anÁlisis de las emisiones de contaminantes...
TRANSCRIPT
1
ANÁLISIS DE LAS EMISIONES DE CONTAMINANTES ASOCIADOS A LA
FABRICACIÓN DE LADRILLOS Y PROPUESTA DE RECONVERSION TECNOLOGICA
NEMOCÓN – COLOMBIA
ÁNGELA PATRICIA ARANGO ORDOÑEZ
HERNAN GONZALO RODRIGUEZ MORENO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSO NATURALES
ESPECIALIZACIÓN EN GERENCIA DE RECURSOS NATURALES
BOGOTÁ D.C.
2017
2
ANÁLISIS DE LAS EMISIONES DE CONTAMINANTES ASOCIADOS A LA
FABRICACIÓN DE LADRILLOS Y PROPUESTA DE RECONVERSION TECNOLOGICA
NEMOCÓN – COLOMBIA
ÁNGELA PATRICIA ARANGO ORDOÑEZ
HERNAN GONZALO RODRIGUEZ MORENO
Trabajo de Grado en la Modalidad de Seminario de Profundización para optar al título de
Especialista en Gerencia de Recursos Naturales.
Tutor: ALEJANDRO COPETE PERDOMO
UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS
FACULTAD DE MEDIO AMBIENTE Y RECURSO NATURALES
ESPECIALIZACIÓN EN GERENCIA DE RECURSOS NATURALES
BOGOTÁ D.C
2017
3
Nota de Aceptación
Firma del Tutor
4
NOTA DE LA UNIVERSIDAD
“Este trabajo hace parte de las investigaciones realizadas por la Facultad de
Medio Ambiente y Recursos Naturales de la Universidad Distrital Francisco
José de Caldas. Sin embargo, las ideas emitidas por el autor son de
exclusiva responsabilidad y no expresan necesariamente opiniones de la
Universidad“. (Artículo 117. Acuerdo 029 de 1998).
NOTA DE ACEPTACIÓN
Tutor:Alejandro Copete Perdomo
5
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN ....................................................................................................................... 12
INTRODUCCION ............................................................................................................. 13
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA ...................................................................... 15
1.1. Problema de Investigación ..................................................................................... 15
1.2 Pregunta de Investigación....................................................................................... 15
1.3 Sub Problemas de la Investigación ......................................................................... 16
2. JUSTIFICACION ....................................................................................................... 17
3. OBJETIVOS .............................................................................................................. 18
3.1 Objetivo General ..................................................................................................... 18
3.2 Objetivo Especifico ............................................................................................. 18
4. MARCO DE REFERENCIA ....................................................................................... 19
4.1 Antecedentes .......................................................................................................... 19
4.2 Marco Geográfico ................................................................................................... 23
4.2.1 Información Meteorológica .......................................................................... 25
4.3 Conceptos Básicos ............................................................................................ 28
4.3.1 Contaminación Atmosférica .............................................................................. 28
4.3.2 Gases De Efectos Invernadero ......................................................................... 29
4.3.3 Combustibles Fósiles ....................................................................................... 30
4.3.4 Contaminantes ................................................................................................. 30
4.3.5 Emisión ............................................................................................................ 31
4.3.6 Material Particulado .......................................................................................... 31
4.3.7 Dióxido De Nitrógeno ...................................................................................... 31
4.3.8 Dióxido De Azufre............................................................................................. 32
4.3.9 Monóxido De Carbono ...................................................................................... 32
4.3.10 Compuestos Organicos Volatiles .................................................................... 32
4.3.11 Fuente Fija Puntual ........................................................................................ 33
4.3.12 Carbón Negro ................................................................................................. 33
4.4 Marco Tecnico ........................................................................................................ 33
4.4.1 Hornos Pampa ................................................................................................. 33
4.4.2 Hornos Baul ..................................................................................................... 34
4.4.3 Horno de Fuego Dormido ................................................................................. 34
4.4.4 Horno Colmena ................................................................................................ 38
4.4.5 Hornos Vagón .................................................................................................. 39
4.4.6 Horno Hoffman ................................................................................................. 39
4.4.7 Hornos Intermitentes ........................................................................................ 41
4.4.8 Hornos Semi-Continuos ................................................................................... 41
4.5 Marco Normativo .................................................................................................... 44
4.5.1 Resolución 610 de 2010 ................................................................................... 44
4.5.2 Resolución 909 de 2008 .................................................................................. 45
4.5.3 Oms Guías De Calidad Del Aire Actualización Mundial 2005 ........................... 46
6
4.5.4 Ley General Ambiental de Colombia 099 de 1993 ........................................ 47
5. METODOLOGIA ....................................................................................................... 49
5.1 Contaminantes Atmosféricos Generados Durante La Fabricación De Ladrillos ... 50
5.2 Relación Enfermedades Respiratorias Agudas Vs Emisiones Atmosféricas ....... 52
5.3 Propuesta Tecnológica Reconversión De Hornos Fuego Dormido A Cámara
Semicontinua ................................................................................................................ 55
6. RESULTADOS ......................................................................................................... 56
6.1 Emisiones de Calidad del Aire ................................................................................ 56
6.1.1 Resultados de Emisiones – Horno Tradicional – Fuego Dormido ..................... 56
6.1.2 Resultados de Emisiones – Horno Cámara Semicontinua ................................ 58
6.1.3 Comparación Normativa Resolución 909 de 2008 ........................................... 62
6.1.4 Calidad Del Aire – Nemocón Cundinamarca..................................................... 63
6.1.5 Índices de Calidad de Aire ................................................................................ 73
6.1.6 Calculo del Índice de Calidad de Aire ............................................................... 77
6.2 Resultados Epidemiológicos Vs Calidad del Aire .................................................... 79
6.3 Propuesta Tecnologica – Reconversion Horno ....................................................... 84
6.3.1 Metodología de Evaluación de Tipo de Tecnología .......................................... 84
6.3.2 Enfoque de la Propuesta Tecnológica .............................................................. 85
6.3.3 Mecanismos de Financiación para Proyectos de Reconversión Tecnológica ... 90
6.3.4 Estudio de Pre factibilidad Técnica y Económica para la Implementación de la
Reconversión Tecnológica ........................................................................................ 91
7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS ............................................................................... 99
7.1 Experiencias Nacionales e Internacionales ........................................................ 99
7.2 Reconversión Tecnológica Estudio de Pre factibilidad Técnica y Económica ...... 100
7.2.1 Evaluación Financiera ................................................................................... 100
7.2.2 Evaluación Técnica ........................................................................................ 102
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .......................................................... 105
9. BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 108
7
LISTADO DE TABLAS
Tabla 1. Posición Geográfica Nemocón ........................................................................... 25
Tabla 2.Fuentes Generadores de gases de efecto invernadero ....................................... 29
Tabla 3. Proceso de Elaboración de Ladrillo – Horno Fuego Dormido ............................. 35
Tabla 4. Proceso de Elaboración de Ladrillo – Horno Cámara semicontinua .................. 42
Tabla 5. Características del Horno Fuego Dormido ....................................................... 43
Tabla 6. Niveles máximos permisibles para contaminantes criterio ................................. 44
Tabla 7.Niveles Máximos Permisibles para Contaminantes No Convencionales con
Efectos Carcinogénicos y Umbrales para las Principales Sustancias Generadoras de
Olores Ofensivos. ............................................................................................................ 45
Tabla 8.Estándares de emisión admisibles para actividades industriales ....................... 45
Tabla 9.Estándares de emisión admisibles para equipos de combustión externa existentes
a condiciones de referencia (25 ºC, 760 mm Hg) con oxígeno de referencia del 11%. ... 46
Tabla 10. Estándares de emisión admisibles para equipos de combustión externa nuevos,
a condiciones de referencia (25 ºC, 760 mm Hg) con oxígeno de referencia del 11% ..... 46
Tabla 11.Valores actualizados de las guías de calidad del aire de la OMS ...................... 47
Tabla 12 .Etapas en el desarrollo del proyecto de investigación. ..................................... 50
Tabla 13. Métodos de Muestreo ...................................................................................... 51
Tabla 14. Resumen resultados emisiones netas (kg/hr)................................................... 57
Tabla 15.Resumen resultados factores de emisión basado en consumo de combustible 57
Tabla 16. Tiempo de muestreo y número de corridas ................................................... 59
Tabla 17 .Condiciones en chimenea .............................................................................. 60
Tabla 18. Resultados obtenidos del Monitoreo Isocinetico ........................................... 60
Tabla 19. Comparación Normativa Resolución 909 de 2008 .......................................... 63
Tabla 20. Información de la Estación Meteorológica ........................................................ 64
Tabla 21. Concentraciones Diarias – Material Particulado PST ....................................... 64
Tabla 22. Concentraciones Material Particulado PST - Resolución 610 del 2010 ........... 65
Tabla 23. Concentraciones Diarias – Material Particulado PM-10 .................................... 67
Tabla 24. Concentraciones Material Particulado PM-10 - Resolución 610 del 2010 – GUIA
OMS 2005 ....................................................................................................................... 68
Tabla 25. Concentraciones Diarias – Material Particulado PM2.5 .................................... 69
8
Tabla 26. Concentraciones Material Particulado PM 2.5 - Resolución 610 del 2010 ........ 70
Tabla 27. Concentraciones Diarias – Dióxidos de Azufre SO2......................................... 71
Tabla 28. Concentraciones Dióxidos de Azufre SO2 - Resolución 610 del 2010 – GUIA
OMS 2005 ....................................................................................................................... 72
Tabla 29. Puntos de corte del ICA [] ................................................................................. 73
Tabla 30. Efectos a La Salud de Acuerdo al Rango y al Valor del Índice de Calidad del
Aire. ................................................................................................................................. 75
Tabla 31. Índice de Calidad del Aire – NEMOCON ......................................................... 78
Tabla 32. Costo Total del Proyecto de Conversión Tecnológica ...................................... 95
Tabla 33. Programas de Financiamiento Proyecto de Conversión Tecnológica ............... 95
Tabla 34. Costos Operativos y Utilidad –Horno Fuego Dormido ..................................... 96
Tabla 35. Costos Operativos y Utilidad –Horno Cámara semi continua .......................... 96
Tabla 36. Costos Operativos y Utilidad –Horno Cámara semicontinua ........................... 96
Tabla 37. Comparación Horno Fuego Dormido vs Horno Cámara Semi – Continuo ...... 97
Tabla 38. Costo total del Proyecto ................................................................................ 101
Tabla 39. Costos Operativos y Utilidad –Horno Cámara semicontinua .......................... 102
Tabla 40. No Especificaciones Técnicas Horno Fuego Dormido y Horno Cámara Semi
continúa ......................................................................................................................... 102
9
LISTADO DE GRÁFICAS
Gráfica 1.Concentraciones Material Particulado PST ...................................................... 66
Gráfica 2.Concentraciones Diarias Material Particulado PM-10 ....................................... 68
Gráfica 3. Concentraciones Material Particulado PM 2.5 ................................................. 70
Gráfica 4. Concentraciones Dióxidos de Azufre SO2 ........................................................ 72
Gráfica 5. Clasificación por Sexo ..................................................................................... 79
Gráfica 6. Clasificación por Edad ..................................................................................... 80
Gráfica 7. Actividad Económica ....................................................................................... 81
Gráfica 8. Motivos de Consulta ........................................................................................ 82
Gráfica 9. Causas Enfermedades .................................................................................... 83
Gráfica 10. Pérdidas de Horno Fuego Dormido ............................................................... 86
LISTADO DE FIGURAS
Figura 1. Diagrama del Procesos Elaboración de Ladrillo ................................................ 38
Figura 2. Ilustración horno cámaras ............................................................................... 88
10
LISTADO DE IMAGENES
Imagen 1. Localización Geográfica del Municipio de Nemocón ..................................... 24
Imagen 2. Satelital Vereda Patio Bonito- Municipio de Nemocón ..................................... 25
Imagen 3. Rosa de Vientos ............................................................................................ 26
Imagen 4. Rosa de los vientos Años 2012, 2013, y 2014 ................................................ 27
Imagen 5. Distribución horaria de frecuencias de la velocidad del viento ........................ 27
Imagen 6. Encuesta Aplicada .......................................................................................... 54
Imagen 7.Descripción grafica de la chimenea del Horno de Cámaras ......................... 59
Imagen 8.Diseño Horno Cámara – Semicontinua ........................................................... 88
11
LISTADO DE FOTOGRAFIA
Fotografía 1 Panorámica de la Explotación de un CHIRCAL ........................................... 35
Fotografía 2: Panorámica de la Explotación de un CHIRCAL .......................................... 36
Fotografía 3: Zona de Secado de un CHIRCAL .............................................................. 36
Fotografía 4. Zona de Secado de un CHIRCAL ............................................................... 37
Fotografía 5 PROCESO DE QUEMA ............................................................................... 42
Fotografía 6 .COCCIÓN ................................................................................................... 42
Fotografía 7. ENFRIAMIENTO ......................................................................................... 43
Fotografía 8 . Panorámica Horno Artesanal ..................................................................... 43
Fotografía 9 . Aplicación Encuestas Vereda Patio Bonito ................................................ 54
Fotografía 10. Puntos de Monitoreo ................................................................................. 56
Fotografía 11. Monitoreo Fuentes Fijas ........................................................................... 61
Fotografía 12. Panorámica Horno Cámara Semicontinua ................................................ 89
12
RESUMEN
La contaminación atmosférica además de ser un problema ambiental, constituye una
problemática de salud pública, ya que niveles bajos en la calidad del aire, afectan la salud
humana, afectando principalmente población vulnerable como niños, adultos mayores y
personas con enfermedades respiratorias. El presente trabajo busca determinar si realizar
mejoras tecnológicas en el proceso de fabricación de ladrillos en la vereda Patio Bonito
del municipio de Nemocón en el departamento de Cundinamarca, disminuye las
emisiones de material particulado a la atmosfera, impactando de manera positiva en la
salud de las personas que se relacionan directa e indirectamente con esta actividad.
Se realizaron mediciones de material particulado en un Horno Cámara Semicontinua y en
un Horno Fuego Dormido para cuantificar su concentración en las emisiones generadas
en el proceso de fabricación de ladrillos, con el fin de establecer si la mejora tecnológica
realizada disminuye las concentraciones de este contaminante criterio; posterior a esto se
practicaron encuestas a los pobladores de la vereda para identificar si la calidad del aire
tiene una relación directa en su salud.
Los resultados obtenidos, determinaron que la mejora tecnológica propuesta, disminuye
las concentraciones de material particulado PST, PM-10 y PM-2.5 en las emisiones
generadas por la fabricación de ladrillos; en cuanto a la incidencia en la salud de los
pobladores, los resultados relacionan en los encuestados enfermedades como gripa e
irritación de las mucosas con el medio ambiente, sin embargo no hay una relación clara
con enfermedades respiratorias agudas.
13
INTRODUCCION
La vereda Patio Bonito en el municipio de Nemocón presenta una problemática ambiental
y de salud pública por causa de las emisiones atmosféricas generadas por la fabricación
de ladrillos en hornos artesanales a fuego dormido, debido a la falta de tecnificación de
este tipo de horno, los cuales no hacen uso eficiente del carbón mineral, empleado como
combustible de los hornos.
La fabricación de ladrillos es la actividad económica predominante en esta vereda del
municipio, ejecutada como medio de ingreso y en algunos casos como medio de
subsistencia, puesto que otras actividades productivas como la agricultura no se pueden
practicar, ya que las características agrologicas de los suelos de la zona, no permiten
desarrollarla, además de la tradición familiar y la arraigada costumbre de los pobladores
de la zona en esta actividad; esta problemática ha tenido una duración de 40 años.
El proceso poco tecnificado, presenta como principal característica el uso de carbón
mineral como combustible en hornos a fuego dormido, los cuales no cuentan con un ducto
de evacuación de emisiones (chimenea), por el contrario, el horno en conjunto es una
fuente de emisión durante su operación, por las múltiples fugas de gases durante la
cocción entre las uniones de ladrillos del horno.
Como medida normativa y de prevención y mitigación, se exige el permiso de emisiones
atmosféricas – fuentes fijas, establecido en la Resolución 909 del 2008, donde se
establecen las normas y estándares de emisión admisibles de contaminantes a la
atmosfera por fuentes fijas, con el fin de garantizar la protección y calidad del aire; la
aprobación del mismo implica inversiones económicas que los “empresarios” no están
dispuestos a hacer, ya que los costos son altos y los ingresos percibidos no soportan la
inversión; adicional a esto, la mayoría de “empresarios” cuentan con terrenos para la
extracción de la materia prima (arcilla) del ladrillo, lo cual aumenta su escepticismo frente
a las mejoras tecnológicas, pues el material es gratuito.
Actualmente la Corporación Autónoma Regional CAR en convenio con la Corporación
Ambiental Empresarial CAEM filial de la Cámara de Comercio de Bogotá, viene
adelantando estrategias para mitigar las emisiones atmosféricas mediante la
implementación de tecnologías limpias y amigables con el medio ambiente, otorgando
14
incentivos para la migración a procesos tecnificados que disminuyan las concentraciones
de material particulado generadas durante la cocción de ladrillos.
