medición calidad del aire

7/25/2019 Medicin Calidad Del Aire

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MANUAL3REDESESTACIONESYEQUIPOS

DEMEDICINDELACALIDADDELAIRE


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ndice

1. INTRODUCCIN

2. REDES DE MEDICIN DE LA CALIDAD DEL AIRE.

2.1 Redes manuales.2.1.1 Elementos de las redes manuales.

2.1.1.1 Programa de muestreo.2.1.1.2 Manejo de muestras.

2.2 Redes automticas.2.3 Tipos de redes.

2.3.1 Red general de medicin de la calidad del aire ambiente.

2.3.2 Red de medicin de contaminantes de fuentes especcas.

2.3.2.1 Red de monitoreo de fuentes jas.

2.3.2.2 Red de medicin de emisiones vehiculares.2.3.2.3 Red de medicin de contaminantes especcos.

3. PRINCIPIOS DE DISEO DE REDES

3.1 Escalas de representatividad.3.1.1 Escala micro.3.1.2 Escala media.

3.1.3 Escala vecindario / local.3.1.4 Escala urbana.3.1.5 Escala regional.3.1.6 Escala nacional / global.

3.2 Informacin bsica para el diseo de redes.3.2.1 Epidemiologa y exposicin de la poblacin.3.2.2 Programas existentes de medicin de calidad del aire.3.2.3 Inventarios de emisiones.3.2.4 Actividades en la zona.3.2.5 Informacin meteorolgica.

3.2.6 Informacin topogrca.

4. SELECCIN DE ZONAS PARA LA MEDICIN DE CALIDAD DEL AIRE.

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4.1 Determinacin de la distribucin de concentraciones de contaminantes.4.1.1 Medicin simplicada.

4.1.2 Simulacin.4.1.3 Muestreo a juicio.4.1.4 Muestreo probabilstico

4.1.4.1 Muestreo aleatorio simple.4.1.4.2 Muestreo sistemtico.4.1.4.3 Muestreo estraticado.

4.1.5 Traslape de informacin.

4.2 Seleccin del nmero de sitios de medicin.

4.3 Evaluacin de la ubicacin de estaciones de medicin de calidad del aire.4.3.1 Estaciones de medicin para SO2y NO2.4.3.2 Estaciones de medicin para O3.4.3.3 Estaciones de medicin para partculas y otros contaminantes.4.3.4 Estaciones de medicin de niveles de fondo.4.3.5 Estaciones de medicin para fuentes especcas.

4.3.5.1 Estaciones de medicin orientadas fuentes jas de SO2y NO2.

4.3.5.2 Estaciones de medicin orientadas a fuentes mviles.

4.4 Anlisis de cierre o reubicacin de estaciones.

5. ESTACIONES DE MEDICIN DE LA CALIDAD DEL AIRE.5.1 Clasicacin de estaciones de medicin de la calidad del aire

5.1.1 Clasicacin de estaciones por tipo de operacin

5.1.2 Clasicacin de estaciones de medicin de la calidad del aire por su

movilidad.5.2 Instalacin de estaciones de monitoreo de la calidad del aire.

5.3 Instalacin y operacin de estaciones de monitoreo. Consideracionesgenerales.5.4 Caractersticas funcionales y de construccin de las estaciones de monitoreo.5.5 Seguridad y planes de emergencia

5.5.1 Seguridad en las instalaciones.5.5.2 Prcticas de seguridad en torno a las instalaciones

5.6 Codicacin administrativa de las estaciones.

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6. EQUIPOS ME MEDICIN PARA LA CALIDAD DEL AIRE

6.1 Tipos de equipos en una estacin de medicin de la calidad del aire.6.1.1 Analizadores automticos.

6.1.1.1 Analizador de O3(Fotometra UV).6.1.1.2 Analizador de CO (Fotometra Infrarroja, IR).6.1.1.3 Analizador de NOx(Quimiluminiscencia).6.1.1.4 Analizador de SO2(Fluorescencia pulsante).

6.1.2 Monitores de partculas suspendidas.6.1.2.1 Microbalanza de elemento oscilante.6.1.2.2 Atenuacin de radiacin beta.

6.1.3 Muestreadores de partculas suspendidas.6.1.4 Sensores meteorolgicos.

6.1.4.1 Velocidad de viento.6.1.4.2 Direccin de viento.6.1.4.3 Presin.6.1.4.4 Temperatura.6.1.4.5 Humedad relativa.6.1.4.6 Precipitacin pluvial.

6.1.5 Sistema de adquisicin de datos (SAD).

6.1.6 Sistema de calibracin.6.1.6.1 Calibrador dinmico.6.1.6.2 Fuente de aire cero.6.1.6.3 Gases de calibracin.6.1.6.4 Medidores de ujo de bajo volumen.

6.1.6.5 Estndares de transferencia de ujo de alto volumen.

6.2 Criterios de seleccin de equipos de medicin de la calidad del aire.6.3 Instalacin y puesta en marcha de los equipos de monitoreo de la calidaddel aire.

7. REFERENCIAS.

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Dando continuacin al Manual 2, donde se ha-bl de los Sistemas de Medicin de la Calidaddel Aire, este documento desagrega dichossistemas y describe las partes que los inte-gran. As, este Manual engloba tres grandestemas: Redes, Estaciones y Equipos de medi-cin de la calidad del aire.

Ante la ausencia de un marco normativo na-cional en materia de diseo e instalacin deredes de monitoreo de la calidad del aire, lasredes que actualmente operan en Mxico tie-nen diversos criterios operativos y presentanfuertes limitaciones en cuanto a la disponibili-dad de recursos nancieros, humanos y mate-riales. Por ello, el diseo de nuevas redes demedicin de la calidad del aire, as como el re-diseo de las redes actuales y la expansin de

su cobertura, son necesarios para mejorar laoperacin de stas, a travs de homogenizarlos criterios de su establecimiento, operaciny mantenimiento.

Este documento fue elaborado para proponercriterios y procedimientos generales que fa-ciliten el diseo y la instalacin de redes demedicin de calidad del aire. Est dirigido aresponsables de la Gestin de la Calidad del

Aire, a operadores de redes de monitoreo y aconsultores de este tema.

1. INTRODUCCIN

Para entender ms el concepto de red, el Ca-ptulo 2 dene el concepto y describe las dife-rentes clasicaciones de redes, de acuerdo al

tipo equipo que las integran, as como al tipode fuente a las que estn orientadas.

El Captulo 3 describe los principios bsicospara el diseo de una red, cules son las es-

calas que se pueden representar, y cul la in-formacin bsica a considerar en el diseo deuna red.

El Captulo 4 complementa al anterior, pre-sentando algunas metodologas utilizadaspara ubicar los sitios donde deben colocarselas estaciones de medicin de la calidad delaire, mediante la determinacin de la distribu-cin de concentraciones de contaminantes.

Asimismo, se presenta cmo se determina elnmero de sitios de medicin que debe incluiruna red, as como el proceso de evaluacin dela ubicacin de los sitios de medicin de lasredes ya establecidas.

El Captulo 5 presenta el concepto de estacinde medicin de calidad del aire y la clasica-cin de stas. Tambin presenta los criteriospara su instalacin, operacin y seguridad.

Adicionalmente se sugiere una nomenclaturapara codicar a las estaciones de medicin de

calidad del aire.


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Finalmente, en el Captulo 6 se describen losdiferentes equipos utilizados en una estacinde medicin de la calidad del aire: analizado-res y muestreadores de contaminantes crite-rio, parmetros meteorolgicos, sistemas deadquisicin de datos y sistemas de calibra-cin. Asimismo, presenta algunos criteriospara la seleccin de estos equipos y las con-sideraciones generales para su instalacin ypuesta en marcha.


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2. REDESDEMEDICINDELACALIDADDELAIRE

Una red de medicin de la calidad del aire esparte de un Sistema de Medicin de Calidaddel aire, SMCA. Es importante mencionarque un SMCA puede incluir una o ms redesen el mismo sistema.

A su vez, una red de medicin de la ca-lidad del aire es el conjunto de estaciones

de muestreo manual y/o de monitoreo auto-mtico o semiautomtico de contaminantes(ambos de partculas y contaminantes ga-seosos).

Este manual adopta el trmino de redes de me-dicin de la calidad del aire, englobando tanto alas redes manuales de muestreo como a las re-des automticas de monitoreo. A continuacinde describen ambos tipos de redes.

2.1 Redes manuales.

Una red manual es el conjunto de dos o msestaciones manuales para el muestreo decontaminantes.

En un principio, la medicin de la calidad delaire se realizaba mediante mtodos no con-tinuos, conocidos con el nombre de qumica

hmeda para gases (primero se tomaba lamuestra y despus se meda la concentra-cin del contaminante mediante diferentesmtodos en laboratorio) y de altos volme-nes para partculas suspendidas (totales ymenores a 10 o 2.5 micrmetros).

Actualmente, las redes manuales son util i-zadas principalmente para el muestreo departculas suspendidas, utilizando el mtodomencionado, que mediante un manejo ade-cuado de la muestra, permite determinar suconcentracin. Por otra parte, las partculascolectadas en la muestra pueden ser someti-das a distintos tratamientos en el laboratorio

para determinar su composicin.

El uso de las redes manuales para la me-dicin de contaminantes no criterio, ya seamediante mtodos continuos o no continuos,an no se descartan y su uso depender delos objetivos de medicin establecidos, y delos recursos econmicos, tcnicos e instru-mentales con los que se cuenten (Martnez,1996). Por ejemplo, algunas industrias emi-

ten contaminantes especficos en las refi-neras de plata se pueden emitir vapores demercurio, en la industria del aluminio pue-de haber flor y en las fbricas de papel seemiten mercaptanos- por lo que se requerirmedir la concentracin de algunos contami-nantes especficos adems de los ordinarios.

En la siguiente seccin se presentan los prin-cipales elementos de una red manual para la

medicin de contaminantes criterio.


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2.1.1 Elementos de las redes manuales.

Los elementos de una red manual depende-rn en gran parte de los objetivos del moni-toreo de la calidad del aire (ver Manual 2).Dentro de los principales elementos de unared manual se encuentran:

Equipos de muestreo (descritos en el cap-tulo 6 del presente Manual),

Laboratorios de anlisis de muestras (ver

Manual 2),

Programas de muestreo y,

Procedimientos para el manejo de la mues-tra.

