hay encima. Esta columna de aire no es igual de larga si el cuerpo se encuentra al nivel del mar, en una playa, sobre un barco, que si se encuentra en la cima de una montaña. Cuanto más elevada esté un cuerpo más corta será la columna de aire que haya encima; por lo tanto, la presión atmosférica es más baja a medida que aumenta la altura. Se mide con el barómetro. El barómetro registrador se le llama barógrafo. El resultado se expresa en mb (milibares) o en mm Hg (milímetros de mercurio). La presión normal es de 1013mb, que es igual a 760mm. Hg.

b) Temperatura: Es una magnitud variable que depende de la velocidad de las moléculas del aire. Estas moléculas son el oxígeno y el nitrógeno. Esta magnitud nos permite expresar el grado de calentamiento o enfriamiento de los cuerpos. El resultado se expresa con los grados centígrados o Celsius. Se mide con un instrumento llamado termómetro. El termómetro registrador es el termógrafo.

c) Humedad relativa: Es la relación entre la masa de vapor de agua que tiene una determinada masa de aire y la que tendría si estuviese saturada en la misma temperatura. Esta relación se expresa en porcentaje. Digo en la misma temperatura porque el aire caliente puede contener más cantidad de vapor que el aire frío. Cuanto más alta sea temperatura del aire más vapor de agua puede haber. Es decir, la humedad absoluta dividida entre la humedad absoluta máxima y multiplicada por 100. El resultado se expresa en porcentaje. Se mide con el higrómetro o el pscicómetro y se registra con el higrógrafo.

d) Velocidad del viento: Es la distancia recorrida por una masa de aire en una unidad de tiempo (mn, sg, h, etc.) El resultado se expresa en km./h , en m/sg. o en una unidad en escala bitraña Beaufort, que es la más utilizada. Se mide con el anemómetro y se registra con el anemógrafo.

e) Dirección del viento: Nos indica de donde viene el viento. Es decir, si nos indica el Norte es que el viento va hacia el Sur. Se expresa con diferentes magnitudes según el país. Se mide con la veleta.

f) Pluviosidad: Es el volumen de agua que ha caído en una unidad de superficie, es decir la cantidad de lluvia que recibe un lugar en un período determinado de tiempo. Se mide con el pluviómetro y se registra con el pluviógrafo. El resultado final se expresa en l/m3 o en l/mm, que es lo mismo. (Cuando el agua es sólida se espera, hasta que se funda y se convierta en líquida).

3.3. Estaciones de monitoreo

Los equipos de medición o estaciones de monitoreo son analizadores para gases específicos, cada uno opera en base a las propiedades fisicoquímicas que identifican a cada contaminante.

Contaminante Principio de operaciónOzono (O3) Fotometría en el rango de ultravioleta Óxidos de nitrógeno (NO, NO2, NOx)

Quimiluminiscencia

Dióxido de azufre (SO2) Fluorescencia pulsante Monóxido de carbono (CO) Espectroscopia no dispersiva por

correlación de filtro gaseosoPartículas menores a 10 micrómetros (PM10)

Atenuación de radiación beta y Balanza de Oscilación (gif 7)

Partículas menores a 2.5 micrómetros (PM2.5)

Atenuación de radiación beta y Balanza de Oscilación

Ácido sulfhídrico (H2S) Ionización de Flama (gif 8)

Existen equipos que realizan mediciones minuto a minuto las 24 horas de los 365 días del año. La información de las estaciones de monitoreo se transmite a un sistema central donde se procesa y válida para generar promedios de una hora. Esta información se almacena para integrar las bases de datos públicas.

Las estaciones de monitoreo cuentan con criterios técnicos para su ubicación, densidad de población, distribución de fuentes de emisión y topografía.

IV. DESARROLLO DEL TEMA:

4.1. Descripción del Muestreador de partículas de bajo Volumen simultaneo de PM2.5 y PM10

Ilustración 1: Muestreador de partículas de bajo Volumen simultaneo de PM2.5 y PM10

Modelo: Partisol 2000i‐DMarca: Thermo Fisher Scientific.

Características:

El equipo puede medir simultáneamente PM10 y PM 2.5. Requiere suministro de energía: 220v, 50/60 Hz. Flujo total de medición: 16,67L/min El equipo trabaja con grupo electrógeno Unidad de almacenamiento de datos con ingreso y salida Apto para operar a condiciones ambientales de trabajo (‐

40ºC‐50ºC). Incluye kit de repuestos y consumibles para 12 meses de

operación

Descripción

Ilustración 2: Microprocesador

Diseñado para cumplir o exceder los requerimientos de regulación Propuesto por las directivas de la Unión Europea para la determinación de material particulado (metales pesados, carbón).Opera con flujo de 1 m³/h a través de un filtro individual de 47 mm. Filtro standard de 47 mm con práctico mecanismo de intercambio. Completo control y manejo de datos por microprocesador (intervalos e interfaz de datos), menú Para

manejo de software. Control de flujo volumétrico activo (volumen bajo).