Las mejoras tecnológicas corresponden a la conversión o fabricación de hornos fuego
dormido a hornos a cámara semicontinua, los cuales son más eficientes en términos
energéticos al emplear menor cantidad de carbón durante la cocción así como menores
tiempos de fabricación, disminuyendo en 25 días el proceso de fabricación de ladrillos.
15
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
1.1. Problema de Investigación
El conflicto socio-ambiental que se presenta en la Vereda Patio Bonito del municipio de
Nemocón, tiene múltiples dimensiones. En primer lugar, es un problema ambiental en la
medida en que las emisiones que se producen en el aire son contaminantes (Piñeros,
Rodríguez, 2008).
Es un problema institucional debido a que se ha planteado la vereda Patio Bonito como un
posible Distrito Minero y se han otorgado licencias mineras, lo cual entra en choque con la
normativa que imparte la CAR quien, como autoridad ambiental, debe hacer cumplir las
normas que prohíben la actividad extractiva en este tipo de zonas. Finalmente, estas dos
dimensiones conllevan a una problemática social, pues, por un lado, la actividad minera
que se lleva acabo está generando problemas de salud y de riesgo al centro poblado que
se ubica en la mitad de la vereda. Por otro lado, la problemática social se acentúa cuando
los habitantes de la Vereda Patio Bonito, en su mayoría, se dedica a esta actividad minera
desde hace muchos años, es su sustento de vida y han generado una tradición y unas
prácticas culturales sedimentadas en torno a la extracción de arcilla y la producción de
ladrillos.
1.2 Pregunta de Investigación
¿Cuáles son los contaminantes atmosféricos asociados a la fabricación de
ladrillos?
¿Qué relación existe entre las enfermedades respiratorias agudas con las
emisiones atmosféricas generadas durante la cocción de ladrillo?
¿Cuál sería la solución tecnológica más adecuada para disminuir las emisiones de
contaminantes atmosféricos por esta actividad?
16
1.3 Sub Problemas de la Investigación
Los sub-problemas identificados en el Diagnóstico de las emisiones del contaminante
criterio Material Particulado PST, PM-10 y PM-2.5 en la Vereda Patio Bonito del municipio
de Nemocón asociadas a la fabricación de ladrillos son los siguientes:
Contaminación atmosférica
Problemas de salud de la población colindante con la zona de estudio
Generación de emisiones durante la fabricación de ladrillos
Los cuales presentan influencia directa sobre el objeto de estudio.
17
2. JUSTIFICACION
El material particulado se define como cualquier material sólido o líquido dividido
finamente, diferente al agua no combinada, según medición por los métodos federales de
referencia, generado en Hornos, trituradoras, molinos, afiladores, estufas, calcinadores,
calderas, incineradores, cintas transportadoras, acabados textiles, mezcladores y tolvas,
cubilotes, equipo procesador, cabinas de aspersión, digestores, incendios forestales con
efectos en la respiración y el sistema respiratorio, agravamiento de afecciones
respiratorias y cardiovasculares ya existentes, daños en el tejido pulmonar,
carcinogénesis y mortalidad prematura (Ministerio de Ambiente, 2010).
Teniendo en cuenta lo anterior, la fabricación de ladrillos en la vereda Patio Bonito
constituye una problemática ambiental y de salud pública de dimensiones regionales, ya
que el material particulado no afecta únicamente a la población más cercana, por el
contrario, por acción de los vientos puede ser transportado a grandes distancias hacia los
municipios de Cogua y Nemocón.
La reconversión técnica de hornos tradicionales a fuego dormido a hornos cámaras
semicontinúas, representa una alternativa para el control de emisiones atmosféricas en la
fabricación de ladrillos, puesto que resulta económicamente viable para los fabricantes
tradicionales de ladrillos, ya que disminuyen los costos de fabricación al reducir la
cantidad de combustible empleado (carbón) por quema; se incrementa la producción
anual y se reducen las emisiones atmosféricas.
Los resultados de la investigación permitirán definir si la solución tecnológica planteada es
apropiada para todos los empresarios de la Vereda Patio Bonito ya que se selecciono el
escenario más común (uso horno fuego dormido) y se definieron los costos de su
implementación; adicional a esto, de establecerse una relación directa entre las emisiones
atmosféricas y las enfermedades respiratorias agudas, se realizara un aporte que permita
tomar medidas por parte de las autoridades ambientales y sanitarias que promuevan la
tecnificación del proceso de fabricación de ladrillos, debido a las implicaciones
ambientales y a la salud que conllevan esta actividad. A su vez fomentaría el crecimiento
económico y desarrollo del sector rompiendo los paradigmas asociados a la principal
actividad económica del sector, ampliando el conocimiento de su actividad.
18
3. OBJETIVOS
3.1 Objetivo General
Determinar si la conversión de hornos a fuego dormido a hornos de cámara semicontinua
disminuye las concentraciones de contaminantes criterio en las emisiones generadas por
la cocción de Ladrillos.
3.2 Objetivo Especifico
Cuantificar y evaluar el comportamiento de las concentraciones de los
contaminantes criterios Partículas Suspendidas Totales PST, Material Particulado
PM-10 y Material Particulado PM-2.5 en los hornos reconvertidos de fuego
dormido a cámara semicontinua, comparándolas contra su comportamiento
histórico en la vereda Patio Bonito.
Establecer la posible relación entre las emisiones generadas por la cocción de
ladrillos en la vereda Patio Bonito con las enfermedades respiratorias de los
habitantes de la vereda.
Proponer una alternativa económicamente viable para la tecnificación del proceso
de fabricación de ladrillos que permita disminuir las emisiones generadas por este
proceso.
19
4. MARCO DE REFERENCIA
En la siguiente sección se presentan antecedentes de la problemática en estudio, marco
geográfico de la zona en estudio, marco técnico, normativo y conceptos básicos
relacionados.
4.1 Antecedentes
Colombia no ha sido ajena a las problemáticas derivadas de la contaminación atmosférica
ni de los esfuerzos y procesos regionales: por tal razón, presenta una larga tradición en
materia de acciones para controlar la contaminación del aire. En el año 1967, se
instalaron las primeras redes para monitorear la calidad del aire, y un avance significativo
fue la aprobación por parte del Congreso de la República, del Código Sanitario Nacional
en 1979. Para 1982, se adoptaron los estándares de calidad con la expedición del
Decreto 02 del Ministerio de salud, y en 2001 se desarrolló una regulación específica para
Bogotá. A pesar de contar hoy con mayor información sobre los efectos económicos y
sociales de la contaminación y de los cambios en el ordenamiento institucional, la
legislación y los estándares nacionales adoptados a principios de los años 80 continúan
vigentes.
A continuación se relaciona la normatividad vigente colombiana, la cual se regula las
actividades industriales a nivel nacional
Decreto 948 de 1995. Min Ambiente Prevención y control de la contaminación del
aire
Resolución 610 de 2010. Min Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial Normas de
calidad del aire, sustancias no convencionales y olorosas
Resolución 760 de 2010. Min Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial Se adopta
el Protocolo para el control y vigilancia de la contaminación atmosférica por
fuentes fijas
Resolución 650 de 2010. Min Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial Se adopta
el Protocolo para monitoreo y seguimiento de la calidad del aire
Resolución 2154 de 2010. Min Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial Ajusta el
Protocolo para el monitoreo y seguimiento de la calidad del aire
20
Resolución 651 de 2010. Min Ambiente Vivienda y Desarrollo Territorial Se crea el
Subsistema de Información sobre Calidad del Aire (SISAIRE)
Dentro del programa eficiencia energética en ladrilleras artesanales de Nemocón, por
la cámara de comercio de Bogotá a través de su filial CAEM; se realiza un inventario de
la distribución de los hornos y títulos mineros de la vereda Patio Bonito, municipio de
Nemocón:
122 chircales con hornos a fuego dormido
17 ladrilleras pequeñas con hornos colmena y hornos Hoffman
92 títulos mineros en la vereda Patio Bonito
A continuación se presentan estudios similares realizados alrededor del mundo.
ASIA
Vietnam - 2001
Un proyecto del PNUD financiado por el "Programa de Pequeñas Donaciones del Fondo
para el Medio Ambiente Mundial" introdujo el VSBK por primera vez en Vietnam en 2001[.
El VSBK fue construido bajo la supervisión de expertos chinos y el VSBK entró en
funcionamiento en diciembre de 2001. Después de la operación exitosa de este VSBK, un
centenar de VSBK’s se construyeron a través de Vietnam en un corto período de dos
años. Algunos de los hornos tuvieron problemas en el diseño, sin embargo, el Ministerio
de Ciencia y Tecnología concedió una medalla de oro a una empresa VSBK de ahorro de
energía y el desempeño ambiental en diciembre de 2003.
Afganistán
En 1995, el proyecto Pakistán VSBK-GTZ proporcionó capacitación a ingenieros y
horneros de Herat, en Afganistán con el fin de construir un VSBK de 6 ejes para la
Afghanistan Rehabilitation & Energy Conservation Association. Los empresarios privados
construyeron tres nuevas unidades de seis ejes VSBK y un total de 4 unidades de este
tipo (es decir, 24 ejes, cada uno de 1m x 1m) se informó que en la operación en 1996. El
estado de estos hornos de hoy no se conoce. (EELA, 2011).
21
India – 1996
En 1996, la COSUDE (Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación) apoyó un
traslado organizado de los VSBK para la India a través de un elaborado Programa de
Acción de Investigación. El proceso se inició a través de un equipo de expertos locales e
internacionales. Este equipo fue el encargado de analizar los errores cometidos en los
primeros intentos de transferir la tecnología VSBK más allá de su medio natural e
identificar los factores de éxito responsables de su crecimiento en China.
Basándose en los resultados del estudio, se formuló un proyecto para la transferencia de
la tecnología VSBK para diferentes regiones geográficas de la India. El primer horno
VSBK se creó en el centro de la India en Datia, en Madhya Pradesh. El horno se basó en
diseños chinos y se constituyó en asociación conjunta con un experimentado propietario
de un horno artesanal ladrillero. En un principio, un equipo de especialistas
experimentados chinos siempre en el lugar servicios de apoyo operacional. El apoyo
local y personal clave fueron proporcionados por Alternativas de Desarrollo para ayudar
en el proceso de construcción y operación del horno. Este horno piloto confirmó el ahorro
de energía potencial asociada con VSBK y demostró la viabilidad técnica de cocción de
ladrillos corto ciclo de uso de suelos indígenas y de los combustibles.
El rendimiento de los hornos se ha actualizado continuamente con la ayuda de los socios
locales y los consultores internacionales. En mayo de 2003, más de cuarenta hornos
comerciales estaban en funcionamiento en todo el país. (EELA, 2011)
AMERICA LATINA
Bolivia:
Implementación del Horno MK3, que comprende tres compartimentos: Precalentamiento,
Quema, Enfriado. Se han realizado 16 pruebas de quemas pero todavía se encuentra en
calidad de piloto. Este horno permite el transporte de gases calientes por esa razón hay
un adecuado espacio entre ladrillos. Actualmente la eficiencia es de 2.9 MJ/ Kg pero si
llega a rotar llegaría a 1.7 a 2 MJ/ Kg. El tiempo aproximado es de 24 a 36 horas la
quema. En cada compartimento pueden entrar 10,000 ladrillos, es decir en nueve quemas
se tienen 90,000 ladrillos. Este horno aún no ha sido validado al 100%.(EELA, 2011)
22
Ecuador:
Se han Identificados dos hornos más eficientes posibles a implementar: horno vertical a
leña y horno túnel. Se encuentra en proceso el planteamiento de mejora en hornos
tradicionales con aprovechamiento del calor para el secado de ladrillo. En los hornos
tradicionales se realizaron pruebas modificando la ubicación del ladrillo en el horno y la
leña, logrando una mayor distribución del calor que permita una cocción uniforme, esto
permitió una disminución de hasta el 30% de leña y del tiempo de quema. (EELA, 2011)
Perú:
El horno propuesto para Perú pretende mejorar la eficiencia energética de los actuales
hornos tradicionales de tiro natural, en donde se requiere de 8 a 9 m3 de combustible
sólido, sea aserrín o ramas de eucalipto para quemar 10,000 ladrillos tipo King Kong con
un costo promedio de 430 USD aproximadamente.
La etapa de construcción del horno mejorado ha sido concluida habiendo demoras por
las irregulares condiciones climáticas (lluvias intensas e intermitentes fuera de estación);
la etapa de validación se realizará durante el mes de julio. Las dimensiones externas del
horno mejorado son de 6 x 4 x 3.8 e internas de 3 x 5 x 3.4, con una capacidad de carga
de 7,000 a 10,000 ladrillos King Kong o 3,000 bloques, el horno es de tiro invertido; los
combustibles a ser utilizados pueden ser gaseosos, líquidos o sólidos; en Cusco se
utilizará aserrín y carbón mineral por ser combustibles de acceso en el mercado. El costo
del horno mejorado es de 5,400 USD, frente a los 1,800 USD que cuestan los
tradicionales, por lo tanto como estrategia se les demuestra que al ser más eficiente el
horno mejorado, la cantidad de combustible requerido se reducirá en más del 30%,
reduciendo así los costos por quema, pudiendo recuperar la inversión del horno entre 6 a
12 meses de acuerdo al número de quemas mensuales. (EELA, 2011)
Brasil
La estrategia es estudiar nuevos hornos para la región del Seridó. Se tiene un problema
ambiental en la zona dado que son 600 hornos a mejorar en su eficiencia energética. Se
está tratando el tema del ordenamiento de los ladrillos este permitió aumentar las piezas
de primera calidad que tiene un mejor precio de mercado. Se está promoviendo el mejor
uso de los ventiladores. Se están realizando estudios de calor y de secado para poder
23
producir durante la temporada de lluvias en la zona. La gasificación de biomasa es un
proceso costoso que probablemente no es factible para pequeñas empresas. (EELA,
2011)
México
Se siguen analizando alternativas de nuevos hornos como el semicontinuo con biomasa
como combustible, un horno intermitente, los hornos MK, hornos tradicionales mejorados
y una alternativa de horno de tiro invertido como el de Perú pero de dos cámaras. Se
pretende hacer un estudio de disponibilidad de combustibles para empelar de referencia
en la decisión del tipo de horno. Se están haciendo presentaciones a grupos de ladrilleros
para mostrarles diferentes alternativas y que una tendencia detectada es el interés en que
por su cuenta ir mejorando los hornos con paredes permanentes. Sobre la evaluación del
horno MK, se encuentra en una etapa de curado. (EELA, 2011)
Las autoridades estatales han logrado conseguir recursos y construir por su cuenta unos
hornos de este tipo en esta y otras comunidades. Los hornos que van a construir con
fondos del gobierno de Guanajuato son de dos cúpulas (MK2) y con capacidad de aprox.
5,000 ladrillos. (EELA, 2011)
4.2 Marco Geográfico
El Municipio de Nemocón se encuentra localizado en la provincia de la sabana centro del
Departamento de Cundinamarca y pertenece a la cuenca alta del río Bogotá El relieve
pertenece a la Sabana de Bogotá, en su mayoría plano con algunas inclinaciones
moderadas y se encuentran algunos accidentes orográficos así: Cuchilla del Santuario,
Cuchilla El Perico, Alto Monte Carmelo y Cerro verde. Se encuentran dos sectores
propensos a la erosión por fenómenos geográficos, climatológicos y atmosféricos,
incrementándose el grado de erosión por nuevos asentamientos dedicados a los chircales
en las veredas de Patio Bonito, Cerro Verde, Checua y Moguá. Nemocón tiene
determinantes geográficas y ambientales importantes que corresponden a su ubicación en
el norte de la Cordillera Andina, hace parte del altiplano Cundiboyacense. Su cabecera
municipal está localizada a los 5° 04’ 09” de latitud norte y 73° 52’ 48” de longitud oeste.
24
Limita por el norte con el Municipio de Tausa, oriente con el Municipio de Suesca, Sur con
los Municipios de Gachancipá y Zipaquirá y Occidente con el Municipio de Cogua, y los
ríos Neusa y Checua.1
Extensión total: 9.811,19 Has Km2 Extensión área urbana: 61.19 Has. Km2 Extensión área
rural: 9.750 Has. Km2 Altitud (metros sobre el nivel del mar): 2.585 Temperatura media:
12,8 °C. Centígrados Distancia de referencia: 65 kilómetros Aproximadamente del Distrito
Capital.
La zona de estudio se encuentra localizada en el departamento de Cundinamarca,
municipio de Nemocón, Vereda Patio Bonito. El municipio de Nemocón tiene 10.778
Habitantes (Gobernación de Cundinamarca) y a su vez, la vereda Patio Bonito cuenta con
2.394 habitantes, lo que hace la vereda más poblada del municipio (EELA, 2011).