Es importante tener en cuenta que los costosde los equipos manuales, tanto de adquisicincomo de operacin, son signicativamente ms

bajos y requieren de poca infraestructura para

su instalacin; sin embargo, stos demandanla disposicin de laboratorios y de personal es-pecializados para la preparacin, acondiciona-miento y determinacin de las muestras, lo queimplica que se tenga que realizar una mayor in-versin en infraestructura y capacidad tcnica.

La elaboracin de un buen programa demuestreo, as como la implementacin deprocedimientos para el manejo de muestras,

son esenciales para asegurar la calidad y re-presentatividad de los resultados.

2.1.1.1 Programa de muestreo.

Para la adecuada operacin de una red ma-nual se debe elaborar un programa de mues-treo de acuerdo a los objetivos de medicinde la calidad del aire. En trminos generales,se han considerado tres perodos de mues-treo:

corto (1 hora), cuando se sabe que existenaltas concentraciones de contaminantes y seprev la saturacin del filtro.

medio (1 da), es el usado con mayor fre-cuencia y el que est normado NOM-035-SEMARNAT-1993 (DOF, 1993).

largo (> 1 mes), es usado para sitios pristi-nos, donde se preveen muy bajas concentra-ciones de partculas.

El perodo de muestreo es particularmente im-portante si los resultados se van a comparar

con normas o criterios de la calidad del aire.

El programa debe incluir todas las etapasdel muestreo: acondicionamiento y pesajedel medio filtrante, instalacin del equipo demuestreo y del medio filtrante, periodo demuestreo, recoleccin, transporte, acondi-cionamiento y pesaje del filtro con la mues-tra, clculo de la concentracin, almacena-miento y, si procede, anlisis de la muestra.

La normatividad mexicana ya tiene estable-cido un periodo de muestreo de 24 1 horascada 6 das, inicindolo a la media noche.Este periodo est establecido en la NOM-035-SEMARNAT-1993 (DOF, 1993).


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2.1.1.2 Manejo de muestras.

El manejo de muestras es una etapa fundamental del muestreo, tanimportante como la misma toma de la muestra. El Cuadro 1 muestraalgunas recomendaciones para su manejo y cuidados.

Cuadro 1. Recomendaciones y cuidados para el manejo de muestras


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2.2 Redes automticas.

Una red automtica es el conjunto de dos oms estaciones automticas para la medi-cin de contaminantes atmosfricos. Cadaestacin contiene, como se describi en elManual 1, diversos equipos, como analiza-dores automticos, y monitores o sensoresmeteorolgicos, destinados a monitorear lasconcentraciones de uno o ms contaminan-tes del aire y algunos parmetros meteoro-lgicos

En Mxico, a mediados de los aos seten-ta se introdujeron equipos automticos parala medicin de contaminantes atmosfricoscon los cuales se hizo posible el monitoreocontinuo en tiempo real (Martnez, 1996).Estos equipos utilizan mtodos de medicinque aprovechan las propiedades fsicas y/oqumicas de los contaminantes atmosfricospara determinar su concentracin.

As como en las redes manuales, los ele-mentos de una red automtica tambin estnen funcin de los objetivos de medicin de lacalidad del aire (ver Manual 2). La diferenciaentre estos dos tipos de redes radica princi-palmente en los equipos que utilizan y en lacantidad de datos que generan.

De manera general, los elementos ms co-

munes en una red automtica, que se des-criben en los captulos subsecuentes de estemanual, son:

Estaciones de medicin de la calidad delaire (ver Captulo 5);

Equipos para la medicin de la calidad delaire: analizadores automticos, monitoresde partculas, sensores meteorolgicos, sis-tema de adquisicin de datos y sistema decalibracin (ver Captulo 6);

Procedimientos de operacin estndar (verManual 1);

Programas adecuados de mantenimientopreventivo y de calibracin de equipos (verManual 4).

Adems de la clasif icacin de las redes porel tipo de equipos que utilizan, manual o au-tomtico, stas tambin se pueden clasificarde acuerdo a su objetivo. Esta clasificacinse presenta en la siguiente seccin.

2.3 Tipos de redes.

Dependiendo de los objetivos de medicinque se hayan establecido en el SMCA, lasredes pueden recibir cierta clasificacin, se-gn tambin el tipo de medicin que vayan arealizar o el tipo de fuentes al que estn en-focadas a medir. A continuacin se presen-tan las clasificaciones ms comunes parauna red (OMS-CEPIS, 2006).


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2.3.1 Red general de medicin de la

calidad del aire ambiente.

Estas redes se instalan con la finalidad de co-nocer el grado de exposicin que tienen loshabitantes de una localidad, los ecosistemase inmuebles, a los contaminantes atmosf-ricos. Estas redes proporcionan informacinsobre la tendencia de dichos contaminantesen una localidad; la informacin de la loca-lidad debe ser representativa, por lo que sedeben cubrir todos los tipos de rea dentrode la localidad: industriales, comerciales yresidenciales. En este sentido, las estacio-nes deben ubicarse de manera que sean re-presentativas de estas diferentes reas.

Cada estacin debe estar conectada en lneacon el centro de control para enviar los datosperidicamente de manera automtica. Elcentro de control analiza los datos enviadosy cuando se detecta algn problema manda

al personal de mantenimiento a la estacindonde se detect dicho problema. El centro,a su vez, revisa los datos crudos que vienende las estaciones y, de ser necesario, mar-ca datos sospechosos, colocando banderas(ver Manual 5) para despus manejarlos. Lasestaciones de niveles de fondo (ver Seccin4.3.4.) tambin se pueden incluir en este tipode red y los datos se manejan de la mismamanera que los de las estaciones de moni-

toreo de calidad del aire ambiente general1.

1 El bienestar de la poblacin es una consideracin importante,sin embargo este tipo de monitoreo tambin puede identicar im-pactos de otras fuentes que de otra manera no se identicaran.

Comentario realizado por experto de la EPA durante la elabo-racin de este documento

2.3.2 Red de medicin de contami-

nantes de fuentes especficas.

Este tipo de redes son instaladas en funcin de laubicacin de fuentes de emisin especcas, as

como de los parmetros que son caractersticosde dichas emisiones. La informacin que generala red de monitoreo es supervisada casi en tiem-po real para activar planes de contingencia y pro-ceder a controlar las emisiones de la(s) fuente(s)correspondientes.

Estas redes tambin son una opcin cuando los re-cursos econmicos son insucientes para contar con

redes que midan todos los contaminantes criterio ylos parmetros meteorolgicos. Las principales fuen-tes especcas que se monitorean son las fuentes

jas y las mviles. Sin embargo, requieren de inven-tarios previos de emisiones de las fuentes a vigilar yde una sosticada modelacin para determinar los

sitios idneos para la instalacin de las estacionesde medicin.

2.3.2.1 Red de monitoreo defuentes fijas.

Esta red est compuesta por estaciones demedicin ubicadas en lugares estratgicospara medir emisiones de fuentes fijas espe-cficas. Sus estaciones se pueden incluir enla red general de medicin de calidad del aireambiente y, al igual que sta, enviar los datos

de medicin al centro de control de maneraperidica y automtica. Segn las atribucio-nes de cada localidad, el centro de controltendr la consigna de emitir un llamado de


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advertencia a las autoridades correspondien-tes, a la fuente ja especca y a la ciudadana

cuando los datos recibidos muestren la pre-sencia de concentraciones que rebasen lasnormas de calidad del aire.

2.3.2.2 Red de medicin de emi-siones vehiculares.

Con el n de conocer las concentraciones

producidas por las emisiones vehiculares (co-nocidas tambin como fuentes mviles), lasestaciones que conforman este tipo de redse ubican a un lado de las calles o avenidasprincipales, fuera de los carriles y atrs de labanqueta. Como las concentraciones que semiden varan dependiendo de varios parme-tros, las vas deben clasicarse para que as

las estaciones se ubiquen de tal manera quese optimice su cobertura y la representativi-

dad de los datos generados.

Esto evita que se instalen un gran nmero deestaciones de monitoreo de emisiones vehicu-lares, haciendo posible obtener concentracio-nes tpicas a lo largo de las diferentes vas dela localidad con slo un nmero limitado deestaciones. Al disear la red, estas estacionespueden quedar incluidas en el Sistema de Me-dicin de Calidad del Aire, SMCA. El manejo

de los datos enviados por la estacin se reali-za de la misma manera que en el caso de lasestaciones de monitoreo de la calidad del aire,ver Manual 5.

2.3.2.3 Red de medicin de con-

taminantes especficos.

Este tipo de redes tiene generalmente la fi-nalidad de medir la concentracin de conta-minantes no criterio, como: compuestos or-gnicos voltiles, contaminantes orgnicospersistentes, contaminantes peligrosos, en-tre otros. Cuenta con estaciones que son uti-lizadas para fines especficos, generalmen-te de investigacin. Por sus caractersticas,esta red requiere estar conectada de mane-ra independiente al centro de control. Comose mencion, el principal propsito de estasredes es la investigacin de contaminantesespecficos, en cuanto a su compor tamiento,transporte y tendencias.


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Al disear una red tambin se debe conside-rar el comportamiento de cada contaminantea medir (SO2, NO2, etc.), de tal manera quese pueda determinar la ubicacin adecuadapara llevar a cabo la medicin. Despus sepueden modificar las ubicaciones diseadaspara contaminantes individuales, cuando sevaya a instalar una estacin multicomponen-

te (US-EPA, 2008; OMS-CEPIS, 2004).

Adems de los objetivos de medicin (descritosen el Manual 2), el diseo de una red de medi-cin depende los siguientes factores:

Escala espacial a la cual se pretende reali-zar la medicin.

Informacin bsica para la seleccin delnmero y tipo de estaciones.

Ambos factores se describirn los siguientesapartados.

3.1 Escalas de representatividad.

Las estaciones de medicin de calidad delaire tienen una representatividad espacialcaracterstica dentro de una red, la cual estntimamente ligada con los objetivos de me-

dicin. La representatividad es un indicadora travs del cual se refleja alguna caracte-rstica de una poblacin, las variaciones deun parmetro en un punto de muestreo o las

condiciones de un proceso. La escala de re-presentatividad depende de la topografa delterritorio, de su entorno, natural o urbano, dela meteorologa, de las fuentes de contami-nacin y del tipo de contaminante o parme-tro meteorolgico que midan (OMS-CEPIS,2004; USEPA, 2008; NZ, 2009). El Cuadro1 describe la clasificacin por representati-

vidad sugerida por la Agencia de ProteccinAmbiental de los Estados Unidos de Nor teAmrica (CFR 40, 1994).