Ilustración 3 Filtros de papel

4.2. Descripción del Muestreador Automático de Partículas para PM10‐PM2.5

Ilustración 4: Muestreador Automático de Partículas para PM10 PM2.5‐

Modelo: TEOM 1405DFMarca: Thermo Fisher Scientific

Características:

Medición simultánea de PM10 y PM2.5. Principio de medición: Peso inercial por micro balanza

oscilatoria Cabezal para PM10, tubo de entrada, con soporte y posee

trípode para poder ser instalado en la caseta ambiental Adaptable para un suministro de energía 220v ± 5%, 60 Hz

± 2%. Rango de medición: 0‐1000,000 μg/m3 /(1g/m3) Flujo de medición: =16,67L/min Apto para operar a condiciones ambientales de trabajo (‐

40ºC‐60ºC). Unidad de almacenamiento de datos con ingreso y salida

para puerto USB y disponible para conexión acceso remoto (modem, celular)

Concentración de masa reportada en microgramos por metro cúbico a tiempo estándar de 1 hora , a 8 horas y 24 horas.

Resolución: 0.1 μg/m3. Precisión: +/‐2.0ug/m3 (1 hora), +/‐1.0 ug/m3 (24 horas) Almacenamiento de datos: 500,000 mediciones Aproximado

Descripción

El monitor continuo de partículas modelo TEOM 1405-DF permite medir simultáneamente las fracciones PM-10, PM 2,5 y PM-Grueso (PM10-2.5), midiendo directamente la concentración en masa, tal como existe en el aire ambiente. El sistema 1405-DF está compuesto por dos Sistemas de Medición Dinámica del Filtro (FDM) y dos sensores de masa TEOM ubicados en un solo gabinete, con configuración lista para conectarse a la red y que incluye la interfaz de control de usuario con pantalla táctil.

El sistema está diseñado para proporcionar lecturas representativas en el corto y largo plazo de la concentración de material particulado ambiental, incluso en la presencia de materiales volátiles. El sistema por defecto entrega los promedios horarios y de 24 horas, los que son actualizados cada 6 minutos y en la hora, respectivamente. Los usuarios pueden seleccionar además promedios de tiempos de 30 minutos a 23 horas.

La tecnología TEOM es usada para medir partículas en la mayoría de las redes oficiales de calidad de aire a través del mundo, ya que es la única capaz de medir directamente (pesar) el material particulado ambiental.

4.3. Descripción del Analizador NO-NO2-NOx

Ilustración 5: Analizador NO-NO2-NOx

Modelo: 42iMarca: Thermo Scientific

Descripción:Usando tecnología de quimioluminiscencia, el Modelo 42i mide la cantidad de óxidos de nitrógeno en el aire desde niveles sub-ppb hasta 100p pm.El Modelo 42i es un diseño de una Cámara, un fotomultiplicador que alterna entre los modos NO y NOX incorporando datalogger y puerto MODBUS.

4.4. Descripción del Analizador de SO2

Ilustración 6:Analizador de SO2

Modelo: 43iMarca: Thermo Scientific

Descripción:

El analizador de SO2 Thermo Scientific modelo 43i utiliza la tecnología de Fluorescecia Pulsante UV, patentada por Thermo, que permite una medición de más estable en el tiempo junto con una mayor duración de la lámpara UV.Por su gran estabilidad y bajo límite de detección (1 ppb), este equipo es el preferido por la mayoría de las redes de medición de calidad de aire en el mundo, incluida la Red de Medición de Contaminantes Atmosféricos (MACAM) en Santiago de Chile.Cuenta con aprobación por parte de la EPA de USA (EQSA-0486-060) y permite medir concentraciones desde 1 a 100 ppm. Una poderosa interfaz de comunicaciones permite acceder remotamente a los parámetros internos del equipo, lo que facilita rescatar remotamente los datos almacenados en su datalogger interno y realizar diagnósticos remotos en caso de falla.

4.5. Descripción del Analizador de CO

Ilustración 7: Descripción del Analizador de CO

Modelo: 48iMarca: Thermo Scientific

Descripción:

El analizador de CO Thermo Scientific modelo 48i utiliza la tecnología de correlación de filtros de gas (IR), que permite la medición de monóxido de carbono sin interferencia por parte de otros gases.

Por su gran estabilidad y bajo límite de detección (0.04 ppm), este equipo es el preferido por la mayoría de las redes de medición de calidad de aire en el mundo, incluida la Red de Medición de Contaminantes Atmosféricos (MACAM) en Santiago de Chile.Cuenta con aprobación por parte de la EPA de USA (RFCA-0981-054) y permite medir concentraciones desde 1 a 10.000 ppm. Una poderosa interfaz de comunicaciones permite acceder remotamente a los parámetros internos del equipo, lo que facilita rescatar remotamente los datos almacenados en su datalogger incorporado y realizar diagnósticos remotos en caso de falla.