Imagen 1. Localización Geográfica del Municipio de Nemocón
Fuentes: Google Maps, (Gobernación de Cundinamarca) Alcaldía Municipal de Nemocón, 2012 1
1 http://www.nemocon-cundinamarca.gov.co/informacion_general.shtml
25
Imagen 2. Satelital Vereda Patio Bonito- Municipio de Nemocón
Fuente: Google Earth, 2017
4.2.1 Información Meteorológica
Los datos meteorológicos se tomaron de la estación de Checua cód. 2120540 ubicada en
el municipio de Nemocón departamento de Cundinamarca; en las coordenadas N 05° 07
'01'' W 73° 51' 41,1''
Tabla 1. Posición Geográfica Nemocón
Código Estación Tipo Latitud Longitud Altura Municipio Cuenca
2120540 checua cp 05° 07 '01'' 73° 51' 41,1'' 2610 Nemocón R. Checua
Fuente: IDEAM, 2017
Precipitación
La precipitación en la Vereda Patio Bonito, es de tipo bimodal, debido a que entre los
meses de Abril y Julio, y de Agosto y Diciembre. La precipitación promedio anual es de 65
mm.
26
Temperatura
La temperatura promedio de la Vereda Patio Bonito es de 13,9 ºC; el clima, varía entre el
tipo B1 (ligeramente húmedo B) y tipo C1, Semiseco(método de Thornthwaite). Región
Templada: Fría a región templada subtropical. Provincia: Húmeda a subhúmeda.
Formación vegetal: Bosque húmedo a bosque seco.2
Adicionalmente la altitud de la zona (2700 msnm aprox.) influye de manera significativa en
la radiación, ya que a mayores altitudes el efecto de la radiación es más notable, debido a
que el número de capas atmosféricas que debe atravesar es menor.
Imagen 3. Rosa de Vientos
Fuente: IDEAM 2017
Con dicha información de los años 2012, 2013, y 2014, se graficó una rosa de los vientos.
Los valores medios mensuales de velocidad del viento fluctúan entre 0,5 y 3,6 m/s, y en
ninguna ocasión el viento tiene velocidades superiores a 8,8 m/s. En la mayoría de los
casos, en ésta zona el viento sopla entre 2,1 m/s y 3 .6 m/s., el viento sopla desde el 2 Plan de Ordenamiento Territorial del Municipio de Nemocón. TOMO 1. p. 73
ESTUDIANTE: ÁNGELA PATRICIA ARANGO ORDOÑEZ CÓDIGO 20162013002
27
Sureste hacia el Noroeste. Se evidencian ausencia de calmas por lo que se infiere que el
viento se encuentra estático.
Imagen 4. Rosa de los vientos Años 2012, 2013, y 2014
Fuente: Autores
Imagen 5. Distribución horaria de frecuencias de la velocidad del viento
Fuente: Autores
28
4.3 Conceptos Básicos
A continuación se presentan los conceptos básicos considerados para desarrollar la
investigación planteada.
4.3.1 Contaminación Atmosférica
Concepto de contaminación atmosférica es simple, ya que la contaminación atmosférica
es la presencia en la atmósfera de una cantidad de sustancia que implica molestias o
riesgos para la salud de los humanos y del resto de los seres vivos, también de bienes de
cualquier naturaleza e incluso puede llegar a atacar distintos tipos de materiales, reducir
la visibilidad y generar malos olores. Debido a su origen, no hay mucho que la ecología
pueda hacer en su contra
Los tipos de contaminantes que producen la contaminación atmosférica se pueden
clasificar como contaminantes primarios y secundarios. Los primarios son los emitidos
directamente a la atmósfera, como por ejemplo el dióxido de azufre, que daña tanto a la
vegetación como al organismo humano. Los contaminantes secundarios son los que se
originan mediante procesos químicos que se dan en la atmósfera que actúan sobre
contaminantes primarios o sobre especies no contaminantes, dando origen a ácido
sulfúrico, óxido de nitrógeno y ozono.3
Es frecuente encontrar informes en las grandes ciudades que muestran incumplimiento de
las normas de calidad del aire. La fuente principal de esta contaminación se da en el uso
amplio de combustibles fósiles (a veces de muy mala calidad), uso ineficiente de la
energía con los vehículos automotores, y la demanda creciente del transporte. Los
contaminantes del aire presentes en las grandes ciudades han demostrado ser un riesgo
mayor para enfermar y morir por enfermedades respiratorias y cardiovasculares. (López,
2007)
La evidencia de numerosos estudios en diferentes partes del mundo relacionan las altas
concentraciones de contaminantes del aire con efectos agudos y crónicos en la salud. El
exceso de mortalidad por causas cardiovasculares, respiratorias, cáncer de pulmón e
3http://www.ecologiahoy.com/contaminacion-atmosferica
29
infecciones respiratorias agudas en los niños ha sido asociado con la presencia de niveles
de contaminantes que exceden las normas de calidad del aire exterior. (Pope & Dockery
1995).
4.3.2 Gases De Efectos Invernadero
Son gases que se encuentran presentes en la atmósfera terrestre y que dan lugar al
fenómeno denominado efecto invernadero. Su concentración atmosférica es baja, pero
tienen una importancia fundamental en el aumento de la temperatura del aire próximo al
suelo, haciéndola permanecer en un rango de valores aptos para la existencia de vida en
el planeta.
Los gases de invernadero más importantes son: vapor de agua, dióxido de carbono (CO2)
metano (CH4), óxido nitroso (N2O)clorofluorcarbonos (CFC) y ozono (O3).4
En la tabla se enumeran los fenómenos naturales y actividades antropogénicas que dan
origen a estos gases, su concentración y tasa de crecimiento anual en la atmósfera.
Tabla 2.Fuentes Generadores de gases de efecto invernadero
Gas Fuente Concentración Actual (Ppm*)
Crecimiento Anual (%)
Vapor de Agua -Evaporación Variable -
Dióxido de Carbono
-Combustión de Carburantes Fósiles (Petróleo, Gas, Hulla) y Madera-Erupciones Volcánicas
353 0.5
Metano
-Descomposición Anaeróbica de Vegetales En Tierras Húmedas (Pantanos, Ciénagas, Arrozales) 1.7 0.9
-Combustión de Biomasa
-Venteo De Gas Natural
Óxido Nitroso
-Prácticas Agrícolas (Uso de Fertilizantes Nitrogenados) 0.31 0.8
-Combustión de Carburantes Fósiles
Clorofluocarbonos -Origen Sintético (Propelentes de Aerosoles, Refrigeración, Espumas )
0.00028 - 0.00048
4
Ozono Troposférico -Combustión de Carburantes Fósiles 0.02 - 0.04 0.5 – 2.0
Fuente: http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/GasesEfect.htm
30
4.3.3 Combustibles Fósiles
Se agrupan bajo esta denominación el carbón, el petróleo y el gas natural, productos que
por sus características químicas se emplean como combustibles. Se han formado
naturalmente a través de complejos procesos biogeoquímicos, desarrollados bajo
condiciones especiales durante millones de años. La materia prima a partir de la cual se
generaron incluye restos vegetales y antiguas comunidades planctonicas.
Constituyen un recurso natural no renovable.
El carbón o carbón de piedra se formó a partir de material vegetal. Muchas veces
se pueden distinguir vetas de madera o improntas de hojas que permiten
reconocer su origen.
El petróleo se formó principalmente del plancton. Frecuentemente con el petróleo
se encuentra gas natural, originado durante el mismo proceso en que se generó el
primero.
Ambos tipos de combustibles se encuentran acompañados de azufre y/o derivados
azufrados, ya que se formaron en condiciones anaeróbicas.
El descubrimiento y el empleo de este tipo de combustibles produjo un cambio
revolucionario en las tecnologías de producción aplicadas por el hombre. Comenzaron a
emplearse a partir de la Revolución Industrial y su uso se ha incrementado
sensiblemente.5
4.3.4 Contaminantes
Son fenómenos físicos, o sustancias, o elementos en estado sólido, líquido o gaseoso,
causantes de efectos adversos en el medio ambiente, los recursos naturales renovables y
la salud humana que, solos, o en combinación, o como productos de reacción, se emiten
al aire como resultado de actividades humanas, de causas naturales, o de una
combinación de éstas. (Ministerio del Medio Ambiente, 1995).
5 http://www.cricyt.edu.ar/enciclopedia/terminos/CombusFos.htm
31
4.3.5 Emisión
Es la descarga de una sustancia o elemento al aire, en estado sólido, líquido o gaseoso, o
en alguna combinación de éstos, proveniente de una fuente fija o móvil. (Ministerio del
Medio Ambiente, 1995).
4.3.6 Material Particulado
Definición: Cualquier material sólido o líquido dividido finamente, diferente al agua no combinada,
según medición por los métodos federales de referencia (Ministerio de ambiente, 2010)
Fuentes: Hornos, trituradoras, molinos, afiladores, estufas, calcinadores, calderas, incineradores,
cintas transportadoras, acabados textiles, mezcladores y tolvas, cubilotes, equipo
procesador, cabinas de aspersión, digestores, incendios forestales.
Efectos: Efectos en la respiración y el sistema respiratorio, agravamiento de afecciones
respiratorias y cardiovasculares ya existentes, daños en el tejido pulmonar,
carcinogénesis y mortalidad prematura.
Fuente: (Ministerio de ambiente, 2010)
4.3.7 Dióxido De Nitrógeno
Definición: Se identifican siete óxidos de nitrógeno: NO, NO2, N2O, N2O3, N2O4, N2O5. A Nivel de
contaminación del aire se refiere a NO y NO2 (Gases incoloros). (Ibíd)
Fuentes:
Producidos al quemar combustible a temperaturas muy altas a partir del nitrógeno del
aire. También son producidos a partir de nitrógeno del carbón y los aceites pesados:
grandes generadores de energía eléctrica, grandes calderas industriales, motores de
combustión interna, plantas de ácido nítrico.
Efectos:
Visibilidad reducida, irritación de la nariz y los ojos, edema pulmonar, bronquitis y
neumonía; reaccionan con los COVs bajo la influencia de la luz para formar Ozono.
NOx). Los óxidos de Nitrógeno son importantes contribuyentes potenciales de
fenómenos nocivos como la lluvia ácida y la eutrofización en las zonas costeras
Fuente: (Ministerio de ambiente, 2010)
32
4.3.8 Dióxido De Azufre
Definición: Acre, corrosivo, gases tóxicos cuando se quema combustible que contiene azufre. (Ibíd)
Fuentes: Artículos eléctricos, calderas industriales, fundiciones de cobre, refinerías de petróleo,
fuentes de automóviles, calentadores residenciales y comerciales.
Efectos: Dificultad para respirar cuando se disuelven en la nariz y en las vías superiores; tos
crónica y secreción en las mucosas. Contribuye a la lluvia ácida y a fenómenos de
visibilidad disminuida (de acuerdo a su concentración).
Fuente: (Ministerio de ambiente, 2010)
4.3.9 Monóxido De Carbono
Definición Gas Incoloro, inodoro, venenoso, más ligero que el aire, producido por la combustión
incompleta del carbón de los combustibles. (Ibíd)
Fuentes:
Fuentes estacionarias y móviles que queman combustibles (motores de combustión
interna, principalmente motores a gasolina). Es producido en cantidades mucho
menores en fuentes domésticas, gases volcánicos, gases emanados de los pantanos,
minas de carbón, las tormentas eléctricas, la fotodisociación del CO2 en la atmósfera
superior, incendios, metabolismo de plantas y animales acuáticos y terrestres,
Incendios forestales entre otras.
Efectos: Pueden ser mortales en corto tiempo en áreas cerradas; reacciona con la hemoglobina
de la sangre, evitando la transferencia de oxígeno.
Fuente: (Ministerio de ambiente, 2010)
4.3.10 Compuestos Organicos Volatiles
Definición Sustancias a base de Carbono, presentes en la atmósfera, cuya presión de vapor es
superior a 0.14 mmm Hg a 25°C.
Fuentes: Se encuentran presentes en bajas concentraciones en las corrientes de salidas de los
gases de las emisiones de los procesos industriales. Refinación, almacenamiento y
distribución de productos petrolíferos. Tráfico rodado (Fuentes móviles). Evaporación
de Disolventes Orgánicos.
Efectos: Efectos cancerígenos, Alta toxicidad.
Fuente: (Ministerio de ambiente, 2010)
33
4.3.11 Fuente Fija Puntual
Es la fuente fija que emite contaminantes al aire por ductos o chimeneas. (Ministerio del
Medio Ambiente, 1995)
4.3.12 Carbón Negro
es un aerosol o material particulado, que se produce en la combustión incompleta e
ineficiente de combustibles fósiles, biocombustibles y biomasa.1 Según lo señala el Prof.
Mario Molina, es un término operacional empleado muchas veces como sinónimo del
hollín (soot) que se forma en la combustión a flama o en motores de combustión interna. 2
Las emisiones particuladas de los procesos de combustión se conocen en general como
material particulado, y se agrupan según su tamaño sea inferior a 10 micrómetros o a 2.5
micrómetros en PM10 y PM 2.5 respectivamente (Ambiente, 2009)
4.4 MARCO TECNICO
A continuación se realiza una descripción de los tipos de Hornos empleados para cocción
de ladrillo.
4.4.1 Hornos Pampa
Los hornos Pampa se constituyen en cuartos rectangulares descubiertos en la parte
superior con puertas de salida y entrada a través de las cuales se extraen e introducen los
materiales antes u después de la cocción; además poseen unas bóvedas en la parte
inferior formadas por material a quemar, por los cuales se introduce el combustible para la
cocción.
Son hornos de rápida cocción (aproximadamente 7 días), alta producción y alta
contaminación. El endague del horno debe comenzarse con unos ladrillos de canto, ya
cocidos de modo que cubra un cuadrado de 10 a 15 metros de largo.
La principal desventaja de este horno es que necesita que el combustible genere mucha
llama para que ardiendo con la máxima rapidez, pueda llegar a penetrar hacia arriba y
cocer los ladrillos de la parte superior. (CAEM , 2011).
34
4.4.2 Hornos Baul
Tiene igual diseño que el horno Pampa, pero dispone de una bóveda y evacúa los gases
de combustión por tiro natural, mediante una chimenea situada al lado del horno. En este
horno se reduce significativamente la emisión de humos y material particulado (CAEM ,
2011).
4.4.3 Horno de Fuego Dormido
Es un horno artesanal, construido en forma circular, generando una especie de bóveda
circular abierta, conocido también como horno cilíndrico. Posee una puerta lateral por
donde se carga el material. Estos hornos se cargan con una capa de carbón,
posteriormente una de ladrillos y consecutivamente una de carbón y otra de ladrillos,
hasta que se alcanza el tope del horno. Una vez se ha terminado el endague se prende el
horno. La cocción dura aproximadamente entre 20 y 40 días. La producción en estos
hornos varía según el tamaño del mismo al igual que el consumo de combustible (carbón).
Estos hornos son de baja producción y elevada contaminación, debido a una quema no
homogénea y la combustión incompleta, el material producido es de baja calidad, pues
algunos ladrillos quedan requemados, mientras otros quedan crudos. (Ltda., 2011).
En cuanto al abastecimiento de agua, se aprovecha el agua lluvia que se utiliza para
hacer la mezcla de arcilla, por medio de excavaciones que actúan como reservorios. De
otra parte, se origina también “chamota”, el cual es un residuo sólido, derivado de los
problemas de calidad en el ladrillo, tejas y demás productos; éste residuo en muchos
casos se vende, y cuando las cantidades son bajas, se dispone como relleno de terrenos.
(Vargas, 2008)
35
Tabla 3. Proceso de Elaboración de Ladrillo – Horno Fuego Dormido
PROCESOS DESCRIPCION
EXPLOTACIÓN Y EXTRACCIÓN
El sistema de explotación hace referencia a los procesos empleados en la extracción de la arcilla, existen diferentes equipos y diversos tipos de maquinaria para llevar a cabo el proceso, dependiendo la clasificación de las industrias ladrilleras según su nivel tecnológico y capacidad de producción.
6 Por lo
general se realiza con pala y carretilla en la vereda patio bonito.
Fotografía 1 Panorámica de la Explotación de un CHIRCAL
Fuente: Autores
MADURACIÓN Y PREPARACIÓN
La arcilla después de ser extraída de la mina es dejada al aire libre para favorecer la desintegración de la misma. Este efecto se logra por la presencia de los cristales de agua que se forman durante las heladas, lo cual aumenta el volumen de la masa y retorna a su volumen inicial resquebrajándose en unidades más pequeñas por la ausencia del agua evaporada. Luego se mezcla con arena, dejándose en reposos en un proceso de envejecimiento que favorece la elaboración de los bloques y ladrillos.
La extracción y transporte de arcilla, generalmente se lleva a cabo con el mismo buldózer o cargador, utilizando solamente un vehículo que produce emisiones fugitivas por su movimiento. Adicionalmente el almacenamiento de la arcilla se constituye en una fuente de emisión de partículas suspendidas.
7
6 CINSET. Oportunidades de producción más limpia en la industria ladrillera, Op.Cit; p.18-19
7 CINSET. Oportunidades de producción más limpia en la industria ladrillera, Op.Cit; p.22
36
PROCESOS DESCRIPCION
MOLDEO Y EXTRUSIÓN
Para los chircales, el moldeo se hace manualmente por medio de una banda artesanal, que funciona debido a un motor de automóvil, acoplado en el chasis del mismo. Éste proceso es muy rudimentario, y las eficiencias son bajas y el tiempo de moldeo es mayor.