Entre ms pequea sea la escala de repre-sentatividad, ms limitados y especficos sonlos objetivos de medicin. As, para medir elimpacto de una fuente puntual es necesarioutilizar escalas pequeas, mientras que paraestimar los impactos sobre la salud pblica

es necesario tener estaciones con una es-cala de representatividad a nivel vecindario/municipal o urbana. Igualmente ocurre conlos contaminantes atmosfricos, el monxi-do de carbono, que es poco reactivo y sedispersa fcilmente puede medirse con ni-veles muy aceptables de representatividaden estaciones que van de la escala micro aurbana. La descripcin de estas escalas y surelacin con los objetivos de monitoreo se

presenta a continuacin.

3. PRINCIPIODEDISEODEREDES


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Cuadro 2. Descripcin de las escalas espaciales empleadas para la medicin

de la calidad el aire.


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3.1.1 Escala Micro.

A esta escala se asocian volmenes de aireambiental que tienen dimensiones que vandesde varios metros cuadrados hasta aproxi-madamente 100 m2, y corresponde a esta-ciones ubicadas muy cerca de la(s) fuente(s),por ejemplo: CO y NO. En la medicin degases, esta escala se usa para evaluar ladistribucin del gas dentro de la pluma de lafuente, ya sea sobre un terreno plano o so-bre un terreno complejo. En la medicin departculas, esta escala se usa para caracteri-zar las emisiones procedentes de las fuentespuntuales. Este tipo de escala, tambin sepuede usar para definir los efectos sobre lasalud de ciertos individuos que permanecencerca de una ubicacin fija por largos pero-dos.

3.1.2 Escala Media.

Representa dimensiones que van de 100m2a 0.5 k m2. En esta escala se caracteri-za la calidad del aire en reas de un tama-o equivalente a varias manzanas dentro deuna ciudad. Las estaciones estn ubicadas adistancias considerables de las fuentes perocontinan bajo su influencia. Algunos de losusos de los datos asociados con las medi-ciones de la escala media, tanto de gasescomo de partculas, incluyen la evaluacin

de los efectos de las estrategias de controlpara reducir las concentraciones urbanas yel monitoreo de episodios de contaminacinambiental.

3.1.3 Escala Vecindario / Local.

Las mediciones de la escala local caracte-rizan las condiciones sobre reas con di-mensiones que van desde 0.5 hasta 4 Km2.Supone condiciones de homogeneidad en laparcela de aire correspondiente, por lo queno debe haber influencia significativa dealguna fuente en particular. Esta escala seaplica en reas donde la tasa de aumento odisminucin del gradiente de concentracinde gases y de partculas es relativamentebaja y en grandes secciones de pueblos yciudades pequeas, por ejemplo: principal-mente reas suburbanas en las cercanasde los centros urbanos. En general, estasreas son homogneas en trminos de per-fil de concentracin. Las mediciones de laescala local pueden ser asociadas con con-centraciones de lnea de base en reas decrecimiento proyectado y en estudios sobrerespuestas de la poblacin a la exposicin

a contaminantes, por ejemplo: efectos sobrela salud. Asimismo, los mximos de concen-tracin asociados con episodios de contami-nacin atmosfrica pueden estar distribuidosde manera razonablemente uniforme sobrereas de escala local. Dependiendo de lohomologados que estn los mtodos de me-dicin, esta escala puede servir para hacercomparaciones de calidad del aire entre doso ms redes, satisfaciendo la mayora de los

objetivos de tomadores de decisiones.


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3.1.4 Escala Urbana.

Las mediciones a escala urbana caracteri-zan las condiciones sobre un rea metropoli-tana entera. Para alcanzar una cobertura deescala urbana se requiere ms de un sitiode medicin. Las reas donde se ubiquenlas estaciones deben representar condicio-nes homogneas, a fin de abarcar un radioamplio. Tales mediciones son tiles para cal-cular las tendencias de la calidad del aire entoda una ciudad y, por ende, para la eficaciade las estrategias de control de contamina-cin a gran escala. Las mediciones que re-presentan reas que abarcan toda una ciu-dad tambin sirven como base vlida parahacer comparaciones entre diferentes ciuda-des.

3.1.5 Escala Regional.

Las mediciones de escala regional represen-

tan las condiciones sobre reas con dimen-siones de cientos de km2. Estas medicionesse aplican principalmente a grandes reashomogneas, particularmente aquellas queestn escasamente pobladas. Tales medicio-nes proporcionan informacin de fondo/baseacerca de la calidad del aire y del transpor tede contaminacin entre regiones.

3.1.6 Escala Nacional / Global.

Esta escala de medicin representa concen-traciones que caracterizan a toda una nacino al mundo como un todo. Tales datos sontiles en la determinacin de las tendenciasde contaminantes, el estudio de los procesosde transporte de los mismos, tanto a nivelnacional como internacional, y la evaluacinde los efectos de las polticas de control aescala global.

3.2 Informacin bsica para el di-seo de redes.

La informacin que debe ser consideradapara llevar a cabo el diseo de una red demedicin de la calidad del aire depender engran medida de los objetivos establecidos.Sin embargo, existe informacin que debeser considerada en la planeacin y diseode una red. Esta informacin se describe acontinuacin (Adaptado de US-EPA, 2008;OMS-CEPIS, 2004; y NZ, 2009).

3.2.1 Epidemiologa y exposicinde la poblacin.

Es comn que la decisin de iniciar un pro-grama de medicin de calidad del aire surjade quejas de la poblacin, las cuales son enmuchos casos causadas por molestias debi-

do a olores ofensivos o polvo en exceso.

El origen y distribucin geogrfica de lasquejas, su tipo y cantidad pueden contribuir


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al diseo de una red. Adems de esto, comoapoyo para la seleccin de los sitios de medi-cin tambin es til colectar informacin sobreel dao que sufren las plantas, animales y mate-riales en las distintas reas.

La informacin referente a la distribucin de lapoblacin dentro de un rea es necesaria parti-cularmente cuando, dentro de los objetivos estevaluar la exposicin humana a los contaminan-tes.

Cuando se realizan estudios epidemiolgicos,por lo regular la evaluacin de la calidad del airese efecta en un cierto nmero de reas resi-denciales con diferencias signicativas en los

niveles de contaminacin. Adicionalmente, paraconocer el grupo de personas afectadas, es ne-cesario contar con informacin socioeconmicay demogrca de la localidad afectada: gnero,

edades, condiciones socioeconmicas de la po-blacin, entre otros.

3.2.2 Programas existentes de medi-cin de calidad del aire.

An cuando no exista un programa formal demedicin de la calidad del aire, a menudo esposible contar con informacin de estudios es-peciales efectuados por el sector salud, por de-

pendencias ambientales, por el servicio meteo-rolgico, por instituciones de educacin superior,investigadores o an por estudiantes que prepa-ran tesis sobre el tema. Reuniendo esta informa-

cin se puede obtener una primera estimacinde la magnitud del problema. Sin embargo, sedebe ser precavido con el uso de esta informa-cin debido a la variedad de procedimientos demedicin que pudieron haber sido utilizados.

3.2.3 Inventarios de emisiones.

Los inventarios de emisiones son elaborados oactualizados a partir de la informacin concer-niente a las fuentes emisoras de contaminantesatmosfricos en un rea geogrca dada. Las

principales fuentes de emisin en un desarrollourbano incluyen generalmente las plantas in-dustriales de todo tipo, los vehculos con motorde combustin interna, las plantas de energa,incineradores y equipos de calefaccin. En lainformacin se deber incluir la cantidad, tipo,tamao y localizacin de cada fuente y se com-plementar con datos sobre clases y cantida-

des de combustibles utilizados, as como de sucomposicin (azufre, cenizas y contenido deelementos traza). En algunos casos es posibleobtener el total local, regional y nacional en al-gunas publicaciones del sector correspondiente.

Los combustibles para uso de fuentes jas de-ben tratarse por separado de los dedicados ala transportacin. Para la elaboracin de un in-ventario de emisiones se aplican metodologas

previamente establecidas, las cuales estn dis-ponibles a travs de dependencias ambientales,en Mxico y en el mundo.


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3.2.4 Actividades en la zona.

Las actividades en la zona pueden conocer-se a partir de estadsticas y censos, tanto depoblacin como industriales y, desde luego,mediante recorridos de campo. De las acti-vidades en la zona depende bsicamente eltipo de red que se debe instalar. Por ejem-plo, si la actividad primordial es la industrialla medicin se debe enfocar a este tipo decontaminantes; si es una zona puramente re-sidencial se deben medir los contaminantesprovenientes de emisiones vehiculares, decomercios y servicios.

3.2.5 Informacin meteorolgica.

La informacin meteorolgica es fundamen-tal para establecer un diagnstico de la ca-lidad del aire en una localidad determinada,por lo que se recomienda establecer con-tacto con los servicios meteorolgicos de la

zona de estudio.

Es importante decir que los propsitos delservicio meteorolgico pueden estar enfoca-dos a otros que el de medir la calidad delaire, como: pronsticos del clima, apoyo altrfico areo y servicios a la agricultura ehidrologa. En este sentido, a pesar de queen algunos casos se pueda contar con infor-macin meteorolgica, no siempre se podr

contar con informacin relacionada a la con-taminacin del aire.

Los servicios meteorolgicos locales tienencomnmente informacin general acerca delas condiciones climticas del rea en cues-tin. La direccin y velocidad del viento y lasvariaciones de temperatura en funcin de lahora del da y de la estacin del ao, son losparmetros usualmente medidos.Otros datos que se pudieran conseguir y se-ran tiles para un diagnstico de la calidaddel aire son la precipitacin pluvial, perodosde insolacin, humedad relativa y absoluta,as como la potencial formacin de nieblas.

En la medida de lo posible, sera til obtenerinformacin sobre gradientes de temperaturay la relativa a la frecuencia y a la altura de lacapa de mezclado.

3.2.6 Informacin topogrfica.

La topografa es un factor importante en la selec-cin de los sitios de monitoreo por el efecto desta sobre los vientos locales y las condiciones deestabilidad. Hay muchos desarrollos urbanos y/oindustriales que se han asentado en valles dondelas condiciones favorecen la formacin de inver-siones trmicas, las cuales dicultan la dispersin

de los contaminantes. Las ciudades construidasen terrenos accidentados presentan variaciones

sustanciales de las concentraciones dentro delrea urbana. En general, mientras ms complejosea el terreno se necesitarn ms sitios de medi-cin. Las montaas, los lagos y los ocanos sonotros aspectos geogrcos que afectan la disper-sin de los contaminantes.