4.5. Descripción del Analizador de CO2

Ilustración 8: Analizador de CO2

Modelo: 401iMarca: Thermo Scientific

Descripción:

El analizador de CO2 ambiental modelo 410i de Thermo Scientific permite realizar mediciones con gran exactitud. Está especialmente recomendado en los estudios de gases con efecto invernadero.Rangos: 0-200, 500, 1000, 2000, 5000, y 10000 ppmIncluye puerto TCP/IP para conexión Ethernet (soporta protocolo MODBUS), RS-235, RS-485, y software de comunicaciones para diagnóstico remoto

4.6. Descripción de la Estación Meteorológica Portátil

Modelo: RAWS-FMarca: Campbell SCI.Descripción:

La estación meteorológica Campbell Scientific nos permite la monitorización de datos meteorológicos, es conocida por su precisión, robustez, fiabilidad, su amplio rango de temperaturas de funcionamiento, y su bajo consumo. La estación meteorológica ofrece la flexibilidad para cambiar fácilmente la configuración de los sensores, procesado de datos, almacenamiento y recogida de datos.

Dataloggers

Las estaciones meteorológicas están basadas en un datalogger programable que muestrea los sensores y almacena registros de datos procesados. Los datos se almacenan con las unidades de medida que desee (e.j., velocidad de viento en m/s, km/h). Las muestras se procesan, y se almacenan registros minutales y diarios (e.j., máximas, mínimas, medias).También admite registros de salidas condicionales como por ejemplo la intensidad de lluvia.El software para PC simplifica la programación del datalogger, la recogida de datos, y la generación de informes. Puede modificar el programa del datalogger en cualquier momento para acomodarse a distintos sensores o cálculos.El datalogger tiene intervalos de ejecución programables, instrucciones predefinidas para los sensores más comunes, y canales de entrada para medir la mayoría de sensores. Si se requiere de un gran número de sensores, la capacidad de la estación se puede expandir mediante periféricos de control y medida adicionales.Nuestros dataloggers son muy utilizados en estaciones meteorológicas. La gran velocidad y portabilidad los hace ideales para monitorizar edificios, presas, puentes, túneles, y en el sector de la automoción.

SensoresLos sensores para medir los parámetros ambientales, se encuentran listados a continuación. Todos los sensores se conectan directamente a nuestros dataloggers. Si se requieren medidas concretas, los dataloggers poseen entradas analógicas, contadoras de pulsos, y digitales

Incluye:

1. Sensor barómetro CS100

Los sensores de presión (barómetros) miden la presión del aire

2. Sensor anemómetro

Los anemómetros miden la componente horizontal de la velocidad del viento, que es un parámetro crucial para los sistemas de elección de emplazamiento, Son robustos y resistentes a turbulencias creadas por la torre y las traversas. Cada anemómetro debe ser calibrado

3. Sensor Temperatura y Humedad

Proporciona a la vez una medición de temperatura como de humedad en un solo equipo

4. Sensor Piranometro CS300

El piranómetro CS300 (PYR) basado en fotocélula de silicio. El rango espectral es de 300 a 1100nm, recogiendo la mayoría de la radiación de onda corta que llega a la superficie de la Tierra. Este sensor mide la radiación solar para usos en estudios solares, agricultura, meteorológicos y hidrológicos. Compatible con un amplio rango de dataloggers y con un Cabezal en forma de cúpula

5. Sensor Pluviómetro TE525

Se encargan de medir la cantidad de lluvia. Son sensores de llenado conectados a un contador.

6. Panel Solar

La Estación Meteorológica Solar con panel solar incorporado ayuda a sacar el máximo provecho de la energía natural del sol (luz artificial también) para ayudar a sus baterías de litio duran más tiempo. El panel solar permite ahorrar energía y supone un modo ecológico de suministrar corriente adicional a la unidad principal y prolongar la duración de las pilas. Sin embargo, no puede sustituir completamente a las pilas.

7. Trípode y Maleta Transportable.

V. CONCLUSIONES:

V.1. Se describió tres tipos de equipos de muestreo de calidad de aire el primero fue el Muestreador de partículas de bajo Volumen simultaneo de PM2.5 y PM10 , el segundo el Muestreador Automático de Partículas para PM10‐PM2.5 y finalmente la Descripción del Analizadores de los distintos gases de efecto invernadero

V.2. Se pudo observar detalladamente los equipos de monitoreo de calidad de aire y la estación meteorológica portátil.

V.3. Se observo el armado de la Estación meteorológica Portátil

VI. RECOMENDACIONES:

VI.1. Se recomienda una orientación al norte y una calibración adecuada, luego de realizar el armado de la Estación meteorológica Portátil

VII. BIBLIOGRAFIA:

http://www.campbellsci.co.uk/index.cfm?id=940http://es.oregonscientific.com/cat-Estaciones-Meteorol%C3%B3gicas-sub-Estaciones-Meteorol%C3%B3gicas-prod-Estaci%C3%B3n-Meteorol%C3%B3gica-Solar.htmlftp://ftp.campbellsci.co.uk/pub/csl/outgoing/es/leaflets/cs100.pdf