8
Fotografía 2: Panorámica de la Explotación de un CHIRCAL
Fuente: Estudio de aplicación del modelo Iscaermod
SECADO
Se realiza por medio de ventilación no forzada, es decir al aire libre
9.Duración de 15 a 20 días.
Fotografía 3: Zona de Secado de un CHIRCAL
Fuente: Autores
8 CINSET. Oportunidades de producción más limpia en la industria ladrillera, Op.Cit; p.18-19
9 CINSET. Oportunidades de producción más limpia en la industria ladrillera, Op.Cit; p.22.
37
PROCESOS DESCRIPCION
HORNEO O COCCIÓN
Corresponde al proceso de quema de los ladrillos en hornos. Las arcillas mezcladas con arena que son sometidas a cocción pasan durante éste proceso por complejas reacciones regidas por su composición química y mineralógica. El agua absorbida se pierde entre los 120oC, entre 200 y 300 oC el agua está combinada, la arcilla se descompone entre 600 y 700oC, y finalmente entre 800 y 1000 oC ocurre la cristalización de nuevos compuestos.
En la cocción se completan las reacciones químicas, los ladrillos sufren una ligera contracción y adquieren una estructura característica que da fuerza al ladrillo terminado. La temperatura de cocción oscila 1000 oC y 1100 oC.
10
Horno artesanal, construido en forma circular generando una bóveda, El material se carga por puerta lateral alternando capas de carbón y ladrillo, la cocción dura un poco más de 30 días. (VARGAS, 2008)
Fotografía 4. Zona de Secado de un CHIRCAL
Fuente: Autores
ENFRIAMIENTO
Es el tiempo en que permanece el Horno cargado pero si fuego el enfriamiento requiere de 15 a 20 días
DESCARGUE
Proceso conocido como deshonar y tiene una duración de 8 días
Fuente: (CAEM , 2011)
10
CINSET. Oportunidades de producción más limpia en la industria ladrillera, Op.Cit; p.27.
38
Figura 1. Diagrama del Procesos Elaboración de Ladrillo
Fuente: (PNUD - DAMA - INGEOMINAS, 1996)
4.4.4 Horno Colmena
También conocidos como hornos redondos de Llama Invertida, son hornos cerrados,
intermitentes en donde a diferencia de los Pampa se puede regular mejor el tiro, el cual
puede ser natural o forzado. La alimentación del material seco se realiza por una puerta
lateral.
El suministro del combustible puede realizarse manualmente mediante parrillas colocadas
en la pared del horno o automáticamente mediante stoker. Están construidos en forma de
cámaras circulares con paredes y techo en bóveda de ladrillo; poseen hogares laterales
distribuidos uniformemente donde se quema el combustible.
Una ventaja de estos hornos es que el combustible y sus residuos no están en contacto
inmediato con el producto debido a la pared separadora y conductora de gases del hogar.
La bondad de esta ventaja radica en que la coloración de los productos presenta
39
tonalidades rojizas muy homogéneas y no se presentan productos tiznados por efectos
del humo ni de las cenizas.
Los gases de combustión ascienden entre la pared del horno y la pared frontal del hogar,
llegando hasta la bóveda (parte superior del horno) y luego son obligados a salir por la
parte inferior del horno atravesando la carga de arriba hacia abajo (debido a esto son
llamados hornos de Llama Invertida) abandonando el horno por el conducto de abducción
de gases que se encuentra en el centro del suelo del horno y conduce los gases hacia la
chimenea. (CAEM , 2011)
4.4.5 Hornos Vagón
Consiste en 1 ó 2 cámaras rectangulares con techo plano o curvo, en las cuales se
introducen un vagón cargado con las piezas a quemar. La alimentación es lateral y el tiro
se realiza por el lado opuesto a la zona de quema, interiormente tiene un revestimiento
de ladrillo refractario en la bovedilla de quema y semi-refractario en las paredes internas
del horno.
En el techo tiene un recubrimiento de fibra refractaria. El tiempo promedio de quema es
de 36 horas y la capacidad del vagón es de 19.600 unidades por quema. La carga se
monta sobre un gran vagón del tamaño del horno. (CAEM , 2011)
4.4.6 Horno Hoffman
Consiste en 2 galerías paralelas, formadas por compartimientos contiguos, en cuyos
extremos se unen por un pasafuegos. Son hornos continuos de alta producción, donde no
se puede producir materiales vitrificados. En estos hornos el fuego se mueve a través del
horno en dirección opuesta a las manecillas del reloj, este sistema permite obtener una
alta eficiencia térmica y de producción, ya que el calor obtenido en la cámara de
combustión se utiliza en el precalentamiento de las cámaras precedentes
Aproximadamente una semana es el tiempo que toma realizar un ciclo completo de
quema (el fuego llega al punto de donde partió).
40
Cada galería está formada por varias cámaras, cada una de ella con su respectiva puerta,
para el cargue y descargue del horno y un canal de salida que va al colector principal que
conduce a la chimenea, cada cámara comunica con el colector, por un conducto de humos,
los cuales se cierran herméticamente con válvulas. Para mantener la circulación horizontal
de los gases a través de las cámaras, es preciso que la carga deje libre 1/3 de la sección
transversal.
La alimentación del combustible se realiza en la parte superior del horno, mediante
alimentación manual o con la ayuda de carbojet (alimentación neumática), la cual debe
realizarse en forma dispersa, evitando chorros que provoquen combustión incompleta.
(CAEM , 2011)
41
4.4.7 Hornos Intermitentes
Son hornos de cámaras individuales o en batería, en los que los productos, la instalación
de la cocción y la de enfriamiento quedan en posición fija durante la totalidad del ciclo. El
esquema de este ciclo es:
1. Entrada de los productos
2. Precalentamiento
3. Cocción de los productos
4. Enfriamiento de los productos
5. Salida de los productos
Los tiempos de cada una de estas operaciones no son idénticos y difieren
considerablemente según el producto a cocer y la naturaleza del proceso (Ltda., 2011)
4.4.8 Hornos Semi-Continuos
Se entiende con esta denominación un horno semejante al continuo en cuanto a la carga
del producto, sobre vagones y el recorrido de éstos en galería (túnel), pero que se
diferencian del continuo porque todos los vagones cargados en 1 turno o 2 turnos de
trabajo deben ser introducidos completamente en la galería, sin almacenamiento de
reserva. Por lo tanto, el ritmo de avance de los vagones dentro del horno es igual al del
cargue de vagones y durante las horas de descanso del personal, el funcionamiento de
los hornos semi-continuos es similar al de un horno intermitente, con la diferencia
importante de que la evacuación del aire ocurre siempre por el extremo de entrada de los
vagones. Como funcionamiento, los hornos semi-continuos se aproximan tanto más a los
hornos continuos cuanto más tiempo duran los turnos de trabajo y el ciclo de cocción; son
tanto más semejantes a los hornos intermitentes en el caso inverso. Los hornos semi-
continuos son en ocasiones, agrupaciones de hornos intermitentes tendientes hacia una
operación continua. Adicionalmente, se encuentran modelos como los tipos Vagón y
Rápido Intermitente, de funcionamiento similar y forma rectangular. (CAEM , 2011).
42
Tabla 4. Proceso de Elaboración de Ladrillo – Horno Cámara semicontinua
PROCESOS DESCRIPCION
Fotografía 5 PROCESO DE QUEMA
Alimentación de Combustible – Etapa de Precalentamiento
Consiste en una serie de cámaras individuales conectadas entre sí, que comparten el mismo cañón de chimenea. Su funcionamiento es sencillo y se describe a continuación:
1. Encendido y precalentamiento del
horno: Inicia en la primera cámara con la etapa de caldeo realizado sobre las hornillas laterales, haciendo pasar el calor residual de los gases de combustión a las siguientes cámaras para precalentar y completar el secado de los productos cargados.
Fotografía 6 .COCCIÓN
Dosificación Combustible – Temperatura en Etapa de
Cocción
Cuando la primera cámara ha alcanzado la temperatura de cocción de 950 a 1.050 °C, la segunda cámara estará entre los 300 a 400°C, para cuando esto suceda se inicia la combustión en la segunda cámara y la tercera cámara aprovechará el calor residual de la segunda cámara; y así sucesivamente hasta completar la serie. Por otra parte cada cámara tiene su compuerta para la combustión. Durante este proceso, la dosificación de combustible se realiza sobre la parte superior del horno mediante un equipo dosificador, que inyecta el combustible mediante las mangueras de alimentación.
En cuanto al tiempo de cocción este varía en cada cámara de acuerdo a la masa cargada, capacidad calorífica del carbón y frecuencia de dosificación. Generalmente en las primeras cámaras el tiempo varía entre 7 a 8 horas con un consumo de 3.6 MJ/ton-cerámica y en la últimas cámaras de 5 a 6 horas con 3.4 MJ/Ton-cerámica.
43
Fotografía 7. ENFRIAMIENTO
Etapa de Enfriamiento – Ventilador de Enfriamiento
Este proceso puede tardar entre 6 a 12 horas por cámara, con apoyo de ventiladores de enfriamiento, hasta alcanzar una temperatura cercana al ambiente. Generalmente cuando la temperatura de cocción se encuentre en las últimas cámaras, en las primeras se realiza la descarga y endague del horno, posterior al enfriamiento
Fuente: CAEM 2011
Tabla 5. Características del Horno Fuego Dormido
PARAMETROS CARACTERISTICAS
Características Físicas Fotografía 8 . Panorámica Horno Artesanal
Fuente: Autores
Es un horno artesanal construido en forma circular, generando una especie de Bóveda circular Abierta, Posee una puerta lateral donde se carga el material.
Tipo de Combustible Carbón, Coque y Leña
Productos Ladrillo, teja, Tolete
Capacidad del Horno 35.000 ladrillos
Producción 125 TON Arcilla/ mes
Generación de Empleo 36 Jornales al Destajo
Perdida por Producción 5%
Cantidades de los subproductos o materia primas recicladoras o reutilizados por unidad de producción 2% Generalmente no recicladas
Fuente: Autores
44
4.5 MARCO NORMATIVO
En la siguiente sección se presenta el marco normativo ambiental vigente en cuanto a
calidad del aire y emisiones atmosféricas por fuentes fijas.
4.5.1 Resolución 610 de 2010
La norma de calidad del aire para todo el territorio nacional se rige por la Resolución 610
de 2010 emitida por el Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. A
continuación se relacionan los parámetros de interés vs el límite máximo permisible
Tabla 6. Niveles máximos permisibles para contaminantes criterio
PARÁMETRO UNIDAD NORMA
Material Particulado PM 10
Promedio Aritmético Anual µg/m3 50
Concentración Máxima En 24 Horas µg/m3 100
Dióxido de Azufre SO2
Promedio Aritmético Anual µg/m3 80
Concentración Máxima En 24 Horas µg/m3 250
Dióxido de Nitrógeno NO2
Promedio Aritmético Anual µg/m3 100
Concentración Máxima En 24 Horas µg/m3 150
Monóxido de Carbono
Promedio Aritmético 8 Horas µg/m3 10.000
Concentración Máxima En 1 Horas µg/m3 40.000
Partículas Menores de 2.5 Micras PM2,5
Promedio Aritmético Anual µg/m3 25
Concentración Máxima En 24 Horas µg/m3 50
Fuente: (Ministerio de ambiente, 2010)
45
Tabla 7.Niveles Máximos Permisibles para Contaminantes No Convencionales con Efectos Carcinogénicos y Umbrales para las Principales Sustancias Generadoras de Olores
Ofensivos.
PARÁMETRO UNIDAD NORMA
Benceno
Promedio Aritmético Anual µg/m3 5
Plomo y sus compuestos
Promedio Aritmético Anual µg/m3 0.5
Concentración Máxima En 24 Horas µg/m3 1.5
Tolueno
Concentración Máxima En 30 Minutos µg/m3 260
Concentración Máxima En 1 Semana µg/m3 1000
Mercurio inorgánico (vapores)
Promedio Aritmético Anual µg/m3 1
Vanadio
Concentración Máxima En 24 Horas µg/m3 1
Cadmio
Promedio Aritmético Anual µg/m3 5 x 10
3
Fuente: (Ministerio de ambiente, 2010)
4.5.2 Resolución 909 de 2008
La presente resolución establece las normas y los estándares de emisión admisibles de
contaminantes al aire para fuentes fijas, adopta los procedimientos de medición de
emisiones para fuentes fijas y reglamenta los convenios de reconversión a tecnología
limpia.
Tabla 8.Estándares de emisión admisibles para actividades industriales
Contaminante Flujo del
contaminante (kg/h)
Estándares de emisión admisibles de contaminantes (mg/m
3)
Actividades industriales existentes
Actividades industriales nuevas
Material Particulado (MP) ≤ 0,5 250 150
> 0,5 150 50
Dióxido de Azufre (SO2) TODOS 550 500
Óxidos de Nitrógeno (NOx) TODOS 550 500
Compuestos de Fluor Inorgánico (HF) TODOS 8
Compuestos de Cloro Inorgánico (HCl) TODOS 40
46
Contaminante Flujo del
contaminante (kg/h)
Estándares de emisión admisibles de contaminantes (mg/m
3)
Actividades industriales existentes
Actividades industriales nuevas
Hidrocarburos Totales (HCT) TODOS 50
Dioxinas y Furanos TODOS 0,5*
Neblina Ácida o Trióxido de Azufre expresados
como HSO
TODOS 150
Plomo (Pb) TODOS 1
Cadmio (Cd) y sus compuestos TODOS 1
Cobre (Cu) y sus compuestos TODOS 8
* Las Dioxinas y Furanos se expresan en las siguientes unidades: (ng-EQT / m3), EQT: Equivalencia de Toxicidad.
Fuente (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2008)
Tabla 9.Estándares de emisión admisibles para equipos de combustión externa existentes a condiciones de referencia (25 ºC, 760 mm Hg) con oxígeno de referencia del 11%.
Combustible Estándares de emisión admisibles (mg/m
3)
MP SO2 NO2
Sólido 200 500 350
Líquido 200 500 350
Gaseoso NO APLICA NO APLICA 350
Fuente (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2008)
Tabla 10. Estándares de emisión admisibles para equipos de combustión externa nuevos, a condiciones de referencia (25 ºC, 760 mm Hg) con oxígeno de referencia del 11%
Combustible Estándares de emisión admisibles (mg/m
3)
MP SO2 NOx
Sólido 50 500 350
Líquido 50 500 350
Gaseoso NO APLICA NO APLICA 350
Fuente (Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, 2008)
4.5.3 Oms Guías De Calidad Del Aire Actualización Mundial 2005
Las Guías de Calidad del Aire de la OMS (GCA) tienen por objeto ofrecer asesoría en la
reducción de los impactos sobre la salud provenientes de la contaminación del aire, sobre
47
la base de la evaluación, hecha por expertos, de la evidencia científica actual.
(Organizacion Mundial de la salud, 2005).
Tabla 11.Valores actualizados de las guías de calidad del aire de la OMS
Fuente: (Organizacion Mundial de la salud, 2005)
4.5.4 Ley General Ambiental de Colombia 099 de 1993
Artículo 5: Son algunas funciones generales del Ministerio de Medio Ambiente referentes
al recurso aire:
Regular las condiciones generales del saneamiento del medio ambiente. 10.
Determinar normas ambientales mínimas y regulaciones de carácter general sobre
el medio ambiente
Dictar regulaciones de carácter general tendientes a controlar y reducir las
contaminaciones geosféricas hídrica y de paisaje, sonora y atmosférica.
Definir y regular los instrumentos administrativos y mecanismos necesarios para la
prevención y control de los factores de deterioro ambiental y determinar criterios
de evaluación.
Establecer límites máximos permisibles de emisión descarga y transporte o
depósito de substancias, productos y compuestos o cualquier otra cosa que pueda
afectar el medio ambiente.
48
Las Corporaciones Autónomas Regionales, y las Autoridades a que se refieren
los artículos 66 de la Ley 99 de 1993 y 13 de la Ley 768 de 2002, les compete en
el área de su jurisdicción ejercer las funciones de evaluación, control y
seguimiento ambiental del uso del aire y los demás recursos naturales, las cuales
comprenderán la emisión o incorporación de residuos líquidos, sólidos y gaseosos
al aire, así como las emisiones que puedan causar daño o poner en peligro los
recursos naturales renovables.
49
5. METODOLOGIA
La hipótesis del problema de investigación es que las concentraciones de los
contaminantes atmosféricos PST, PM-10 y PM-2.5 en la vereda de Patio Bonito municipio
de Nemocón, disminuirán considerablemente por la conversión de hornos tradicional
artesanales a fuego dormido a hornos de cámara semicontinua.
Para comprobarla se hace uso de la metodología aplicada para estudios descriptivos: Muy
frecuentemente el propósito del investigador es describir situaciones y eventos. Esto es,
decir cómo es y se manifiesta denominando fenómeno. Los estudios descriptivos buscan
especificar las propiedades importantes de personas, grupos, comunidades o cualquier
otro fenómeno que sea sometido a análisis (Dankhe, 1986).
De igual manera se tuvo en cuenta los estudios correlaciónales, ya que estos pretenden
responder a preguntas de investigación; además de tener como propósito medir el grado
de relación que existe entre dos o más conceptos o variables. La utilidad y el propósito
principal de los estudios correlaciónales son saber cómo se pueden comportar un
concepto o variable conociendo el comportamiento de una u otras variables relacionadas.