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En la seleccin de una zona de medicin de cali-dad del aire, en primer lugar se debe considerar elcumplimento de los objetivos de medicin (Manual1). Sin embargo, se ha visto que debido a limita-ciones tanto presupuestales como de tiempo, esprcticamente imposible colocar un nmero muygrande de estaciones en una zona determinada.

Por consiguiente, es necesario estimar la distribu-cin de concentraciones en toda la localidad quevaya a ser estudiada, llevando a cabo una canti-dad limitada de mediciones o bien por medio deuna simulacin, aunque siempre ser necesarioespecicar la representatividad de cada estacin.

Existen diferentes metodologas de seleccin delos sitios en donde se deben de instalar las esta-ciones de medicin, que van desde la elaboracin

de una cuadrcula del rea de estudio, hasta eluso de complejos modelos estadsticos que nosproporcionan el nmero y distribucin ptima delas estaciones, pero que dependen estrechamen-te de la cantidad de informacin con la que se ali-menta el modelo (Martnez, 1997).

Cabe mencionar que en ocasiones no se cuentacon la informacin suciente, por lo que la expe-riencia y conocimiento del rea se convierte en

un factor de igual importancia. Adems de quelos resultados de ubicacin obtenidos por mediode estas metodologas, muchas veces tienen quecambiarse debido a la falta de infraestructura (dis-ponibilidad de agua, energa elctrica, etc.), inse-guridad o difcil acceso del sitio seleccionado.

En la siguiente seccin se describe cmo se de-termina distribucin de concentraciones de conta-minantes de una zona, para que posteriormentese pueda establecer el nmero de sitios de me-dicin en el diseo de una nueva red, y/o reali-zar una evaluacin de la cobertura de una red yaexistente.

4.1 Determinacin de la distribucin deconcentraciones de contaminantes.

Conocer la distribucin de concentracionesde contaminantes es sumamente importantepara establecer una zona de estudio y ubicardnde y cuntas estaciones de medicin dela calidad del aire habrn de integrar la red. Acontinuacin se enlistan y describen algunasmetodologas para realizar esta actividad.

Medicin simplificada.Simulacin.Muestreo a juicio.Muestreo aleatorio simple.Muestreo sistemtico.Muestreo estratificado.Traslape de informacin.

4. SELECCINDEZONASPARALAMEDICINDELACALIDADDELAIRE


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4.1.1 Medicin simplificada.

La medicin simplificada se basa en el uso demuestreadores pasivos. stos son dispositi-vos porttiles y de bajo costo, que son muyadecuados para determinar concentracionesde lnea base, as como para evaluar exposi-ciones personales y ambientales en tiemposque van de un da a dos semanas, o inclusi-ve hasta un ao, en funcin del proyecto ylos objetivos de medicin de que se trate. Encondiciones controladas es posible determi-nar concentraciones en tiempos muy cortos(hasta de ocho horas) o muy largos, hastade un ao. En una zona de estudio donde elnmero de estaciones sea muy pequeo, losdatos obtenidos por medicin simplificada seusan para verificar los resultados de un mo-delo de simulacin.

La medicin simplificada se basa en una es-trategia de saturacin utilizando los mues-treadores pasivos, los cuales colectan uncontaminante especfico por medio de su ad-sorcin y/o absorcin en un sustrato qumicoseleccionado, el cual es analizado posterior-mente para conocer su concentracin. Comoya se mencion, el tiempo de exposicin deun muestreador pasivo se limita a perodosde tiempo establecidos en funcin del objeti-vo. Por lo tanto, es prcticamente imposibleobtener el comportamiento temporal del con-

taminante a menos que se disee un estudioque implique el cambio de los muestreado-res en funcin de variaciones estacionales;adems de que solamente se pueden obte-

ner concentraciones promedio. Este mtodose sugiere para estimar o comprobar la dis-tribucin de la concentracin de un contami-nante, para verificar la precisin del modelode simulacin y para su uso en zonas dondelas condiciones ambientales a lo largo delao no presenten grandes variaciones y sutopografa sea relativamente llana. Los con-taminantes estimados con esta tcnica son:NO2, SO2, NH3, VOCs y O3.

4.1.2 Simulacin.

Para estimar la distribucin de las concentra-ciones de los contaminantes con este mto-do, es necesario contar como mnimo, con elinventario de emisiones y con la informacinmeteorolgica del lugar (direccin y veloci-dad del viento as como los parmetros rela-cionados con la estabilidad atmosfrica).

La aplicacin de un modelo de simulacinrequiere del desarrollo de trabajos especfi-cos por personal capacitado para el proce-samiento de la informacin e inversin detiempo y presupuesto necesario. La ventajade esta metodologa es la flexibilidad paraelegir libremente sobre el impacto de fuentesen particular e inclusive ponderar aquellasque an no existen.

Esta metodologa consiste en dividir la zona deestudio en cuadrculas de igual tamao. Como semuestra en la Figura 1, los datos meteorolgicos


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y los de las fuentes de emisin son procesados yacondicionados al formato de entrada requeridopor el modelo. Estas funciones son desempea-das por el procesador meteorolgico y el proce-sador de fuentes de emisin. Como ejemplo demotor analtico o modelo de simulacin se pue-den usar modelos de dispersin como el modelohbrido ISC-ST3-PUFF (variante del modelo ori-ginal que incluye un mdulo para la simulacinen condiciones de velocidad del viento en calma),ya que se ha comprobado en forma efectiva sufuncionamiento para la seleccin de sitios de me-dicin de contaminantes primarios. La Figura 1muestra la estructura bsica de una simulacin.

4.1.3 Muestreo a juicio.

En el muestreo a juicio, un experto conocedor delsitio o del proceso designa dnde y cundo sedeben tomar las muestras. Este tipo de muestreodeber considerarse cuando los objetivos delestudio no sean de naturaleza estadstica, porejemplo, cuando el objetivo sea estudiar contami-nantes de fuentes de emisin especcas, cuan-do el estudio se enfoque a recolectar muestrasde alguna localidad previamente seleccionada ocuando se conozcan las fuentes de emisin y lossitios receptores, ajustados por medio de mode-los de dispersin. Este mtodo tambin se cono-ce como mtodo orientado a fuentes. General-mente este muestreo se aplica en la recoleccinde muestras individuales. Cuando se utiliza enmuestreos de saturacin puede llevar a conclu-siones errneas.

Figura 1. Estructura bsica de una simulacin.


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4.1.4 Muestreo Probabilstico

Es importante definir la cantidad y ubicacin de estaciones que debetener la red de medicin de la calidad del aire, para as hacer la re-presentativa de la zona de estudio.

Cuando el objetivo del estudio considere un estimador para toma de de-cisiones se debe utilizar un muestreo probabilstico, el cual puede combi-narse con el conocimiento del experto para el proceso de seleccin del si-tio y frecuencia de muestreo (Cochran, W. G., 1995). La Figura 2 presentalos tipos de muestreo ms utilizados para el diseo de redes.

4.1.4.1 Muestreo aleatorio simple.

Es un mtodo de seleccin de muestras (n) de una poblacin finita(N) sin considerar la ubicacin de las fuentes de contaminacin demodo que cada una de las muestras tenga la misma oportunidad deser elegida. El rea de estudio o dominio debe dividirse en formasgeomtricas iguales o celdas y se numeran ordenadamente desde

Figura 2. Tipos de muestreos utilizados para la seleccin de puntos

de recoleccin de datos ambientales.


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n=1 hasta N. Posteriormente se extrae unaserie de n nmeros aleatorios entre 1 y N, yasea utilizando una tabla de nmeros aleato-rios o a travs de un programa de computa-cin que produzca una tabla semejante. Encada extraccin, el proceso debe dar la mis-ma oportunidad de seleccin a todos y cadaunos de los nmeros que no hayan salido.

4.1.4.2 Muestreo sistemtico.

En este mtodo de muestreo se establece el mis-mo dominio que en el muestreo aleatorio simple,es decir, dividiendo el rea de estudio en celdasde igual tamao. Para elegir las celdas donde secolocarn los equipos de muestreo se toma la pri-mera al azar y las subsecuentes a intervalos de k,donde k es igual al nmero total de celdas dividi-do por el nmero de equipos disponibles para elmuestreo. El equipo de muestreo se coloca en el

centro de la celda seleccionada. As, por ejemplosi k es igual a 15 y la primera unidad que se extraees la nmero 13, entonces las subsecuentes cel-das donde se colectar la muestra sern 28, 43,58. La seleccin de la primera celda determina laubicacin de las dems. Se sugiere la aplicacinde este mtodo en terrenos llanos con fuentespuntuales grandes.

4.1.4.3 Muestreo estratificado.

En el muestreo estratificado, el dominio sedivide primero en subpoblaciones o estratos,sin que se traslapen y que en su conjuntocomprende todo el dominio. Una vez deter-

minados los estratos se extrae una muestrade cada uno. Las extracciones deben hacer-se de forma independiente en los diferentesestratos. Tanto para la seleccin de los es-tratos como para la seleccin de los sitios demuestreo se puede hacer uso de las tcnicasde muestreo mencionadas anteriormente.

Por ejemplo, si se toma una muestra aleato-ria simple en cada estrato el procedimientototal se conoce como un muestreo aleatorioestratificado. Con este tipo de muestreo seasegura una cobertura uniforme de la pobla-cin principalmente cuando las caractersti-cas de los estratos son par ticulares.

4.1.5 Traslape de informacin.

Los sitios de medicin localizados a travs deesta metodologa se conocen como sitios orienta-

dos. El mtodo requiere de bastante informacinsobre el rea de estudio y se aplica a travs de lossiguientes pasos:

Localizacin de las fuentes de emisin y asenta-mientos poblacionales. Los mapas ms utilizadosson los de usos del suelo. La clasicacin debe

comprender las categoras de uso comercial, re-sidencial, industrial, agrcola o de conservacin.Tambin los mapas de densidad de poblacin

permiten determinar las reas de mayor exposi-cin. La sobreposicin de estos mapas ayuda alocalizar cules son los asentamientos prximosen reas donde se registran la mayor parte de lasemisiones industriales.


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Identicacin de patrones meteorolgicos. Se

requieren mapas de direccin y velocidad del vien-to, temperatura vertical u otros patrones climti-cos como niebla, lluvia y nevadas. Estos patronespermiten estimar la distribucin del contaminantey hasta donde pueden llegar las emisiones vien-to abajo, adems de predecir con cierto grado deerror los niveles que los contaminantes pueden al-canzar en la atmsfera de la regin. Por ejemplo,

en la ZMVM la contaminacin tiende a disminuirdurante la temporada de lluvia o en los meses devendavales. El manejo de la informacin sugeridaen este punto y el anterior permite conocer cmose distribuyen las emisiones en la atmsfera de laregin y qu poblacin est siendo afectada. stees un primer acercamiento para localizar los sitiosde medicin.