La variable dependiente no se manipula, sino que se mide para ver el efecto que la
manipulación de la variable independiente tiene en ella.
La variable independiente es la variable que se varía o manipula por el investigador. Esta
es la respuesta de la causa.
Para el estudio, las variables que se tiene en cuenta para la ejecución del proyecto fueron:
Concentraciones de PST, PM-10 y PM-2.5
Impactos en el ambiente y la salud humana
Costos de implementación de la reconversión de hornos artesanales
Eficiencia de la mejora Tecnológica
Programas e incentivos para su implementación
50
El tipo de Investigación utilizado en el desarrollo de este proyecto fue la combinación del
estudio descriptivo y de correlación. El primero debido a que tiene como propósito
describir situaciones y eventos, que para este caso se describirá el procedimiento
utilizado en este caso el horno tradicional empleado para la cocción de ladrillo. Adicional
a esta metodología se recurrirá al estudio correlacionar que pretende responder a
preguntas de investigación; además tiene como propósito determinar la disminución de
las concentraciones de material particulado PST, PM-10 y PM-2.5 con el proceso de
reconversión; la utilidad y el propósito principal de los estudios correlaciónales son saber
cómo se pueden comportar un concepto o variable conociendo el comportamiento de una
u otras variables relacionadas.
Las etapas que se desarrollaron en la realización del presente proyecto de investigación
se presentan a continuación en la siguiente tabla.
Tabla 12 .Etapas en el desarrollo del proyecto de investigación.
Fases Actividades
Recopilación de Información
Información Secundaria - Recolección de información suministrada por CAEM, CAR y
Empresarios de la ladrilleros
Información Primaria Trabajo de campo
Observación de la operación de Hornos tradicional
Procesamiento de la información
Evaluar la información recopilada
Análisis e interpretación
Realización de gráficas, tablas que permitan, interpretar y llegar a unos resultados confiables
de nuestro proyecto de investigación
Resultados Elaboración del documento final
Fuente: Autores
5.1 Contaminantes Atmosféricos Generados Durante la Fabricación de
Ladrillos
Hipótesis: conocer las concentraciones de los contaminantes criterios Partículas
Suspendidas Totales PST, Material Particulado PM-10 y Material Particulado PM-2.5 en
las emisiones generadas por los hornos reconvertidos de fuego dormido a cámara
51
semicontinua, permite evaluar su comportamiento e impactos ambientales y en la slud
humana
Para cuantificar las concentraciones de los contaminantes PST, PM-10 y PM-2.5 se
realizo monitoreo de fuentes fijas de acuerdo a la metodología establecida en la
Resolución 909 de 2008 la cual establece las normas y estándares de emisión admisibles
de contaminantes a la atmosfera por fuentes fijas:
Tabla 13. Métodos de Muestreo
Método Descripción N° de Corridas
5 - 8 Determinación de las emisiones de material
particulado en fuentes fijas
3 (Una corrida equivale a cuatro balones con toma de
15 min. Cada balón corresponde a 2000 ml.
Fuente: (Ministerio de Ambiente, Resolución 909 de 2008, 2008)
Se empleo equipo de monitoreo isocinético para fuentes fijas, en las instalaciones de la
Ladrillera La Fé ubicada en la vereda Patio Bonito, analizándose los parámetros Material
Particulado (MP), Dióxido de Azufre (SO2), Óxidos de Nitrógeno (NOx) y Cloruro de
Hidrógeno (HCl). Su actividad productiva principal es la fabricación de adoquines y
bloques.
Se realizó un monitoreo preliminar con el objetivo de determinar el diámetro de la boquilla
a emplear, determinar si se presentaba flujo laminar, numero de mediciones, y altura del
niple de medición.
De acuerdo a lo establecido en los Métodos 5 y 8 de la EPA, adoptados por el IDEAM, el
horno se encontraba a una capacidad operativa del 90%. Previo al inicio del muestreo se
realizo la verificación del flujo laminar y ausencia de flujo ciclónico, así como prueba de
fugas en orificios críticos.
Se realizaron tres corridas, cada una de 15 minutos de duración, ubicando la sonda para
la toma de la muestra de manera horizontal de tal manera que se garantice el flujo laminar
en la zona transversal de la chimenea para la representatividad del muestreo. El equipo
isocinetico se acoplo mediante un riel anclado a la argolla de la chimenea ubicado un
metro por encima del niple de medición.
Por cada corrida se llenan cuatro balones aforados, en su orden cada uno contiene:
52
Balón 1: 100 ml Solución Absorbente SOx
Balón 2: 100 ml Solución Absorbente SOx
Balón 3: Vacio aforado a 2000 ml para la condensación del gas muestreado
Balón 4: 200 g de Silica gel para la absorción de humedad
Este proceso se repitió tres veces, durante tres horas, para un volumen total de muestreo
de 0,6 m3.
Una vez finalizada cada corrida, se realizo el aforo del volumen de los balones 1 y 2, y el
pesaje de la silica gel para determinar la humedad del gas.
16 horas después se recupera la muestra en el balón vacio para su análisis en laboratorio.
Con los datos recopilados en campo, como la presión del gas, temperatura del gas,
temperatura del medidor, caja fría, caja caliente y volumen de succión, se procedió a
realizar el cálculo de las concentraciones de material particulado Material Particulado
(MP), Dióxido de Azufre (SO2), Óxidos de Nitrógeno (NOx) y Cloruro de Hidrógeno (HCl).
Similar proceso se realizo en un horno tradicional a fuego dormido; sin embargo, no fue
posible aplicar la metodología del IDEAM, puesto que estos hornos, no cuentan con ducto
de escape o chimenea; por tal razón para la determinación de Material Particulado PM-
2.5, Carbono Orgánico, Monóxido de carbono y Dióxidos de Azufre SO2 se realizaron
mediciones directas en el ambiente por periodos de una hora cada 15 minutos, mediante
un Kit muestreo RATNOOZE2. Estas mediciones se efectuaron en una ladrillera sin razón
social, la cual no fue suministrada para efectos de confidencialidad del propietario.
5.2 Relación Enfermedades Respiratorias Agudas Vs Emisiones
Atmosféricas
Hipótesis: las emisiones atmosféricas generadas durante la fabricación de ladrillos causan
enfermedades respiratorias en los pobladores y trabajadores de la Vereda Patio Bonito.
Para identificar la relación de las emisiones atmosféricas por la fabricación de ladrillos en
la salud de los habitantes de la vereda Patio Bonito del municipio de Nemocón, se
53
elaboraron encuestas con el objetivo principal de identificar si presentaban afectación de
su salud. La mayoría de las preguntas fueron abiertas.
Para identificar el impacto de las emisiones atmosféricas en la salud, se hicieron las
siguientes preguntas:
¿Cuál es el principal motivo de consulta?
¿Cuál ha sido el diagnostico medico o causa de la enfermedad?
¿Cuál es su actividad económica?
La actividad económica identifica si está vinculado con la fabricación de ladrillos; y los
motivos de consulta y el diagnostico medico señalan si padece enfermedades
respiratorias o asociadas, que se puedan relacionar con las emisiones atmosféricas.
También se pregunto a los encuestados si fumaban, de esta manera el sesgo de la
relación de enfermedades respiratorias asociado con las emisiones atmosféricas
disminuye.
Para dividir la población por rangos etarios, se pregunto la edad del encuestado, si tenían
hijos o no; de ser positiva la respuesta, indicar el número de hijos. De esta manera se
identifican la población vulnerable: Niños y Adultos Mayores.
Se realizaron 50 encuestas; 25 hombres y 25 mujeres en Vereda Patio Bonito, en la zona
de chircales, el sector es conocido como La Ruidosa. Se aplicaron a transeúntes en
general, de esta manera se garantiza la homogeneidad de los resultados, puesto que es
posible identificar personas afectadas indirectamente, habitantes del centro poblado, y no
únicamente personas ligadas directamente con la fabricación de ladrillos. Las encuestas
se ejecutaron un único día, el 19 de mayo del año en curso.
Una vez diligenciados los formatos de encuesta, se procedió al tratamiento y análisis de
los resultados
54
Fotografía 9 . Aplicación Encuestas Vereda Patio Bonito
Fuente: Autores.
Imagen 6. Encuesta Aplicada
Fuente: Autores.
55
5.3 Propuesta Tecnológica Reconversión de Hornos Fuego Dormido a
Cámara Semicontinua
Hipótesis: la reconversión de hornos fuego dormido a cámara semicontinua disminuye las
concentraciones de contaminantes en las emisiones atmosféricas generadas durante la
fabricación de ladrillos.
Con base en información secundaria recopilada de los antecedentes del objeto de
estudio, correspondiente a experiencias en países de Latinoamerica y Asia e información
del proyecto ejecutado por la Cámara de Comercio en Nemocón, se identifico como
alternativa económicamente viable la conversión o migración a hornos de cámara
semicontinua, puesto que presenta rendimientos importantes en términos energéticos y
tiempos de producción, basados en el aprovechamiento de la energía calórica producida
por la quema del carbón para el proceso de secado, el cual en hornos a fuego dormido se
realiza al aire libre.
Para conocer la eficiencia en la disminución de las concentraciones de material
particulado PST, PM-10 y PM-2.5, el monitoreo se ejecuto en la Ladrillera La Fe, la cual
realizo la conversión de un horno a fuego dormido a horno cámara semicontinua para
comparar los resultados obtenidos con las mediciones ejecutadas en el horno a fuego
dormido.
56
6. RESULTADOS
Este capítulo se enfocara en los resultados obtenidos de la evaluación de las emisiones
generadas del horno fuego dormido y horno cámara semicontinua durante la cocción del
ladrillo; donde se evaluaron tres aspectos importantes: Emisión de contaminantes criterios
antes y después de la reconversión tecnológica, relación enfermedades respiratorias
agudas Vs emisiones atmosféricas y un análisis de pre factibilidad técnica y económica de
la reconversión tecnológica.
6.1 Emisiones de Calidad del Aire
6.1.1 Resultados de Emisiones – Horno Tradicional – Fuego Dormido
Durante dos (2) días continuos se realizó mediciones del carbón Negro con un kit de
muestreo Ratnooze2 en un horno artesanal – Fuego Dormido; teniendo en cuenta el
Ø diámetro del horno 6 metros, se realizaron mediciones con la sonda en seis puntos,
durante un periodo de 1 a 12 horas en cada punto, lo cual permitió captar la variabilidad
espacial de las emisiones, la operación del horno se realizó bajo una cocción discontinua
(CAEM , 2015). (Ver Imagen).
Fotografía 10. Puntos de Monitoreo
Fuente: (CAEM , 2015)
57
En la siguiente tabla se presenta los resultados de emisión en kilogramo por hora del
horno artesanal para los siguientes contaminantes:
PM2.5: Material particulado fino con diámetro aerodinámico inferior a 2.5m.
OC: Carbono orgánico, comparable con el carbono negro (hollín).
CO: Monóxido de carbono, subproducto de la combustión.
SO2: Subproducto de la combustión procedente del azufre del carbón.
Tabla 14. Resumen resultados emisiones netas (kg/hr)
Tipo Horno PM2.5 OC CO SO2
Artesanal- Fuego Dormido Avg σ Avg σ Avg σ Avg σ
926 115 602 76 16600 1760 2340 256
(*)“Avg” corresponde al promedio y la incertidumbre estimada dentro de un rango de confiabilidad del 68%.
Fuente: (CAEM , 2015)
La siguiente tabla se presenta los resultados del factor de emisión para cada uno de los
contaminantes antes mencionados en unidades de gramo de contaminante por kilogramo
de combustible consumido.
Tabla 15.Resumen resultados factores de emisión basado en consumo de combustible
Tipo Horno PM2.5 OC CO SO2
Artesanal- Fuego Dormido Avg σ Avg σ Avg σ Avg σ
24.38 1.72 15.85 1.19 438.0 19.7 61.6 3.3
Fuente: (CAEM , 2015)
En cuanto a los resultados de los parámetros Material Particulado PM-2.5, Carbono
Orgánico, Monóxido de carbono y Dióxidos de Azufre SO2, durante las mediciones de
carbono negro mediante el KIT Muestreo RATNOOZE2, el proceso de cocción de ladrillo
empleando un Horno artesanal – Fuego dormido registra concentraciones significativas
que pueden afectar la calidad del aire al no presentar ningún tipo de mecanismos de
control que permite disminuir la emisiones de estos contaminantes a la atmosfera,
principalmente el Material Particulado PM-2.5 el cual presentó una concentración de
926 Kg/h
58
6.1.2 Resultados de Emisiones – Horno Cámara Semicontinua
Con el fin de evaluar la eficiencia del Horno Cámara semi continua, como reconversión
tecnológica, se realiza un monitoreo isocinetico donde evaluamos las siguientes variables:
Material Particulado (MP), Dióxido de Azufre (SO2), Óxidos de Nitrógeno (NOx) y Cloruro de
Hidrógeno (HCl), lo cual nos permitirá conocer la emisiones de contaminantes criterios
durante el procesos de cocción del ladrillo,.
El estudio de emisiones fue realizado al Horno de cámaras semi continua que funciona a
partir de carbón mineral, propiedad de la empresa LADRILLERA LA FE S.A.S; siguiendo los
métodos establecidos por la Environmental Protection Agency EPA. Las cuales se
mencionan a continuación.
Método EPA No. 1, Localización de puntos de muestreo para fuentes fijas
Método EPA No. 2, Determinación de velocidad de los gases y relación de flujo
volumétrico.
Método EPA No. 3, Análisis de gas para la determinación del peso molecular seco
Método EPA No. 4, Determinación del contenido de humedad en los gases de salida.
Método EPA No. 5, Determinación de emisión de material particulado en fuentes fijas.
Método EPA No. 6, Determinación de emisión de óxidos de azufre en fuentes fijas.
Método EPA No. 26, Determinación de las emisiones de HCl
A continuación se relaciona el número de corridas realizadas durante la ejecución del
monitoreo ISO cinético.
59
Tabla 16. Tiempo de muestreo y número de corridas
Parámetro Número de Corridas Tiempo de Muestreo
Material Particulado (MP) 3 60 minutos
Dióxido de Azufre (SO2) 3 60 minutos
Cloruro de Hidrógeno (HCl) 3 60 minutos
Fuente:, IDEAM, Junio de 2011.
Para dar inicio al monitoreo ISO cinético se debe conocer las Especificaciones de la
chimenea del Horno de cámara semicontinua con el fin de establecer la cantidad de puntos
de medición, En la siguiente imagen se realiza una descripción de la fuente objeto de
estudio:
Imagen 7.Descripción grafica de la chimenea del Horno de Cámaras
Fuente: Proicsa Ingeniería Ltda., 2016
60
Tabla 17 .Condiciones en chimenea
Parámetro Abrev. Horno de Cámaras Unidad
Diámetro equivalente (De) 0,66 m
Velocidad (Vs) 9,7 m/s
Temperatura del gas (ts) 22,67 °C
Presión Estática (Ps) 6,99 mm H2O
Humedad (Bws) 5,1 %
Peso molecular Seco (Md) 28,98 g/g-mol
Fuente: Proicsa Ingeniería Ltda., 2016
La chimenea presenta una Sección rectangular y cuenta con tres puertos de muestreo
distribuidos de tal manera que las muestras se tomen en toda la sección transversal del
ducto.
En la siguiente tabla se encuentra los resultados obtenidos del ISOCINETICO bajo
condiciones de referencia de presión y temperatura establecidas por la Resolución 909 de
2008del MAVDT (25°C y 760 mmHg).
Tabla 18. Resultados obtenidos del Monitoreo Isocinetico
Medición Material Particulado (condiciones
de referencia (25 ° 760 mm Hg) Combustible
sólido)
Parámetro
Resultado horno cámara Semicontinua – prueba ISO cinético
de gases. (Abril 2016) (mg/m3)
PROICSA *
Partículas en suspensión totales (TSP) 134
Dióxido de azufre (SO2) 116
Óxidos de nitrogenous (NOX) 23
Ácido clorhídrico (HCL) 5
Ácido fluorhídrico (HF) 12
O2 de referencia (%) 17,60 %
Material particulado fino (PM2.5) * 26.8
Temperatura de salida- Max ° C 22.67
(**) Para determinar las concentraciones de PM2.5 se asumió un factor de relación entre PM10 PST/ PM10 DE 04% - /PM2.5 de 0.5%
(*) Todas las concentraciones reportadas, se determinaron en las condiciones de referencia de presión y temperatura establecidas por la Resolución 909 de 2008del MAVDT (25°C y 760 mmHg).
Fuente: Proicsa Ingeniería Ltda., 2016
61
Fotografía 11. Monitoreo Fuentes Fijas
Plataforma y Chimeneas Manejo de Consola en Medición
Sonda y Caja Caliente Alimentación del Carbon con Carbojet
Fuente: Proicsa Ingeniería Ltda., 2016
62
6.1.3 Comparación Normativa Resolución 909 de 2008
En cuanto a las emisiones registradas del Horno Fuego Dormido con el Kit de Muestreo
Ratnooze2, no es posible realizar su comparación normativa con la Resolución 909 de
2008 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (MAVDT); el cual
establece las normas y estándares de emisión admisibles de contaminantes a la
atmósfera por fuentes fijas,debido a que las mediciones no se realizaron bajo los métodos
establecidos por la EPA para los contaminantes Material Particulado PM-2.5 y Dióxidos
de Azufre SO2.
Caso opuesto sucede para el monitoreo Isocinético realizado en el Horno cámarasemi
continua el cual aplica comparación normativa ya que cumple con los lineamientos
estipulados por la EPA , donde se puede establecer que las emisiones de Material
Particulado (MP), Dióxido de Azufre (SO2), Óxidos de Nitrógeno (NOx) y Cloruro de
Hidrógeno (HCl) durante la cocción de ladrillo empleado un Horno cámara semi continua
se encuentran por debajo de los valores límite según lo establecido en la Resolución
909 de 2008 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial (MAVDT).
En la siguiente tabla se relacionan las concentraciones reportadas vs la comparación con
los estándares de emisión admisibles de contaminantes al aire establecidos en los
artículos 30 y 32 de la Resolución 909 de 2008 del Ministerio de Ambiente, Vivienda y
Desarrollo Territorial (MAVDT).
63
Tabla 19. Comparación Normativa Resolución 909 de 2008
RENDIMIENTO
Emisiones
Medición Material Particulado
(condiciones de referencia (25 ° 760
mm Hg) Combustible sólido)
Parámetro
Estándares de emisión admisibles de
contaminantes para la fabricación de productos
cerámicas (mg/m3).
Resultado horno cámara Semi
continua – prueba ISO cinético de
gases. (Abril 2016) (mg/m3)
Cumplimiento
Resolución 909 de 2008 - PROICSA *
Partículas en suspensión totales (TSP)
250 134 Cumple
Dióxido de azufre (SO2)
550 116 Cumple
Óxidos de Nitrógeno (NOx) 550 23 Cumple
Ácido clorhídrico (HCL)
40 12 Cumple
Material particulado
fino (PM2.5) ** 26.8
N.E N,E
O2 de referencia (%) 18% 17,60 % Cumple
Temperatura de salida- Max ° C 250 22.67 Cumple
(**) Para determinar las concentraciones de PM2.5 se asumió un factor de relación entre PM10/ PST de 04%
y-PM10/PM2.5 de 0.5%.
Fuente: Proicsa Ingeniería Ltda., 2016
6.1.4 Calidad Del Aire – Nemocón Cundinamarca
Con el fin de conocer la calidad del aire de la zona de estudio se descarga la información
de la Estación Meteorológica IED Patio Bonito por medio de la pagina de SISARE
“Subsistema de Información sobre Calidad del Aire”, que hace parte del Sistema Nacional
de Información Ambiental para Colombia (SIAC--Módulo Aire); los datos reportados
corresponden a los contaminantes: Material Particulado PM-10, Dióxidos de Azufre SO2,
Material Particulado PST y Material Particulado PM-2.5, correspondiente a los años 2015
y 2016.
En la siguiente tabla se encuentra la descripción de la Estación Meteorológica ubicada en
el IED Patio Bonito del municipio de Nemocón con zona de influencia del sector
carbonero.
64
Tabla 20. Información de la Estación Meteorológica
Nombre: 09 Nemocón - Patio Bonito
Clase: Ambiental
Tipo: Automática con Telemetría
Escala: Local
Objetivo: Cumplimiento de Normas Ambientales
Dirección: Vereda Patio Bonito, I.E.R.D.
Teléfono: (1) 2882365 - 2880818 Contacto: Of. Laboratorio Ambiental CAR
Estado: Activa Ubicación
Estación ubicada sobre plataforma./Instalada en el IED Patio Bonito del municipio de Nemocón con zona de influencia del sector carbonero.
Fuente: SISARE 2017
6.1.4.1 Concentraciones de Material Particulado PST
Durante el Periodo de medición comprendido entre el 01 al 30 de Junio del 2016 se
registró una máxima concentraciones de 79.96 µg/m3, una mínima de 74.75 µg/m3 y un
promedio aritmético 77.48 µg/m3, registrando una ligera variación en la amplitud de las
concentraciones de este contaminante; En la siguiente tabla se registran los resultados
obtenidos bajo condiciones de referencia para presión y temperatura establecidas por la
Resolución 610 de 2010 del MAVDT (25°C y 760 mmHg).
Tabla 21. Concentraciones Diarias – Material Particulado PST
Fecha Concentración µg/m3
2016-01-30 66.14
2016-01-31 69.78
2016-02-01 78.27
2016-02-02 83.7
2016-02-03 77.66
2016-02-04 71.28
2016-02-05 72.34
2016-02-06 68.15
2016-02-07 72.45
2016-02-08 84.25
2016-02-09 87.46
2016-02-10 70.04
2016-02-11 70.59
65
Fecha Concentración µg/m3
2016-02-12 82.87
2016-02-13 83.87
2016-02-14 76.68
2016-02-15 70.48
2016-02-16 83.76
2016-02-17 78.54
2016-02-18 73.59
2016-02-19 82.82
2016-02-20 72.4
2016-02-21 79.03
2016-02-22 80.72
2016-02-23 88.66
2016-02-24 69.56
2016-02-25 65.69
2016-02-26 78.3
2016-02-27 69.06
2016-02-28 74.58
Promedio Geométrico 76.09
Máxima Diaria 88.66
Mínima Diaria 65.69
Fuente: SISARE 2017
Tabla 22. Concentraciones Material Particulado PST - Resolución 610 del 2010
Puntos de muestreo Promedio
Geométrico Máxima Diaria
Norma Diaria ug/m3 Res 0610/2010
- Norma Anual ug/m3 Res 0610/2010
Estación de Monitoreo 76.09 88.66 300 100
Fuente: Autores
66
Gráfica 1.Concentraciones Material Particulado PST
Fuente: Autores
Con respecto al cumplimiento normativo, las concentración diarias reportadas para
Material particulado y el promedio geométrico resultaron ser inferiores al nivel máximo
permisibles diario y Anual establecido en la Resolución 610 del 2010. Por otra parte la
Guía de Calidad del Aire de la OMS (GCA) no establece estándares máximos permisibles
para determinar posibles efectos a la salud.
6.1.4.2 Concentraciones de Material particulado Pm10 24 Horas
Durante el Periodo de medición comprendido entre el 22 de Febrero del 2015 al 23 de
Marzo de 2015, se registró una máxima concentraciones de 79.96 µg/m3, una mínima de
74.75 µg/m3 y un promedio aritmético 77.48 µg/m3, registrando una ligera variación en el
rango de las concentraciones las cuales se encuentra bajo condiciones de referencia
para presión y temperatura establecidas por la Resolución 610 de 2010 del MAVDT (25°C
y 760 mmHg).
67
Tabla 23. Concentraciones Diarias – Material Particulado PM-10
Fecha Concentración µg/m3
2015-02-22 79.69
2015-02-23 74.45
2015-02-24 76.86
2015-02-25 75.62
2015-02-26 77.8
2015-02-27 77.45
2015-02-28 78.67
2015-03-01 77.42
2015-03-02 78.04
2015-03-03 79.45
2015-03-04 76.73
2015-03-05 77.19
2015-03-06 76.63
2015-03-07 76.05
2015-03-08 77.58
2015-03-09 77.95
2015-03-10 76.75
2015-03-11 78.7
2015-03-12 77.81
2015-03-13 76.76
2015-03-14 79.08
2015-03-15 77.98
2015-03-16 76.27
2015-03-17 78.56
2015-03-18 78.47
2015-03-19 78.28
2015-03-20 78.83
2015-03-21 76.81
2015-03-22 76.64
2015-03-23 76.0
Promedio Aritmético 77.48
Máxima Diaria 79.69
Mínima Diaria 74.45
Fuente: SISARE 2017
Con referencia al cumplimiento normativo, las concentraciones reportadas para PM-10 y
el promedio aritmético resultaron ser inferiores al nivel máximo permisibles diario y Anual
establecido en el artículo 2 de la Resolución 610 del 2010, en cuanto a los límites
68
máximos estipulados en la Guía de Calidad del Aire de la OMS (GCA) son superado por
lo tanto se infiere posibles efectos a la salud.
Tabla 24. Concentraciones Material Particulado PM-10 - Resolución 610 del 2010 – GUIA OMS 2005
Puntos de muestreo Promedio Aritmético
Máxima Diaria
Norma Diaria ug/m3 Res 0610/2010
Norma Diaria ug/m3 OMS - Norma Anual
ug/m3 Res 0610/2010
Norma Anual ug/m3 OMS
Estación de Monitoreo 77.484 79.69 100 50 20
Fuente: Autores
Gráfica 2.Concentraciones Diarias Material Particulado PM-10
Fuente: Autores
6.1.4.3 Concentraciones de Material Particulado PM2.5
Durante el Periodo de medición comprendido entre el 22 de Febrero al 23 de Marzo de
2017 se registró una máxima concentraciones de 39.85 µg/m3, una mínima de 37.23
µg/m3 y un promedio aritmético 38.74 µg/m3 respectivamente; En la siguiente tabla se
registran los resultados obtenidos bajo condiciones de referencia para presión y
temperatura establecidas por la Resolución 610 de 2010 del MAVDT (25°C y 760 mmHg).
69
Tabla 25. Concentraciones Diarias – Material Particulado PM2.5
Fecha Concentración µg/m3
2015-02-22 39.845
2015-02-23 37.225
2015-02-24 38.43
2015-02-25 37.81
2015-02-26 38.9
2015-02-27 38.725
2015-02-28 39.335
2015-03-01 38.71
2015-03-02 39.02
2015-03-03 39.725
2015-03-04 38.365
2015-03-05 38.595
2015-03-06 38.315
2015-03-07 38.025
2015-03-08 38.79
2015-03-09 38.975
2015-03-10 38.375
2015-03-11 39.35
2015-03-12 38.905
2015-03-13 38.38
2015-03-14 39.54
2015-03-15 38.99
2015-03-16 38.135
2015-03-17 39.28
2015-03-18 39.235
2015-03-19 39.14
2015-03-20 39.415
2015-03-21 38.405
2015-03-22 38.32
2015-03-23 38.00
Promedio Aritmético 38.74
Máxima Diaria 39.85
Mínima Diaria 37.23
(*) Para determinar las concentraciones de PM2.5 en el ambiente se asumió un factor de relación entre PM10/PM2.5 de 0.4%
Fuente: SISARE 2017
70
Las concentraciones reportadas de material particulado PM-2.5 y el promedio aritmético
resultaron ser superiores al nivel máximo permisibles anual establecido en el artículo 2 de
la Resolución 610 del 2010 y a los estándares máximos estipulados en la Guía de Calidad
del Aire de la OMS (GCA) estableciendo posibles efectos a la salud, en lo que concierne
el límite anual estipulado en la Resolución 610 del 2010, cumple a cabalidad.
Tabla 26. Concentraciones Material Particulado PM 2.5 - Resolución 610 del 2010
Puntos de muestreo Promedio Aritmético
Máxima Diaria
Norma Diaria ug/m3 Res 0610/2010
Norma Diaria ug/m3 OMS - Norma Anual ug/m3 Res 0610/2010
Norma Anual ug/m3 OMS
Estación de Monitoreo 38.74 39.845 50 25 10
Fuente: Autores
Gráfica 3. Concentraciones Material Particulado PM 2.5
Fuente: Autores
6.1.4.3 Concentraciones de Dióxido de azufre
Durante el Periodo de medición comprendido entre el 01 al 30 de Junio del 2016 se
registró una concentración de 0.02 µg/m3, para el parámetro de Dióxido de azufre,
registrando un comportamiento constante; En la siguiente tabla se registran los resultados
obtenidos bajo condiciones de referencia para presión y temperatura establecidas por la
Resolución 610 de 2010 del MAVDT (25°C y 760 mmHg).
71
Tabla 27. Concentraciones Diarias – Dióxidos de Azufre SO2
Fecha Concentración µg/m3
2016-01-01 0.02
2016-01-02 0.02
2016-01-03 0.02
2016-01-04 0.02
2016-01-05 0.02
2016-01-06 0.02
2016-01-07 0.02
2016-01-08 0.02
2016-01-09 0.02
2016-01-10 0.02
2016-01-11 0.02
2016-01-12 0.02
2016-01-13 0.02
2016-01-14 0.02
2016-01-15 0.02
2016-01-16 0.02
2016-01-17 0.02
2016-01-18 0.02
2016-01-19 0.02
2016-01-20 0.02
2016-01-21 0.02
2016-01-22 0.02
2016-01-23 0.02
2016-01-24 0.02
2016-01-25 0.02
2016-01-26 0.02
2016-01-27 0.02
2016-01-28 0.02
2016-01-29 0.02
2016-01-30 0.02
Promedio Aritmético 0.02
Máxima Diaria 0.02
Mínima Diaria 0.02
Fuente: SISARE 2017
Con respecto al cumplimiento normativo, las concentración reportadas para Dióxido de
azufre y el promedio aritmético resultaron ser inferiores al nivel máximo permisibles diario
72
y Anual establecido en la Resolución 610 del 2010 y en la Guía de Calidad del Aire de la
OMS (GCA), descartando efectos a la salud en lo que se refiere esta guía.
Tabla 28. Concentraciones Dióxidos de Azufre SO2 - Resolución 610 del 2010 – GUIA OMS 2005
Puntos de muestreo Promedio Aritmético
Máxima Diaria
Norma Diaria ug/m3 Res 0610/2010
- Norma Anual ug/m3 Res 0610/2010
Norma 1 Hora g/m3 OMS
Norma Anual ug/m3 OMS
Estación de Monitoreo 0.02 0.02 250 80 200 40
Fuente: Autores
Gráfica 4. Concentraciones Dióxidos de Azufre SO2
Fuente: Autores
73
6.1.5 Índices de Calidad de Aire
Teniendo en cuenta las resoluciones 610 de 2010 y 2154 de 2010 del MAVDT, el Índice
de Calidad del Aire (ICA) permite comparar los niveles de contaminación de calidad del
aire, de las estaciones que pertenecen a un SVCA. Es un indicador de la calidad del aire
diaria. El ICA corresponde a una escala numérica a la cual se le asigna un color, el cual a
su vez tiene una relación con los efectos a la salud. El Índice de calidad del aire ha sido
adoptado a partir del documento Technical Assistance Document for the Reporting of
Daily Air Quality –the Air Quality Index (AQI) documento EPA-454/B-09-001 de febrero de
2009.
Por ello la importancia de contemplarlos en el presente documento, categorizándolos a
partir de la siguiente calificación cuantitativa y cualitativa:
El ICA es calculado a partir de la siguiente ecuación, que corresponde a la metodología
utilizada por la US-EPA para el cálculo del AQI y será reportado el mayor valor que se
obtenga del cálculo de cada uno de los contaminantes medidos.
LoLoP
LoHi
LoHiP I)BP(C
BPBP
III
dónde:
IP = Índice para el contaminante p
CP = Concentración medida para el contaminante p
BPHi = Punto de corte mayor o igual a CP
BPLo = Punto de corte menor o igual a CP
IHi = Valor del Índice de Calidad del Aire correspondiente al BPHi
ILo = Valor del Índice de Calidad del Aire correspondiente al BPLo
Tabla 29. Puntos de corte del ICA [11]
11
MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL. Protocolo para el monitoreo y seguimiento se
la calidad del aire. 2010. Pág. 133
74
FUENTE: Protocolo Para El Monitoreo y Seguimiento De La Calidad Del Aire.
(1) Para O3 se calculará el índice usando promedios de 8 horas.
(2) Para NO2 se tendrán en cuenta valores únicamente por encima de 200 teniendo en cuenta que han sido
tomado de valores y parámetros EPA.
(3) Valores de concentraciones de 8 horas de ozono no definen valores más altos de ICA (≥301). Los valores
de ICA de 301 o mayores serán calculados con concentraciones de 1 hora de ozono.
(4) Los números entre paréntesis se asocian valores de 1 hora que se utilizarán en esta categoría sólo si se
superponen
75
Tabla 30. Efectos a La Salud de Acuerdo al Rango y al Valor del Índice de Calidad del Aire.
Fuente: Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad Del Aire.- EPA 2009
76
Fuente: Protocolo para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire.- EPA 2009
77
6.1.6 Calculo del Índice de Calidad de Aire
A continuación se realiza el cálculo de índice de calidad ICA corresponde a un valor a
dimensional, donde se tiene en cuenta las concentraciones máximas de los
contaminantes criterios Material Particulado PM-10, Dióxidos de Azufre SO2 y Material
Particulado PM-2.5, los resultados obtenidos indican:
Iíndice de calidad del aire “Buena” en el parámetro de Dióxidos de Azufre SO2
descartando efectos nocivos para la salud de acuerdo con el rango (0-50).
Iíndice de calidad “Moderado” para el parámetro Material Particulado PM-10
registrando posibles efectos a la salud
Iíndice de calidad “Moderado” para el parámetro Material Particulado PM-2.5
registrando posibles efectos a la salud.