Comparacin de las concentraciones del con-taminante. Esta informacin permite determinar ladistribucin espacial del contaminante e identicar

los sitios de mayor concentracin. La informacinpuede obtenerse de mediciones previas del con-taminante o de documentos cientcos. Cuando

no haya informacin disponible se puede haceruso de las concentraciones de otros contaminan-tes que provengan de fuentes de emisin simila-res. Con ello se pueden localizar sitios represen-tativos del comportamiento del contaminante enespacio y tiempo.

4.2 Seleccin del Nmero de Sitios

de Medicin.Una vez obtenida la distribucin de concen-traciones, por cualquiera de las metodolo-gas descritas en el punto anterior, es nece-sario dividir la zona nuevamente, esta vez enbase a la distribucin de concentraciones delcontaminante a medir, con el fin de obtenerel nmero ptimo de sitios de medicin.

Hay varias tcnicas que se pueden aplicar; eneste punto se presenta la tcnica de divisinpor el mismo nivel de concentraciones quees la ms sencilla y la ms utilizada. Consis-te en trazar lneas de nivel de concentracin(isopletas) con un determinado gradiente(C) para distribuir las concentraciones de la

zona, tomando como rea la porcin ence-rrada por la lnea de un mismo nivel.

Para realizar esta divisin se debe conside-

rar lo siguiente:

La concentracin que constituye el pun-to de partida tendr el valor mximo previstopara la zona.

Una porcin, aunque se encuentre ence-rrada por la lnea de un mismo nivel, serconsiderada como dos distintas si no tienefragmentacin.


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El gradiente (C) ser determinado por los valo-res mximo y mnimo de la distribucin de con-centraciones de la zona. La Figura 3 muestra unejemplo del resultado de la divisin por simula-cin (en las reas de A a G).

Si las reas divididas de esta manera presentanuna forma compleja o son demasiado extensasser necesario subdividirlas, La subdivisin enforma de faja de las reas puede ser utilizadapara tal propsito.

En esta subdivisin se forma un rea anillada de

ancho menor que unos tres recuadros, con cin-co recuadros centrales que constituyen un readistinta, siendo el largo de la circunferencia almenos cinco veces ms grande que el ancho.

Para determinar el nmero de reas subdivi-didas se puede utilizar el concepto de dosisde rea resultante (DAP, Dose Area Product).

D.A.P = (Sup. habitable en el rea [km2])(Mediana de la concentracin del rea [ppb])

Se realiza el clculo del nmero de reassubdivididas basndose en el valor de D.A.Pde cada rea. Si el D.A.P de un rea es infe-rior al D.A.P estndar por estacin mostradoen la Figura 3.4 la subdivisin no ser nece-saria. Si es ms grande, se har el clculotomando como referencia lo siguiente:

Nmero de reas subdivididas = D.A.P del

rea / D.A.P estndar (redondear)

De esta manera se obtienen el nmero dereas subdivididas aunque no existe una me-

todologa clara para realizar la subdivisin demanera concreta. Para ello, se deben tomaren consideracin los siguientes criterios:

No estar fragmentada el rea por condi-ciones topogrficas?En qu grado influyen los ocanos, lagosy pantanos?En qu grado influyen las fuentes emiso-ras de los alrededores?

Cul ser la densidad poblacional y la pro-porcin del casco urbano?Cul ser la direccin del viento dominan-te por temporada?

Figura 3. Resultado de la ubicacin de

estaciones por medio de simulacin.


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La Figura 4 muestra un ejemplo de la subdi-visin de la zona por simulacin. El rea Cest subdividida en C1, C2, C3, y la E en E1,E2, E3.

Generalmente, las reas representativas enla ubicacin de estaciones de monitoreo decada contaminante presentan distribucionesbastante diferentes. Aunque no sera imposi-ble instalar las estaciones por separado enlas reas representativas, no es aconseja-ble, ya que se requiere mucho trabajo para

asegurar el lugar de instalacin y tambinaumenta tanto la complejidad del manteni-miento y control como los gastos. Adems, elnivel de fondo de las concentraciones monitoreadas

sera distinto. Por lo tanto, en la medida de lo posible,se debern hacer ajustes para que las estaciones demonitoreo para diferentes contaminantes se instalenen un mismo punto y para que su ubicacin permitacubrir toda el rea con el menor nmero posible deestaciones.

La Figura 5 presenta un ejemplo del ajuste de lasreas correspondientes a SO2y NO2. La zona ob-

jeto queda dividida en cinco reas en el caso deSO2, del lado izquierdo y en cuatro reas para elNO2, a la derecha, por lo que el nmero de esta-ciones necesarias sera de 5 y 4, respectivamen-te, si se consideran por separado estos contami-nantes. La gura inferior se reere al resultado

del ajuste de las estaciones con el n de que sea

cubierta la mayor extensin posible de reas paraambos. El nmero denitivo de estaciones sera

de cinco que se encargaran de monitorear SO2yNO2a la vez.

Figura 4. Ejemplo de subdivisin y

correccin de reas.

Figura 5. Ejemplos de ajuste de

reas para SO2 y NO2.


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4.3 Evaluacin de la Ubicacin de

Estaciones de Medicin de Calidad delAire.

Una vez obtenido el nmero ptimo de sitiosde medicin, as como su probable ubica-cin, es indispensable considerar algunosaspectos en base al tipo de estacin que seproyecte instalar, es decir, en base a los con-taminantes que sta medir o a las fuentes ala que est orientada.

4.3.1 Estaciones de medicin paraSO2y NO2.

En principio se establecen las estaciones enlas reas comunes representativas de SO2yNO2 que han sido ajustadas conforme a loobservado en la Figura 5.

Si no hay estaciones en las reas correspondien-tes, se debe instalar una en el centro de las reas

representativas. En caso de que sea imposibleinstalar estaciones en todas las reas represen-tativas, debido a las limitaciones presupuestalesy de tiempo, se da prioridad a las estaciones demedicin de niveles de fondo de viento abajo (verseccin 4.3.4).

Si existen dos o ms estaciones, se podranidenticar aquellas que se juzguen como inne-cesarias en el caso de que sus reas represen-

tativas sean compartidas. En cambio, si el n-mero de estaciones es pequeo, algunas reaspodran no estar cubiertas por las estacionesexistentes, por lo que surge la necesidad de es-

tablecer nuevas estaciones. Si existe una esta-cin en el rea representativa, sta continuaroperando. Si existen dos o ms, se conservarla ms representativa, y habr que aplicar unametodologa para la reubicacin de las estacio-nes restantes o redundantes (ver Seccin 4.4).

Aunque, antes de determinar el cierre o reubica-cin de una estacin, se deber evaluar si stadetecta eventos extraordinarios en la medicin,que las dems no lo hacen; en este caso, es re-comendable su permanencia. Si no correspondea ninguno de estos casos se deber determinarsi se mantiene en operacin, a n de continuar

alimentando la base de datos histrica del sitio.

Si no se justica su permanencia, a pesar de

todo lo mencionado, deber ser candidata parasu reubicacin o cierre.

4.3.2 Estaciones de medicin para O3.

Cuando existe NO en el aire, ste reacciona r-pidamente con el O3convirtindose en NO2. Porconsiguiente, se debe tener cuidado al efectuar elmonitoreo en lugares de alta concentracin de NOproveniente de procesos de combustin. Debidoa las particularidades del principio de medicin, semiden siempre los NO y NO2al mismo tiempo. Entrminos generales, la concentracin de O3abar-

ca reas extendidas y la permanencia local dela concentracin medida depende en gran partede la presencia de NO. Por este motivo, es reco-mendable medir la concentracin de O3 simul-


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tneamente en las estaciones representativasde NO2. Al tomar en cuenta las caractersticasde la distribucin de concentraciones de O3noser necesario que la densidad de estacionesen el rea sea tan alta como la de las estacio-nes para la medicin de SO2y NO2.

4.3.3 Estaciones de medicin parapartculas y otros contaminantes.

No se ha establecido un mtodo ecaz para

ubicar de manera adecuada las estacionespara medir la concentracin de partculas, nide otros contaminantes (HC, COV, BTX, COP,entre otros) dado que su ubicacin depende dela distribucin de las fuentes de emisin y delproceso de formacin de estos contaminantes.Para estos casos, las estaciones de medicinde SO2 y NO2, adems de las estaciones demedicin de emisiones de fuentes mviles (ver

seccin 4.3.5), tambin pueden considerar lamedicin de stos contaminantes.

4.3.4 Estaciones de Medicin de Ni-veles de Fondo.

Una estacin de medicin de niveles de fondoes aquella que se instala a las afueras de laciudad para estudiar el comportamiento de loscontaminantes, mediante la medicin de sus

concentraciones y sus trayectorias (transportecontaminantes determinada por la velocidad ydireccin del viento).

En el diseo de una red de medicin de calidaddel aire es indispensable incluir las estacionesde medicin de niveles de fondo. Si slo sepuede instalar una estacin de medicin en lazona, ser necesario ubicarla en la direccindel viento dominante (viento abajo), de maneraque desempee ambas funciones, tanto paramedir concentraciones de fondo, como de cali-dad del aire.

Dependiendo de las caractersticas del rea deestudio, se recomienda que las estaciones demedicin de niveles de fondo se coloquen fue-ra de la zona de inuencia de las emisiones, de

la siguiente manera:

por lo menos a 50 km viento abajo y 10 kmviento arriba de fuentes como ciudades de msde 100,000 habitantes, rellenos sanitarios y ti-raderos de basura de estas ciudades, fuentes

de combustin industriales (hornos de cemen-to, fundidoras, plantas termoelctricas, rene-ras, entre otras) y pastizales;

por lo menos a 10 km viento abajo y 4 kmviento arriba de fuentes como ciudades de msde 15,000 habitantes pero menos de 100,000habitantes, rellenos sanitarios y tiraderos debasura de estas ciudades y por lo menos a 500m de caminos no pavimentados (para evitar la

contaminacin por partculas grandes).


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4.3.5 Estaciones de Medicin para

Fuentes Especfcas.

En general, las estaciones de medicin las po-demos orientar a medir fuentes determinadaspara cumplir con los objetivos que se hayan es-tablecido. En este particular, se han diferencia-do dos tipos de fuentes especcas: las fuentes

jas (emisoras de SO2y NO2) y las fuentes m-viles (vehculos automotores). Ambos concep-tos se describen a continuacin.