En general se puede establecer que la vereda Patio Bonito en el municipio de Nemocón
presenta una posible afectación a la salud por las concentraciones de Material Particulado
PM-10 y Material Particulado PM- 2.5, probablemente a su actividad económica
“Fabricación de ladrillos en hornos artesanales”, cuyos efectos van enfocados a posibles
síntomas respiratorios en individuos no sensibles. Posible agravamiento de enfermedad
del corazón o de pulmón en personas con enfermedades cardiopulmonares y adultos
mayores, lo cual con lleva a acciones preventivas a las persona que presente el siguiente
cuadro clínico: extremadamente sensibles con asma y adultos con enfermedad
cardiocerebrovascular como hipertensión arterial, enfermedad isquémica del miocardio o
pulmonar como asma, enfisema y bronquitis crónica deben reducir la actividad física
fuerte o prolongada.
En la siguiente tabla se encuentran los resultados obtenidos para los tres contaminantes
evaluados.
78
Tabla 31. Índice de Calidad del Aire – NEMOCON
Contaminante Concentración
µg/M3
Índice Calidad Del
Aire Rango
Descripción Del Nivel
Efectos En La Salud Acciones Preventivas
Dióxidos de Azufre SO2 24 Horas - µg/m
3
0.02 0.011 0 - 50 Buena Ninguno Ninguna
Material particulado PM-10 24 Horas - µg/m
3
79.69 63.22 51 - 100 Moderada
Posibles síntomas respiratorios en individuos no sensibles. Posible agravamiento de enfermedad del corazón o de pulmón en personas con enfermedades cardiopulmonares y adultos mayores.
Personas extremadamente sensibles con asma y adultos con enfermedad cardiocerebrovascular como hipertensión arterial, enfermedad isquémica del miocardio o pulmonar como asma, enfisema y bronquitis crónica deben reducir la actividad física fuerte o prolongada.
Partículas Suspendidas Menores A 2,5 Micras – 24 Horas - µg/m
3
31.87 83.214 51 - 100 Moderada
Posibles síntomas respiratorios en individuos no sensibles. Posible agravamiento de enfermedad del corazón o de pulmón en personas con enfermedades cardiopulmonares y adultos mayores.
Personas extremadamente sensibles con asma y adultos con enfermedad cardiocerebrovascular como hipertensión arterial, enfermedad isquémica del miocardio o pulmonar como asma, enfisema y bronquitis crónica deben reducir la actividad física fuerte o prolongada.
Fuente: Autores
79
6.2 Resultados Epidemiológicos Vs Calidad del Aire
El grupo de encuestados reside y trabaja en la vereda Patio Bonito del municipio de
Nemocón; de los 50 encuestados, el 60% son del sexo masculino correspondiente a 35
hombres y el 40% restante a mujeres. Se cuentan con tres grupos de personas dentro del
grupo de encuestados, correspondientes a adultos jóvenes (18 – 35 años), adultos
Maduros (36 – 60 años) y adultos mayores (>60 años): el objetivo es contar con
información de los grupos vulnerables a enfermedades respiratorias tales como adultos
mayores, niños y fumadores. El 26,0% de la población encuestada lo constituyen adultos
jóvenes; 66,6% adultos maduros y 8% adultos mayores, en cuanto al porcentaje de niños
o adolescentes, se pregunto a los encuestados si tenían hijos, en los casos afirmativos, el
número de hijos con el fin de identificar la presencia de infantes en el sector, sin embargo
no es posible agruparlos en los grupos de infancia o adolescencia, por lo cual se
definieron como menores de edad, los cuales agrupan un total de 143 individuos para un
total de 193 sumado a los 50 encuestados. En las siguientes graficas se presentan los
resultados obtenidos para la distribución de la población encuestada por sexo y edad.
Gráfica 5. Clasificación por Sexo
Fuente: Autores
80
Gráfica 6. Clasificación por Edad
Fuente: Autores
De los adultos encuestados, el 70,0% labora en actividades relacionadas con la
fabricación de ladrillos artesanales: 44% en labores de alfarería, las cuales consisten en la
elaboración de los moldes del ladrillo y horneros encargados de alimentar los hornos con
carbón, así como vigilar la cocción de los ladrillos; 26% identificados como ladrilleros son
los dueños de los hornos y realizan actividades de administración de recursos financieros,
vigilancia y control del personal. Del 30,0% restante, 14,0% se dedica a actividades del
hogar y 16% a otras actividades, tales como maestros albañiles, conductores,
mayordomos y comerciantes. Estos resultados permiten establecer que la principal
ocupación de la población encuestada está ligada con la fabricación de ladrillos
artesanales.
81
Gráfica 7. Actividad Económica
Fuente: Autores
Una vez identificados los grupos etarios, se procedió a establecer las posibles
afectaciones en la salud de los encuestados, preguntando si asistía al médico, la
frecuencia y el motivo de la consulta, siendo esta la pregunta más relevante. El principal
motivo de consulta es la Gripa con 16 casos, seguido por dolores musculares, lo cual
podría asociarse con las actividades involucradas en la fabricación de ladrillos, 12 de los
encuestados presentan esta molestia. Seguidamente la Enfermedades Respiratorias
Agudas y enfermedades asociadas como irritación de vías respiratorias y Ópticas, cada
uno con 5 casos. Otras molestias identificadas fueron consultas por Ortopedia,
Odontología, Dolores Estomacales, Citologías y Planificación.
82
Gráfica 8. Motivos de Consulta
Fuente: Autores
De los 16 casos de Gripa, el 62,5% según los encuestados, correspondiente a 10 casos
se asocia con el medio ambiente; el polvo y el clima seguidamente cada uno con 2 casos
que representan individualmente 12,5% del total de la población encuestada; otras causas
no determinadas completan el restante de encuestados. En cuanto a las Enfermedades
Respiratorias Agudas e Irritación de las Vías Respiratorias y Ópticas, el principal causante
es el medio ambiente.
83
Gráfica 9. Causas Enfermedades
Fuente: Autores
Del total de encuestados, 26 personas presentan afectación de su salud asociada con el
medio ambiente, probablemente las emisiones de los hornos dedicados a la fabricación
de ladrillos, principalmente gripa seguido por las enfermedades respiratorias agudas; sin
embargo el grado de incertidumbre puede ser alto, ya que debido a la dinámica social del
84
sector, los empresarios ladrilleros, no otorgan ningún aspecto negativo a la actividad que
desarrollan ni a la arcilla, la base de todos los productos que fabrican, un estudio
realizado en el sector ladrillero por la Cámara de Comercio de Bogotá, determino, en
palabras de los encuestados, “la arcilla no tiene nada negativo, como hablar mal del que
me da de comer” (Bogotá, 2014).
6.3 Propuesta Tecnologica – Reconversion Horno
Como solución a los problemas generados por las emisiones de gases de efectos
invernadero ocasionado por la combustión del Horno Fuego Dormido, se plantean la
reconversión de Horno a cámara semicontinua como la propuesta tecnología más
adecuada para solucionar el grado de contaminación atmosférica en la vereda Patio
Bonito del municipio Nemocón.
A continuación se realiza una descripción de la propuesta tecnología, formas de
financiación y un estudio de pre factibilidad técnica y económica.
6.3.1 Metodología de Evaluación de Tipo de Tecnología
Con el fin de establecer la propuesta tecnología más favorable para la zona de estudio, se
deben evaluar cuatro aspectos (Ambiental, Técnica, Económica y Social), los cuales son
decisivos para determinar el tipo de horno que aplicaría para la reconversión.
A continuación se relaciona cada aspecto seguido por las problemáticas que consigo trae.
Aspecto Ambiental:
Agotamiento de recursos naturales
Alto consumo de carbón
Altas emisiones atmosféricas por bajo grado tecnológico
Incumplimiento normativo
Dosificación de combustibles inadecuada
Calidad de combustibles
85
Aspecto técnico
Problemas de calidad de producto
Pérdidas considerables de material cocido
Necesidad de reconstrucciones y reparaciones de horno recurrentes (entre
cocidas)
Deficiencias en el proceso productivo que se traducen en ineficiencia de
combustible
Incapacidad de registrar desempeño ambiental
Aspecto Económico
Reducidos Ingresos operacionales
Rentabilidad del negocio comprometida
Poca cultura empresarial
Limitado crecimiento empresarial
Competitividad gravemente comprometida
Aspecto Social
Informalidad laboral
Limitada seguridad industrial
Empleos flotantes
6.3.2 Enfoque de la Propuesta Tecnológica
La propuesta Tecnológica va enfocada a las Microempresa – Chircal, donde se emplea
un proceso artesanal de fabricación empleando un Horno de Fuego Dormido, esta unidad
de empresarios está integrada por familias cuya única actividad económica es la
producción de ladrillos, al no contar con suficiente recursos las condiciones laborales son
precarias y de baja calidad.
Dentro de las características del Horno de Fuego se presentan las diferentes perdidas de
energía del proceso las cuales buscamos mejorar mediante la búsqueda de eficiencia
86
energética y disminución de consumo de energía primaria (carbón). Las mayores pérdidas
corresponden a la tecnología misma del horno y su operación, y contabilizan un 70% de
las pérdidas que se pueden optimizar y minimizar. Las menores pérdidas no son
particulares a la tecnología y están presentes en mayor o menor proporción en los
diferentes tipos de hornos, lo que no implica que no puedan ser eventualmente
optimizadas.
Gráfica 10. Pérdidas de Horno Fuego Dormido
Fuente: (CAEM , 2011)
La solución energética que se busca por el modelo de intervención debe:
1. Recuperar aprovechar la mayor cantidad de calor aportado por el combustible y
recuperar el calor sensible de los gases de escape para el secado de las piezas crudas:
a. Por intercambio directo de calor de los gases de escape
b. Por intercambio indirecto con celdas de secado
2. Disminuir las pérdidas de combustible útil mediante una adecuada dosificación y
regulación del aire de combustión:
a. Por medio de una adecuada dosificación
b. Ajustar excesos aire y llevar la mezcla de combustible próximo a la estequiometria
87
c. Eliminar fugas/infiltraciones de aire
d. Debido dimensionado del tiraje de los gases de escape
3. Eliminar la energía perdida en el precalentamiento de la inercia térmica del horno:
a. Reduciendo los periodos muertos entre cargue y descargue
b. Utilizando materiales y aislante en la zona de quema
Por todo lo anteriormente dicho y si la alternativa tecnológica seleccionada lo permite, la
reconversión del horno podría conducir a reducciones importantes de las pérdidas de
entre 30% (meta planteada) y 33%, lo cual impactará enormemente el consumo de
combustible y las emisiones asociadas a este.
Por tal motivo se plantea realizar la conversión a un horno cámara semi continua
semejante al continuo en cuanto a la carga del producto, sobre vagones y el recorrido de
éstos en galería (túnel), pero que se diferencian del continuo porque todos los vagones
cargados en 1 turno o 2 turnos de trabajo deben ser introducidos completamente en la
galería, sin almacenamiento de reserva. Por lo tanto, el ritmo de avance de los vagones
dentro del horno es igual al del cargue de vagones y durante las horas de descanso del
personal, el funcionamiento de los hornos semi-continuos es similar al de un horno
intermitente, con la diferencia importante de que la evacuación del aire ocurre siempre por
el extremo de entrada de los vagones. Como funcionamiento, los hornos semi-continuos
se aproximan tanto más a los hornos continuos cuanto más tiempo duran los turnos de
trabajo y el ciclo de cocción; son tanto más semejantes a los hornos intermitentes en el
caso inverso. Los hornos semi-continuos son en ocasiones, agrupaciones de hornos
intermitentes tendientes hacia una operación continua. Adicionalmente, se encuentran
modelos como los tipos Vagón y Rápido Intermitente, de funcionamiento similar y forma
rectangular. (CAEM , 2011)
88
Imagen 8.Diseño Horno Cámara – Semicontinua
Fuente: (EELA, 2011)
Figura 2. Ilustración horno cámaras
Fuente: (Quispe, 2008)
89
Fotografía 12. Panorámica Horno Cámara Semicontinua
Vista lateral horno Cámaras Continua Vista frontal horno Cámaras Continuas
Alimentación de combustible Cámara de quema
Fuente: (EELA, 2011)
90
6.3.3 Mecanismos de Financiación para Proyectos de Reconversión Tecnológica
Actualmente se encuentra vigentes dos programas vigentes para la financiación de los
proyectos de reconversión de Hornos para Colombia
Los cuales se mencionan a continuación:
Bancoldex Mecanismo de Financiación para Proyecto para Uso Racional y Eficiente
de Energía
Bancóldex como entidad vinculada al Ministerio de Comercio, Industria y Turismo, y cuya
misión está orientada al impulso del desarrollo del sector empresarial colombiano, a
través de la identificación de fallas de mercado y a la estructuración de mecanismos
financieros y no financieros que contribuyan a solucionarlas, financiará proyectos de
eficiencia energética.- Donde se maneja dos modalidades según el proyecto – inversión
Fija , financiación del 100% o leasing plazos de hasta 10 años y hasta 3 años de gracia.
Cámara de Comercio Bogotá CAEM
La Cámara de Comercio de Bogotá a través de su filial, CAEM, ha desarrollado acciones
con el sector minero de Cundinamarca mediante la Ventanilla Ventanilla Ambiental
Ambiental con la CAR desde el 2005, Asesorias
Órganos Colegiados de Administración y Decisión OCAD
Los Órganos Colegiados de Administración y Decisión OCAD, creados mediante el Acto
Legislativo 05 de 2011, son los responsables de viabilizar y aprobar los proyectos a
financiar con los recursos de regalías; con sujeción a las normas, requisitos y
procedimientos que establece la Comisión Rectora para tales efectos. (Artículo 30 de la
Ley 1530 de 2012). El financiamiento es del 30% del total del proyecto.
91
6.3.4 Estudio de Pre factibilidad Técnica y Económica para la Implementación de la Reconversión Tecnológica
6.3.4.1 Estudio De Pre factibilidad Económica
En esta sección se muestran los costos de inversión y operación que se incurrirán para la implementación de la reconversión
tecnología – Horno Cámara semicontinua.
COSTOS DE INVERSIÓN
Obras Civiles
Ítem Descripción Unidad Cantidad Valor Unitario Valor Total
Diseño de hornos Cámaras Horno 1 $ 5,000,000.00 $ 5,000,000.00
Construcción de hornos Cámaras Horno 1 $ 200,000,000.00 $ 200,000,000.00
Construcción Enrramadas secaderos Enrramadas tipo invernadero Enrramada 5 $ 5,000,000.00 $ 25,000,000.00
Construcción secadero artificial secadero en mampostería tipo cámara Secadero 1 $ 10,000,000.00 $ 10,000,000.00
Construcción Instalaciones para producción Instalaciones cubiertas Instalación 2 $ 10,000,000.00 $ 20,000,000.00
Instalaciones para preparación de arcillas Instalación bajo cubierta Instalación 2 $ 4,000,000.00 $ 8,000,000.00
Campamentos Construcciones en mampostería con instalaciones sanitarias, depósitos para herramientas, vestier para operarios.
Campamento 3 $ 30,000,000.00 $ 90,000,000.00
Instalaciones eléctricas Cuarto eléctrico banco de condensadores, conexiones eléctricas internas
2 $ 30,000,000.00 $ 60,000,000.00
Obras del PMA Zanjas, canales, punto ecológico, pozo séptico, PTAR
1 $ 4,890,000.00 $ 4,890,000.00
Total $ 422,890,000.00
92
Alquiler De Maquinaria
Ítem Descripción Unidad Tiempo De Uso
(Año) Valor Unitario Valor Total
Retroexcavadora Tipo pajarita para adecuación de terrenos y extracción
Horas 300 $ 130,000.00 $ 39,000,000.00
Alquiler de volquetas Transporte de material Horas 50 $ 60,000.00 $ 3,000,000.00
Total $ 42,000,000.00
Desmantelamiento
Ítem Descripción Unidad Cantidad Valor Unitario Valor Total
Demoliciones hornos Fuego Dormido Horno 1 $ 5,000,000.00 $ 5,000,000.00
Desmantelamiento de secaderos Enrramadas de plástico Unidad 5 $ 1,000,000.00 $ 5,000,000.00
Desmantelamiento de instalaciones Campamentos unidad 3 $ 1,000,000.00 $ 3,000,000.00
Adecuación de área para restauración Alquiler de retroexcavadora y bot cat m2 4890 $ 500.00 $ 2,445,000.00
Adecuación de área de frente de explotación Alquiler de retroexcavadora y bot cat m2 1 $ 2,040.00 $ 2,040.00
Restauración de área Revegetalizacion y arborización m2 6630 $ 6,000.00 $ 39,780,000.00
Total $ 55,227,040.00
Costo Total de Inversión
Total Inversión $ 862,117,040.00
Fuente: Implementación de Reconversión – Ladrillera la Fe
93
COSTOS DE OPERACIÓN
Materia Primas
Insumo O Materia Prima Descripción Unidad Cantidad Año Valor Unitario Valor Total
Arcilla Viaje de 6 m3 - 10,2 Ton Viajes 141 $ 50,000.00 $ 7,050,000.00
Carbón Mineral Térmico- viajes de 12 ton Viajes 3 $ 1,651,000.00 $ 4,953,000.00
Aceite Para humectación en extrusión Galones 55 $ 8,000.00 $ 440,000.00
Total Mes $ 1,036,916.67
Total Año $ 12,443,000.04
Mano De Obra
Actividad Personal Requerido Unidad Cantidad Mes Valor Unitario Valor Total
Contabilidad Contador Contador 1 $ 400,000.00 $ 400,000.00
Administración Auxiliar administrativo Auxiliar 1 $ 683,000.00 $ 683,000.00
Producción
Jefe planta Jefe 2 $ 1,200,000.00 $ 2,400,000.00
Moldeadores Moldeador 3 $ 683,000.00 $ 2,049,000.00
Operarios Operario 2 $ 683,000.00 $ 1,366,000.00
Cocción
Quemadores Quemador 3 $ 683,000.00 $ 2,049,000.00
Operarios Operario 3 $ 683,000.00 $ 2,049,000.00
Mantenimiento Técnico Técnico 1 $ 200,000.00 $ 200,000.00
Total Mes $ 11,196,000.00
Total Año $ 134,352,000.00
94
Arrendamiento, Servicios Públicos, Seguros y Otros Gastos
Ítem Descripción Unidad Cantidad Mes Valor Unitario Valor Total
Alquiler de maquinaria Tipo pajarita para movilización arcilla
Horas 75 $ 110,000.00 $ 8,250,000.00
Fletes volquetas Volquetas de 6m3 Días 8 $ 60,000.00 $ 480,000.00
Servicio de agua potable Para sanitarios y campamentos
m3 36 $ 1,200.00 $ 43,200.00
Servicio de energía eléctrica industrial (440 v) Industrial kwh 1000 $ 530.00 $ 530,000.00
Impuestos Predial, regalías Unidad 1 $ 1,000,000.00 $ 1,000,000.00
Total Mes $ 10,303,200.00
Total Año $ 123,638,400.00
Costo Total de Operación
Costos Total $ 22,536,116.67
Fuente: Implementación de Reconversión – Ladrillera la Fe
95
El costo total del proyecto de Reconversión Tecnológica es de $ 884.653.156 Millones de
Pesos.