4.3.5.1 Estaciones de Medicin Orien-tadas Fuentes Fijas de SO2y NO2.

Para ubicar las estaciones de medicin orien-tadas a fuentes jas es preciso conocer, dentro

de lo posible, las zonas de alta concentracindel rea de estudio. La generacin de altasconcentraciones de contaminantes por fuentesjas suelen ser frecuentes y se reejan en los

promedios anuales de las mediciones realiza-

das por una red de medicin.

En este sentido, sera suciente conocer slo

concentraciones elevadas de corto tiempo,causadas por plumas de cierta altura (20 me-tros o ms, por ejemplo). En este caso, para es-timar los sitios donde aparecen altas concen-traciones es conveniente utilizar el concepto depunto de concentracin mxima (Xmax).

Para calcular los puntos de concentracinmxima se lleva a cabo una simulacin por ran-go, de direccin y de velocidad del viento y pornivel de estabilidad atmosfrica. As se elige elpunto de aparicin de la concentracin mxima

para ubicar la estacin en el sitio ms adecua-do; aunque en ocasiones se requieren variasestaciones, segn las circunstancias. En esteproceso de anlisis se deben tomar en cuentalas siguientes consideraciones:

Pluma en momentos de calma o con vientosuave;Pluma en presencia de una inversin trmicade supercie;

Efectos topogrcos sobre vientos locales.

4.3.5.2 Estaciones de MedicinOrientadas a Fuentes Mviles.

Para determinar la ubicacin de una estacinorientada a la medicin de emisiones de fuen-tes mviles se debe caracterizar la va y la ota

vehicular que circula sobre ella. Esto es: iden-ticacin del aforo vehicular, caractersticas de

los vehculos circulacin, porcentaje de circula-cin de vehculos pesados, caractersticas dela va (nmero y ancho de carriles, existenciade banqueta y, en su caso, su ancho, si es unava elevada, tnel, va terraplenada, paso ele-vado, subterrneo, o pendientes en subida obajada.), entre otros.

Una vez caracterizada la va, sta se divide ensecciones, segn sus caractersticas y se eli-

gen los sitios para colocar las estaciones demedicin, los cuales deben estar a las orillasde los tramos seleccionados. Es importantemencionar que cuando dos vas distintas quepertenezcan a un mismo tipo de tramo, stasdeben ser representadas como uno solo.


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4.4 Anlisis de Cierre o Reubicacin de Estaciones.

En caso de que ya existan estaciones de medicin de la calidad delaire en la zona de estudio, se podran utilizar algunas metodologaspara determinar su cierre o su reubicacin. Una de ellas puede serel Anlisis Clster o Conglomerados1, el cual correlaciona la infor-macin histrica de las estaciones para obtener la similitud entrevalores medidos (Johnson, 1982). Con el anlisis Clster se verificasi los puntos con alta correlacin caen en una misma divisin o no, locual ayudar a clasificar las estaciones. Este procedimiento intentaidentificar estaciones homogneas por los datos medidos, basndo-se en caractersticas seleccionadas o identificadas. Los grupos for-mados mediante este anlisis representan estaciones de monitoreomidiendo la misma informacin.

En la Figura 6 se muestra el dendograma de un anlisis Clster. Eleje horizontal constituye las estaciones (de A a la H) y el vertical elcoeficiente de correlacin 2.

Supongamos que la posicin 30 representa el valor 0.7, el cual paraeste caso decimos que representa una fuerte correlacin. As, alcortarse en la lnea del 30, las estaciones podrn ser clasificadas en

cinco grupos (A-C-B, D-F, E, G, H). Entonces concluimos, en el casode los grupos A-C-B y D-F que dos o ms estaciones tienen la po-sibilidad de reubicacin o cierre ya que son homogneas, quedandocon una sola estacin por grupo.

2 En el paquete estadstico SPSS este anlisis se reere a la tcnica de Anlisis Multi-variante conocida como Anlisis de Conglomerados.

3 Mide la relacin lineal entre dos variables, existen diversos coecientes que miden elgrado de correlacin, adaptados a la naturaleza de los datos. El ms conocido es el coeciente

de correlacin de Pearson (introducido en realidad por Francis Galton), que se obtiene dividiendola covarianza de dos variables por el producto de sus desviaciones estndar. El valor del ndicede correlacin vara en el intervalo [-1, +1], cuando el valor est entre 0 y 1 se dice que existeuna correlacin positiva, y si es 1 se dice que existe una correlacin positiva perfecta. As quemientras la correlacin se acerca al valor 1, entonces se va acercando a una correlacin perfecta.

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Figura 6. Dendograma de un anlisis Clster.


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Una estacin de medicin de la calidad del aireconsiste en una caseta que contiene diversosequipos destinados a medir las concentracionesde uno o ms contaminantes del aire y ciertosparmetros meteorolgicos.

5.1 Clasifcacin de estaciones de me-dicin de la calidad del aire

Las estaciones de medicin pueden clasicar-se de acuerdo a distintos parmetros. En estedocumento se mencionan las clasicaciones por

su operacin y por su movilidad, las cuales sedescriben a continuacin.

5.1.1 Clasifcacin de estaciones portipo de operacin

Estaciones manuales.

Normalmente, en estas estaciones, despus dellevar a cabo el muestreo de los contaminantes,la muestra es trasladada a un laboratorio parasu anlisis. La toma y el manejo de muestrason etapas fundamentales en el sistema de me-dicin de este tipo de estacin, ya que de elladepende la exactitud y la precisin de las medi-ciones, y para que la medicin sea conable se

requiere que la muestra se transera inalteradaal laboratorio.

Las mediciones realizadas con mtodos de in-tegracin1 producen informacin de un perodototal de exposicin (por ejemplo, 24 horas), peroestn limitados en la resolucin temporal.

El muestreo intermitente se emplea para evaluarpatrones diurnos/nocturnos o patrones con unacomponente temporal de corto, mediano o largo

plazo.

En las primeras estaciones manuales se mues-treaban varios contaminantes (bixido de azu-fre, oxidantes y partculas suspendidas totales)gracias a que la mayor parte de las tcnicasexistentes eran relativamente sencillas y econ-micas. En la actualidad, los analizadores auto-mticos de gases constituyen los nicos mto-dos aceptados y slo las partculas (PST, PM10

y PM2.5) continan siendo medidas por mtodosmanuales; aunque es importante mencionar quetambin existen mtodos automticos y que s-tos son utilizados cada vez ms.

Estaciones automticas.

Las estaciones automticas, como su nombre loindica, son aquellas que se encuentran integra-das con por equipo de medicin automtico y

continuo.4 Un mtodo de integracin es un muestreo secuencial en elcual se toman varias muestras, cada una con un medio (ltro,

material absorbente o adsorbente), en periodos de tiempodeterminados, los cuales se pueden sumar para obtener unresultado integral.

5. ESTACIONESDEMEDICINDELACALIDADDELAIRE

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Estaciones mixtas.

Como ya se coment, en la prctica se recomienda el uso combina-do de muestreadores (de partculas) y analizadores automticos (degases). Por lo que hablar de una estacin mixta es hablar de unaintegracin de equipos manuales y automtico.

5.1.2 Clasificacin de estaciones de medicin de lacalidad del aire por su movilidad.

Estaciones Fijas.

Las estaciones se consideran fijas cuando los equipos de medicinson colocados al interior de un inmueble de construccin permanen-te.

Estaciones Mviles.

Las estaciones mviles son casi siempre motorizadas o remolcablesy se emplean, por lo general, para campaas temporales y trabajosprospectivos o de investigacin. Otras aplicaciones que tienen son:ser auxiliares en caso de una falla en alguna estacin fija o cuandose presentan casos de emergencia atmosfrica.

5.2 Instalacin de estaciones de monitoreo de la cali-dad del aire.

Adems de las consideraciones para la ubicacin de los sitios de medicinde la calidad del aire, se deben tomar en cuenta otros criterios para la insta-lacin de una estacin de medicin de la calidad del aire. Estos criterios seenfocan a las caractersticas fsicas del espacio donde se habr de instalar

la estacin, as como de sus alrededores.

En los siguientes cuadros se describen los criterios generales para la insta-lacin de una estacin de medicin de calidad del aire, as como los criteriospara la instalacin de una estacin orientada a fuentes mviles y los criteriosde una estacin de fondo.


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Cuadro 3. Consideraciones para la instalacin de una

estacin de medicin de calidad del aire


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Cuadro 4. Consideraciones para la instalacin de una estacin

orientada a fuentes mviles

Cuadro 5. Consideraciones para la instalacin de una estacin

de fondo


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5.3 Instalacin y operacin de estaciones de moni-

toreo.Consideraciones generales.

Las estaciones de medicin de la calidad del aire pueden contar conequipos automticos, remotos, semi-automticos y manuales para me-dir los parmetros de calidad del aire. Los equipos utilizados en la ope-racin rutinaria y para nes de reporte ocial deben ser aprobados o

autorizados mediante un procedimiento ocial, documentado por las au-toridades correspondientes u organismos internacionales encargadosde la poltica ambiental.

Con el n de uniformizar los requerimientos de una estacin de medi-cin, en cuanto a accesorios y equipos perifricos, el Cuadro 6 muestralos principales equipos auxiliares para la operacin de una estacin.

Cuadro 6. Equipos auxiliares de una estacin de monitoreo


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En el Cuadro 7 se sealan algunos criterios para el cuidado de loscomponentes de una estacin se encuentran los siguientes:

Cuadro 7. Cuidados de los componentes de una estacin.


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5.4 Caractersticas funcionales y de cons-

truccin de las estaciones de monitoreo.Las estaciones de medicin estn hechas con diferentesmateriales de construccin (concreto, ladrillo o madera),resistentes y aislantes, que permiten el resguardo de losequipos. Durante su construccin se deben considerarlos acabados generales como la instalacin elctrica, laspuertas y el piso, adems de otros que brinden seguri-dad a los tcnicos. El Cuadro 8 muestra los acabadosmnimos requeridos para la adecuada operacin de unaestacin de medicin.

Las estaciones deben tener espacio suficiente para quelos tcnicos realicen de manera adecuada las activida-des de mantenimiento e inspeccin de los equipos. Sedebe contar con un espacio para colocar los c ilindros degases y un rea para el almacenamiento de manuales,procedimientos y documentacin adicional. La Figura 7muestra un arreglo tpico para una estacin de monito-reo.

El tamao de la estacin depender de los equipos demedicin, consumibles y accesorios para realizar las ac-tividades de operacin, mantenimiento e inspeccin. Elrea recomendada es de 7 a 15 m2para poder alojar ysoportar el tamao y peso aproximado de los equipos yaccesorios. Se recomienda que stos se coloquen porlo menos a 80 cm de la pared posterior al equipo parapoder realizar las actividades de conexin y revisin.


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Cuadro 8 Acabados mnimos de una estacin de monitoreo.

Figura 7. Arreglo de una estacin de monitoreo


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5.5 Seguridad y planes de emergencia

Adems de los programas de mantenimiento ycalibracin se debern establecer procedimien-tos especcos de seguridad tanto para proteger

la integridad fsica de los operadores como paragarantizar la seguridad de la infraestructura delas instalaciones remotas (estaciones de medi-cin) y la de los sitios de resguardo del equipa-miento propio de la instalacin. Asimismo, de-ben disponer de procedimientos e instruccionesprecisas para la atencin de emergencias quepongan en riesgo la integridad de la informacino bien del equipamiento, as como del personaloperativo. En las siguientes dos secciones seenuncian los aspectos relacionados con estostemas.

5.5.1 Seguridad en las instalaciones.

El personal que realice rutinas de mantenimiento,calibracin y supervisin en la operacin de las es-

taciones de medicin deber contar con equipo deproteccin personal adecuado para la realizacin deactividades identicadas como riesgosas a travs de

un anlisis de riesgo elaborado para tal n.

El personal operativo deber contar con los mediossucientes para la ejecucin de las actividades pre-vistas en las estaciones, as como con vehculossucientes y en condiciones de mantenimiento y se-guridad apropiadas para el transporte de personal,

equipos y herramientas a las instalaciones, siendoimportante considerar que en muchas ocasiones de-ben efectuarse traslados nocturnos.

Es recomendable que las reas de opera-cin, mantenimiento, almacenamiento, tran-sito y accesos peatonales, deben estar deli-

mitadas y bien definidas, en la medida de loposible. Asimismo deben instalarse anunciosalusivos a la seguridad y a la identificacinde zonas que se determinen como de r iesgosobre todo en cuanto a la restriccin de ac-ceso para personal no autorizado.

Tanto las instalaciones centrales como las esta-ciones debern contar con extintores acordes altipo de riesgo de incendio y su carga y vigenciadeber ser controlada dentro de las rutinas demantenimiento. Su instalacin y localizacin de-ber apegarse a las normas de seguridad vigen-tes en Mxico.

Las instalaciones elctricas permanentes de laestacin deben contar con dispositivos termomagnticos de corte de energa as como sea-les de acuerdo al voltaje y corriente de la cargainstalada. Los tableros de distribucin de energa

elctrica (ver Figura 8) deben estar sealizados eidenticados de acuerdo con la normatividad vi-gente. Por otra parte, las estaciones deben contarcon sistemas de pararrayos en donde sea aplica-ble. En caso de que la electricidad esttica repre-sente un riesgo para el personal se debe controlarde conformidad con las normas correspondientes.


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En caso de estaciones donde se manejen y almacenen sustanciasde riesgo, gases inflamables, combustibles o sustancias explosivas,se deben colocar seales y avisos en lugares visibles, que indiquenla prohibicin de fumar, introducir fsforos, utilizar dispositivos dellamas abiertas, objetos incandescentes y cualquier otra sustanciasusceptible de causar incendio o explosin. Tambin debe garanti-zarse la apropiada sujecin de tanques de gases comprimidos en el

interior (ver Figura 9).

Figura 8. Tablero de distribucin de

energa elctrica en una estacin.

Figura 9. Cilindros de gases compri-

midos sin sujecin en una estacin.


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Los residuos slidos generados durante laestancia de los operadores en las estacio-nes deben ser retirados frecuentemente ydispuestos en forma adecuada en un conte-nedor prximo al sitio de medicin.

Para aquellas estaciones con torres meteo-rolgicas de gran altura se deber disponerde un procedimiento especfico de seguri-dad para el ascenso del personal, tanto dela propia organizacin como de empresas deservicio.

Es recomendable integrar dentro de los pro-gramas de capacitacin, cursos bsicos deprimeros auxilios para personal operativo,as como establecer un programa de insta-lacin y abastecimiento de botiquines de pri-meros auxilios.

5.5.2 Prcticas de seguridad en tor-no a las instalaciones

Las estaciones de medicin de la calidad delaire que se encuentren ubicadas en sitiospblicos o en instalaciones oficiales debencontar con especificaciones de seguridadpara salvaguardar las instalaciones, tanto deactos vandlicos como de inclemencias me-teorolgicas. Se recomiendan implementar

las siguientes medidas de seguridad:

Instalar malla ciclnica perimetral de 2.5m de altura y alambre de pas en la parte

superior de la valla para salvaguardar lasinstalaciones.

Instalar letreros en la valla perimetral de laestacin que indiquen el tipo de propiedad ylos nmeros telefnicos para solicitar o re-portar informacin sobre la estacin.

Establecer programas de cooperacin conel personal administrativo de las instalacio-nes oficiales o bien hacer del conocimientode los vecinos el objetivo de la estacin ypersuadirlos a participar en la vigilancia delas instalaciones notificando de actos van-dlicos o de otros eventos que pongan enriesgo las instalaciones.

La periferia de las instalaciones deber serinspeccionada para prevenir posibles daoscausados por rboles u otras estructuras

endebles que pudieran afectar las estructu-ras vulnerables de la instalacin.Las instalaciones debern contar con acce-so restringido, as como con mecanismosadecuados (como candados y cerraduras)para impedir el acceso de personal ajeno alas estaciones de medicin.

5.6 Codificacin administrativade las estaciones.

Con el fin de contar con un cdigo gene-ral para todas las redes del pas, se ha pro-puesto una codificacin de estaciones. Esta


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codificacin incluye la identificacin de de las caractersticas gene-

rales de la estacin y su entorno, su representatividad espacial y elnivel de importancia territorial.

Para empezar el proceso codificacin de una estacin, primero setiene que identificar la ubicacin de la misma: Estado, Municipio,y Tipo y Nmero de estacin. Para utilizar un cdigo general, enMxico se utiliza el formato que establece el Instituto Nacional deEstadstica y Geografa (INEGI).

As, el cdigo de una estacin se compone por nueve caracteres nu-

mricos, permanentes y nicos. El Cuadro 9 muestra la clasificacinde la estacin Merced (MER) de la Zona Metropolitana del Valle deMxico, la cual se localiza en la delegacin Venustiano Carranza delDistrito Federal.

La primera columna corresponde a la denominacin administrativao entidad federal, establecidas por el INEGI; la segunda columna serefiere a la c lave del municipio o delegacin de la entidad federal; la

tercera al tipo de red de monitoreo; y la cuarta columna al nmerode la estacin.La columna tipo de estacin se refiere al equipo con que sta cuen-te:

Cuadro 9. Codificacin de una estacin.


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01: Equipos de medicin automtica para gases y part-

culas (AUT)02: Equipo de operacin manual de par tculas (MAN)03: Sensores meteorolgicos (MET)04: AUT y MAN05: AUT y MET06: MAN y MET07: AUT, MAN y MET

Es importante mencionar que las Unidades Mviles des-tinadas al monitoreo de la calidad del aire son conside-radas como estaciones de monitoreo atmosfrico por loque se clasifican de igual forma. Para las Unidades M-viles en la segunda columna se escribir 000 ya que noestn asignadas a un municipio o delegacin especfica.El nmero de estacin se establecer de acuerdo a lacantidad de estaciones de monitoreo localizadas en unmunicipio o delegacin. Dar inicio con el 01 hasta el 89y para las unidades mviles se destinarn los nmerosdel 90 al 99.

Para clasificar a las estaciones de monitoreo de acuerdo

a su importancia territorial y tipo de entorno se debenconsiderar los objetivos del monitoreo y las caractersti-cas del entorno de cada una de las estaciones. La cla-sificacin est compuesta por tres letras que se aadenen columnas separadas al nombre de la estacin. Laprimera letra corresponde al nivel de representatividadde la estacin y las otras dos al entorno que tiene (verCuadro 10).

Cuadro 10. Clasificacin de una estacin de

acuerdo a su importancia territorial.


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El nivel de representatividad, mostrado en la segunda columna del Cua-dro 10, depender del objetivo del monitoreo y las caractersticas delentorno. El Cuadro 11 muestra la clasicacin de las estaciones por su

representatividad1. Los operadores de los SMCA debern denir culesson las estaciones representativas de la cuenca o parcela atmosfrica.

Para ello, debern basarse en el diseo original de la red de medicin dela calidad del aire y tomar en consideracin los criterios y especicacio-nes tcnicas incluidas en estos documentos.

5 Esta clasicacin es una propuesta del INE.

6 Una cuenca atmosfrica es el espacio geogrco donde una masa estraticada de aire

puede circular libre, supercialmente y con un patrn particular de vientos. La cuenca se delimita

topogrcamente y tomando como referencia obstculos de origen natural (lneas costeras forma-ciones montaosas, etc.).

Cuadro 11. Clasificacin de estaciones por representatividad.

5

6


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En el caso de las estaciones de inters na-cional, la Secretara de Medio Ambiente yRecursos Naturales, a travs del InstitutoNacional de Ecologa, definir cules sonlas estaciones seleccionadas de acuerdo ala normatividad vigente. Algunos parmetrospara determinar si una estacin es de intersnacional son:

Que sean estaciones representativas deuna cuenca o parcela atmosfrica donde ha-biten ms de 200 mil habitantes.

Que sean estaciones con una escala urba-na o regional.

Que sean estaciones ubicadas en una zonafronteriza, terrestre o martima donde hayanncleos de poblacin importantes o especies

de flora u fauna silvestre en peligro de extin-cin.

Que sean estaciones ubicadas en reasestratgicas para el desarrollo nacional, deacuerdo con el Plan Nacional de Desarrollo,ya sea por su relevancia productiva, su valorcultural o su valor paisajstico.

Que su representatividad est cientfica y

tcnicamente documentada.

Que evalen la totalidad de los contami-nantes normados por la Secretara de Salud

para proteccin de la salud de la poblacin.Que midan parmetros meteorolgicos: di-reccin y velocidad de viento y los gradien-tes de temperatura.

Que operen de forma ininterrumpida, sinexceder una prdida total de datos del 25%durante ao.

Que cumplan con un programa de asegu-ramiento y control de calidad en las activida-des de operacin, mantenimiento y calibra-cin de los equipos de medicin, adquisicinde datos, manejo de informacin.

Cuando alguna estacin de inters nacio-nal deba ser reubicada por causas de fuer-za mayor, la reubicacin deber realizarsesin afectar su representatividad y para ello,la administracin del SMCA a la que perte-

nezca deber realizar un estudio de carac-terizacin comparativa entre el nuevo sitio yel actual, el cual tendr que ser evaluado yautorizado por la autoridad ambiental federalcorrespondiente.

La nomenclatura de la tercera columna delCuadro 10, se basa en los Planes de Desa-rrollo Urbano municipales que correspondena la Secretara de Desarrollo Social (SEDE-

SOL). Este es un indicador de importanciaterritorial y los datos permiten realizar planesde gestin local, para mitigar el impacto de lacontaminacin en estas zonas. En el Cuadro12 se muestra una propuesta de c lasificacinde estaciones por su entorno.


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Una vez que se tiene codificada una estacin, se ha caracterizado el

entorno de la misma, y se sabe la representatividad e inters territo-rial de la localidad se puede generar informacin especfica relacio-nada con el tipo de entorno de las estaciones a travs de cruces deentre los parmetros descritos.

Cuadro 12. Clasificacin de estaciones por entorno.


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El Cuadro 14 muestra la relacin entre la escala de representativi-dad, el inters poltico y el tipo de contaminante. En este cuadro sepuede observar que todas las estaciones pueden ser de inters localy no as de inters nacional; por tipo de contaminante se puede ob-servar que las partculas son de inters local y en general tambinde nacional, esto debido a que pueden monitorear el desempeoambiental de fuentes puntuales; finalmente por la escala de repre-sentatividad se puede ver que slo las estaciones de escala media/municipal son de inters local y nacional.

Habiendo entendido el significado de este cuadro podemos explotarla informacin que nos apor ta, por ejemplo: las estaciones de intersnacional pueden generar indicadores de calidad del aire para eva-luar una localidad, estos indicadores podrn ser comparados entre sy con estaciones de otras localidades nacionales e internacionales;las estaciones de partculas, que son de inters nacional, puedenservir para vigilar, en algunos casos, el desempeo de fuentes queas lo requieran en funcin de los procesos que realicen.

Cuadro 14. Relacin entre posibles escalas de representatividad

y parmetros a monitorear.


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Para efectos del presente captulo, el concepto deequipo es utilizado para englobar los diferentescomponentes operativos y de medicin bsicoscon los que cuenta una estacin de medicin decalidad del aire: analizadores automticos, moni-tores y/o muestreadores de partculas, sensoresmeteorolgicos, sistema de calibracin y sistemade adquisicin de datos.

Una estacin de medicin de la calidad del aire,adems de la infraestructura bsica, como semencion en el Captulo 4, se compone de dife-rentes equipos y cada uno de stos operan demanera individual o en conjunto para tomar unamuestra, realizar una medicin, transformar unaseal, mostrar y almacenar los resultados y cali-brar el resto de los equipos.

La gran variedad de equipos que existen actual-mente en el mercado puede signicar una dicul-tad en la seleccin de los mismos; sin embargo,en cuanto a monitoreo de gases contaminantescriterio se reere, los principios de operacin son

los mismos y las caractersticas entre equiposde diferentes marcas son muy similares. No obs-tante, en el caso del monitoreo de partculas sepueden encontrar diferentes mtodos, y el usuarional tendr que evaluar la conveniencia de cada

uno tomando en cuenta la disponibilidad de recur-sos y su propia experiencia.

En las siguientes secciones se presentan las ca-ractersticas de los equipos con los que puede serequipada una estacin de medicin de la calidaddel aire, sus principios de operacin, as como loscriterios a considerar para su seleccin, su insta-lacin y su puesta en marcha.

6.1 Tipos de equipos en una estacinde medicin de la calidad del aire.

Para determinar la concentracin de un conta-minante se han montado diversos mtodos, de-nidos como mtodos de referencia, los cuales

describen con claridad y exactitud las condicionesy los procedimientos necesarios para medir losvalores de una o ms propiedades y se ha de-mostrado que tienen una exactitud y una precisinapropiadas para el uso que pretende hacerse del

mismo, de manera que pueden utilizarse paraevaluar la exactitud de otros mtodos, los cualesson denidos como mtodos equivalentes y son

empleados para realizar la misma medicin.

En la medicin de contaminantes criterio, gasesy partculas, los principios de operacin de losequipos utilizados en una estacin deben cumplircon los mtodos de referencia o equivalentes es-tablecidos en las Normas Ociales Mexicanas. En

caso de no contar con una NOM se podr apegara los mtodos equivalentes que cuenten con ladesignacin de la US-EPA1.

7 Estos se mtodos se pueden consultar en la pginawww.epa.gov/ttn/amtic/criteria.html.

6. EQUIPOSPARALAMEDICINDELACALIDADDELAIRE

7


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A continuacin se describen los principios de operacin que actualmenteutilizan los analizadores automticos de gases, los monitores de partculas,as como el mtodo de referencia para el muestreo manual de partculassuspendidas. Tambin se describen los tipos de equipos para la medicinde parmetros meteorolgicos, para la adquisicin de los datos y para lacalibracin de los dems equipos de medicin.

6.1.1 Analizadores automticos.

Los analizadores automticos aprovechan las propiedades fsicas y/o qumi-cas de un contaminante gaseoso para determinar su concentracin. (Adap-tado de US-EPA, 2008; Martnez, 1996; NZ, 2000; OMS-CEPIS, 2004;CENMA, 2003).

Los mtodos actualmente utilizados por los analizadores automticos de ga-ses contaminantes criterio se presentan en el Cuadro 15.

Cuadro 15. Mtodos de los analizadores automticos.


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Todos los analizadores automticos cuentancon tres sistemas internos e interdependien-tes: electrnico, neumtico y ptico.

El sistema electrnico contiene el sof twarede operacin, controla el funcionamiento delanalizador y realiza automticamente los cl-culos para el reporte de los resultados.

El sistema neumtico consta principalmen-te de la bomba de succin y de las conexio-nes y tuberas por donde circula la muestrade gas.

El sistema ptico es donde se aplica el m-todo de medicin del analizador, medianteprocesos fsicos y/o qumicos, dependiendodel gas a analizar.

6.1.1.1 Analizador de O3(Fotometra UV).

El principio de operacin que utilizan los analiza-dores de ozono, O3, se conoce como el mtodode fotometra UV y consiste en medir la canti-dad de luz ultravioleta, a una longitud de ondade 254 nm, absorbida por el ozono presente enuna muestra. El principio de operacin se basaen la Ley de Beer-Lambert. Cuando la muestrapasa por el interior de las celdas, la molcula deozono absorbe una cantidad de luz (I), la cual

se compara con la cantidad de luz medida enla celda de referencia (I0) para calcular la con-centracin (C). La concentracin obtenida secorrige a condiciones de temperatura y presin

del interior de la celda de absorcin, los cualesson medidos de manera independiente. La con-centracin del gas se puede obtener mediante lasiguiente ecuacin:

(a condiciones estndar de P y T)

Donde: I = La intensidad de la luz despus dela absorcin

I0= La intensidad de la luz antes de laabsorcin = Coeficiente de Absorcin del O3adeterminada longitud de onda L = Longitud de la celda o tubo de ab-sorcin C = concentracin del gas absorbente(O3)

Despejando la concentracin de O3 (C) enppm:

En las Figura 10 y Figura 11 se muestran: un

esquema simplificado del principio de ope-racin y los principales componentes de unanalizador de ozono.

LCeII

0=

273*

760**

*

10)( 010

6

3

T

PI

ILog

LppmO

=


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Figura 10. Esquema del principio de operacin para un analizador de ozono.

Figura 11. Componentes bsicos de un analizador de ozono.


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6.1.1.2 Analizador de CO (Fotometra Infrarroja, IR).

Los analizadores de Monxido de Carbono, CO, se sirven del prin-cipio de operacin que se basa en la capacidad que tiene este gaspara absorber energa en determinadas longitudes de onda. En losequipos de medicin que utilizan este principio se mide la absorcinde luz infrarroja, llevada a cabo por las molculas de CO en interva-los relativamente pequeos de longitudes de onda centradas sobrela regin de mxima absorcin del contaminante.

En los analizadores de CO se aplica una variacin denominada f iltrode correlacin de gas cuyo funcionamiento se muestra en la Figura12.

Figura 12. Esquema del principio de operacin para un analizador

de monxido de carbono.


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En este caso el haz de luz infrarroja pasa por un filtro rotatorio inte-grado por dos celdas, una de las cuales contiene CO en alta concen-tracin y la otra N2 como blanco para crear el haz de referencia demodo tal que el detector mida la diferencia de energa entre la radia-cin absorbida en la celda de muestra y la seal modulada por la al-ternancia entre los filtros de gas. La seal del detector es procesaday acondicionada por microprocesadores para desplegarla como unalectura de concentracin de CO.

6.1.1.3 Analizador de NOx (Quimiluminiscencia).

La quimiluminiscencia es una tcnica analtica basada en la medi-cin de la cantidad de luz generada por una reaccin qumica. Losanalizadores de xidos de Nitrgeno, NOx utilizan este principio apartir de la reaccin que tiene lugar entre el xido ntrico (NO) conte-nido en la muestra de aire y el ozono (O3) que genera, en exceso, undispositivo que es parte de los componentes del instrumento. La luzemitida se encuentra en el intervalo del infrarrojo entre 500 y 3000nm de acuerdo a la siguiente reaccin:

El NO en una muestra de aire reacciona con el O3para formar dixi-do de nitrgeno en estado de excitacin (NO2*). Posteriormente,cuando el dixido de nitrgeno generado vuelve al estado inicial emi-te una luz caracterstica en una cantidad proporcional a la concen-

tracin del NO contenido en la muestra (Jahnke, 1993). En la Figura13 se muestran los componentes bsicos del mdulo ptico de unanalizador de NOx.

2

*

23 ONOONO ++

hvNONO + 2*

2


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El NO2no participa en la reaccin de quimiluminiscencia por lo quelos analizadores estn provistos de un convertidor a travs del cualpasa la muestra de aire en forma alternada para que el dixido denitrgeno se reduzca a NO.

Figura 13. Esquema del principio de operacin para un analizadorde xidos de nitrgeno.

221/

2 ONONO rcatalizadocalor

+


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La generacin del O3se lleva a cabo tratando oxgeno del aire conluz UV dentro de un tubo de cuarzo. El O3generado se suministra enexceso a la cmara de reaccin para asegurar una reaccin comple-ta de tal manera que la luz emitida sea directamente proporcional ala cantidad de NO presente.

La concentracin de NOx se determina en dos etapas de medicin.Cua

medición calidad del aire

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