Tabla 32. Costo Total del Proyecto de Conversión Tecnológica
Costos Total de Proyecto Valor Total
COSTOS DE INVERSION $ 862,117,040.00
COSTOS DE OPERACIÓN/MES $ 22,536,116.67
Total del Proyecto $ 884,653,156.67
Fuente: Implementación de Reconversión – Ladrillera la Fe
Teniendo en cuenta los programas de Financiamiento se establece los costos que se
incurrían para la implementación de la Reconversión Tecnológica. En la siguiente tabla se
relación los medios de Financiación y su porcentaje, para el caso de programa
BANCOLDEX su financiación seria del 100%, en el caso de OCAD el beneficiario
asumiría un valor de $ 619.257.209 Millones de pesos.
Tabla 33. Programas de Financiamiento Proyecto de Conversión Tecnológica
Medios De Financiación Valor A Pagar
OCAD 30% $ 619,257,209.67
BANCOLDEX 100% $ 0.00
Fuente: Autores
Posteriormente se realiza un paralelo de la producción y operación mensual del Horno
Cámara semicontinua vs el Horno Fuego Dormido, donde se puede evidenciar que el
volumen de Producción se aumenta un 80% aproximadamente y se genera un ladrillo de
mejor calidad, se puede observa un aumento del 60% en los costos de operación los
cuales se recuperan en la venta del producto final.
96
Costos Operativos y Utilidad
Tabla 34. Costos Operativos y Utilidad –Horno Fuego Dormido
Precio Unidad/Mes Valor/
Comercial Total
Producción Costos de Operación
Ingreso Total / Mes
Ingreso/ Año
LADRILLO 33250 $ 150.00 $4,987,500.00 $500,000.00 $4,487,500.00 $53,850,000.00
Fuente: Autores
Tabla 35. Costos Operativos y Utilidad –Horno Cámara semi continua
Precio Unidad/
Mes Valor/
Comercial Total
Producción Costos de Operación
Ingreso Total / Mes
Ingreso Total /Año
BLOQUE 169500 $ 500.00 $84,750,000.00 $ 22,536,116.67 $62,213,883.33 $746,566,600.00
Fuente: Autores
6.3.4.2 Recuperación de la Inversión con la Nueva Alternativa
Se estima que la recuperación de la inversión teniendo en cuenta la producción del Horno
Cámara semicontinua se recupera en año y medio aproximadamente; reafirmado la
viabilidad del proyecto en cuanto a la valoración económica
Tabla 36. Costos Operativos y Utilidad –Horno Cámara semicontinua
Años INGRESO TOTAL VPN
1
$ 1,398,071,195.26
2 $ 746,566,600.00
3 $ 746,566,600.00
Fuente: Autores
6.3.4.3 Estudio de Pre factibilidad Técnica
A continuación se relación un comparativo de la descripción del Horno Fuego Dormido y
Horno Cámara SemiContinua, donde se puede observa las especificación técnicas de los
Hornos, tiempos de producción, emisiones de contaminaste criterios, mano de obra y
pérdidas durante la operación; por lo cual se puede inferir que la reconversión tecnología
es la opción más favorable en cuanto al análisis técnico.
97
Tabla 37. Comparación Horno Fuego Dormido vs Horno Cámara Semi – Continuo
Parámetros Medida Horno Fuego Dormido Horno Camara Semi - Continuo
CARACTERISTICAS
FISICAS
Es un horno artesanal
construido en forma circular,
generando una especie de
Bóveda circular abierta,
Posee una puerta lateral
donde se carga el material
Horno semi continuo de transferencia de
calor horizontal, de flujo de calor invertida,
tiraje forzado apoyado con extractor de aire,
dosificación mecanizada con inyección
pulverizada de combustible. Provisto de
cámaras de cocción independiente en las
cuales se moviliza una corriente de calor
calientes sostenida con la inyección de
carbón sobre la parte superior del horno.
TIPO DE COMBUSTIBLE Carbon , Coque y Leña Carbon Mineral
PRODUCTOS Ladrillo, teja, Tolete Tabletas, adoquín, perforados
CAPACIDAD DEL HORNO 3500 ladrillos /20 días 2500 bloques / día
ESPECIFICACIONES ladrillo es maciso de 20x10x6
cm y pesa 2,5k Bloque - 30x20x10 y pesa 5 kg
PRODUCCION 125 TON Arcilla/ mes 800 TTON Arcilla/ mes
Reducción en el consumo
de Combustible
Consumo por Kg de arcilla
/175 Kg/Ton Arcilla
Tiempo de Cocción 20 días 8 horas/ 10 cámaras /80 horas
Generación de Empleo 36 Jornales al Destajo 12 empleos directos con seguridad y
prestación de Servicio
Perdida por Producción 5% 3%
Cantidades de los
subproductos o materia
primas recicladoras o
reutilizados por unidad
de producción
2% Generalmente no
recicladas 100% material reciclado
Ventajas Baja Inversión
Mejora las condiciones operativas laborales
, técnicas y ambientales alta eficiencia
térmica de combustión se utiliza en el
precalentamiento de las cámaras
precedentes
Competitividad Baja Alta
98
Parámetros Medida Horno Fuego Dormido Horno Camara Semi - Continuo
Operación Perdida de Energía en el
Procesos
Reducción de pérdida de Energía en el
proceso
Permite Recuperar el calor
de Secado No Si
Estimativo del impacto
en el cumplimiento
normativo
Según el estudio realizado
por CAEM,en el estudio del
Carbón Negro con Kit de
Muestreo Ratnooze2 En el
Horno Artesanal - Fuego
Dormido expresada en
Resumen resultados
emisiones netas expresadas
en(kg/hr)
*Material particulado fino
(PM2.5) - 926 (kg/hr)
*Carbono orgánico (OC) 602
(kg/hr)
* Monóxido de carbono (CO)
16600(kg/hr)
*Dióxido de azufre (SO2)
2340 (kg/hr)
Parámetro Estándares de emisión
admisibles de contaminantes para la
fabricación de productos cerámicas
(mg/m3).
Resolución 909 de 2008 - Resultado horno cámaras valido – prueba ISO cinético de gases. (6 febrero 2014) Datos PROICSA *
Partículas en suspensión totales (TSP) 134(mg/m
3).
Dióxido de azufre (SO2) 116 (mg/m3).
*Óxidos de nitrógeno (NOX) 23 (mg/m3).
*Ácido clorhídrico (HCL) 5 (mg/m3).
O2 de referencia (%) 17,60 %(mg/m3).
Emisiones de CO2 441 Toneladas CO2Eq/mes - 14.7 Toneladas CO2Eq/dia
180 Toneladas CO2Eq/mes 6 Toneladas CO2Eq/dia
Fuente: CAEM 2011
99
7. DISCUSIÓN DE RESULTADOS
En este capítulo se realizó un análisis de los resultados obtenidos vs los resultados
logrados con otros estudios similares donde se puede determinar las divergencias y
convergencias y sus posibles causas.
Para determinar la viabilidad del proyecto de reconversión tecnológica se ejecutó una
evaluación financiera partiendo de los costos de inversión y operación, posteriormente
una evaluación técnica donde se contemplen los resultados obtenidos en los monitoreos
de emisiones atmosféricas efectuados al Horno Fuego Dormido y Horno Cámara semi
continua.
7.1 Experiencias Nacionales e Internacionales
Realizando una comparación con proyectos ejecutados en otros países podemos
establecer que los países de India, Afganistán y Vietnam, llevan casi dos décadas en el
tema de cambiar el tipo de horno empleado para la cocción de su alfarería; enfocados en
aumentar su producción, eficiencia energética y reducción de sus emisiones atmosféricas;
los cuales han tenido éxito a después de varios experimentos, en el caso de Colombia
hasta hace una década se empieza a hablar del Programa de Eficiencia Energética en
Ladrilleras Artesanales de América Latina para Mitigar el Cambio Climático – EELA, el
cual se menciona de manera general las características principales de la industria
ladrillera existente, bajo el apoyo de Corporación Ambiental Empresarial (CAEM), Agencia
Suiza para el Desarrollo y la Cooperación (COSUDE) cuyo objetivo es:
Promover tecnología y procesos energéticos más eficientes y el uso de
combustibles menos contaminantes que contribuyen a la reducción de los gases
efecto invernadero.
Incidir sobre las instituciones competentes para la construcción de una agenda
institucional para promover la producción limpia en el sector ladrillero.
Fomentar el fortalecimiento de capacidades empresariales para ser incluidos en la
cadena de valor.
Promover el intercambio de conocimientos y experiencias SUR – SUR.
100
En cuanto a los proyectos realizados en América latina México sigue analizando
alternativas de nuevos hornos semicontinuos con Biomasa; para el caso de Brasil la
gasificación con biomasa genera un costo elevado, lo cual no es viable para pequeños
empresario que ingresan con nuevas tecnologías de reconversión al mercado; quedado a
la expectativa esta nueva alternativa; para el caso de los países Ecuador , Perú y
Colombia estamos orientado en buscar mecanismos que nos permitan aprovechar el calor
para el secado del ladrillo; En general podemos concluir que el horno Fuego Dormido
debe ser cambiando, debido a que es obsoleto en su operación y la emisiones de gases
de efecto invernadero son elevadas; cualquier cambio de tecnología es favorable sin
embargo para su implementación debe evaluarse los siguientes aspectos fundamentales:
Ambientalmente Sostenible
Técnicamente y Económicamente Viable
Socialmente Aceptable
Siendo fundamentales para determinar la tecnología más apropiada y determinar los
mecanismos y estrategias para su implementación.
7.2 Reconversión Tecnológica Estudio de Pre factibilidad Técnica y
Económica
7.2.1 Evaluación Financiera
Para conocer la variabilidad del proyecto de reconversión tecnológica se asume dos
Costos uno de inversión y operación.
7.2.1.1 Costos de Inversión
Obra civil:: Los rubros asociados con este ítem, son los relacionados con la
Diseño de hornos, Construcción de hornos y obras de PMA , principalmente
Maquinaria y equipo: Este ítem se compone por la tecnología dura
necesaria para desarrollar la propuesta, incluye precios y costo de transporte
101
e instalación en la ladrillera.
Mano de Obra: Comprende los costos asociados con la mano de obra
relacionada con las obras civiles.
7.2.1.2 Costos de Operación
Materia Prima: Los rubros asociados con este ítem, son los relacionados los
insumos para la elaboración del producto (arcilla, carbón y aceite )}
Mano de Obra: Comprende los costos asociados con la mano de obra
relacionada con la etapa de producción
A partir de los siguientes costos y sus ítems se establecer el costo total del proyecto de
Reconversión tecnológica; cuya implementación tendría un costo de $ 884, 653,156.67
millones de pesos.
Tabla 38. Costo total del Proyecto
Costos Total de Proyecto Valor Total
Costos de Inversión $ 862,117,040.00
Costos de Operación/Mes $ 22,536,116.67
Total del Proyecto $ 884,653,156.67
Fuente: Implementación de Reconversión – Ladrillera la Fe
El cual se puede financiar por medio de Bancóldex 100% y el Órganos Colegiados de
Administración y Decisión OCAD el cual ofrece el 30% de Financiación.
Posteriormente se realiza una evaluación de la recuperación de la inversión teniendo en
cuenta las ganancias netas de la producción lo cual permitiría establecer que aparte del
segundo año de implementación se recuperaría la inversión inicial tal como se ilustra en
la siguiente tabla donde se tiene en cuenta el valor presente neto (VPN).
102
Tabla 39. Costos Operativos y Utilidad –Horno Cámara semicontinua
Años Ingreso Total VPN
1
$ 1,398,071,195.26
2 $ 746,566,600.00
3 $ 746,566,600.00
Fuente: Autores
7.2.2 Evaluación Técnica
Partiendo de los resultados obtenidos del monitoreo directo (Kit de Muestreo Ratnooze2)
al horno fuego dormido y el monitoreo Isocinético al Horno Cámara Semi continua y las
características técnicas de los hornos; podemos determinar la opción más viable
técnicamente frente a utilidad y operación.
Tabla 40. No Especificaciones Técnicas Horno Fuego Dormido y Horno Cámara Semi continúa
Parámetros Medida Horno Fuego
Dormido Horno Camara Semi -
Continuo
Tipo De Combustible Carbon , Coque y
Leña Carbon Mineral
Productos Ladrillo, teja, Tolete Tabletas, adoquín,
perforados
Capacidad Del Horno 3500 ladrillos /20
días 2500 bloques / día
Especificaciones ladrillo es maciso de 20x10x6 cm y pesa
2,5k
Bloque - 30x20x10 y pesa 5 kg
Produccion 125 TON Arcilla/
mes 800 TTON Arcilla/ mes
Tiempo De Cocción 20 días 8 horas/ 10 cámaras /80
horas
Generación De Empleo 36 Jornales al
Destajo
12 empleos directos con seguridad y prestación de
Servicio
Perdida Por Producción 5% 3%
Cantidades De Los Subproductos O Materia Primas Recicladoras O Reutilizados Por Unidad De Producción
2% Generalmente no recicladas
100% material reciclado
103
Parámetros Medida Horno Fuego
Dormido Horno Camara Semi -
Continuo
Ventajas Baja Inversión
Mejora las condiciones operativas laborales ,
técnicas y ambientales alta eficiencia térmica de
combustión se utiliza en el precalentamiento de las cámaras precedentes
Competitividad Baja Alta
Operación Perdida de Energía en el Procesos
Reducción de pérdida de Energía en el proceso
Permite Recuperar El Calor De Secado No Si
Estimativo Del Impacto En El Cumplimiento Normativo
Según el estudio realizado por CAEM,en el estudio del CARBÓN NEGRO CON KIT DE MUESTREO RATNOOZE2 EN EL HORNO ARTESANAL - Fuego Dormido expresada en Resumen resultados emisiones netas expresadas en (kg/hr) *Material particulado fino (PM2.5) - 926 (kg/hr) *Carbono orgánico (OC) 602 (kg/hr) * Monóxido de carbono (CO) 16600(kg/hr) **Dióxido de azufre (SO2) 2340 (kg/hr)
Resolución 909 de 2008 - Resultado horno cámaras
valido – prueba ISO cinético de gases. (6 febrero 2014)
(mg/m3) DATOS PROICSA *
*Partículas en suspensión totales (TSP) 134(mg/m3). *Dióxido de azufre (SO2)
116 (mg/m3). *Óxidos de nitrógeno (NOX)
23 (mg/m3). *Ácido clorhídrico (HCL) 5
(mg/m3).
*O2 de referencia (%) 17,60 %(mg/m3).
Fuentes: Autores
Con los datos obtenidos en el presente estudio podemos determinar que el Horno Cámara
Semi continúa es un modelo aplicable para microempresarios o pequeñas empresas. Es
una alternativa tecnológica atractiva en razón a su inversión, tasa interna de retorno y su
periodo de recuperación. Además permite la cocción de diferentes productos con un bajo
costo de producción y con altos estándares de calidad; donde se genera un aumento de la
producción del 80% y una la reducción de uso de combustible.
Teniendo en cuenta la problemática ambiental de la zona, las emisiones de Material
Particulado PM- 2.5 reducen considerablemente con la implementación del Horno cámara
104
semi continua; según el cálculo del índice de calidad del aire adoptado de la EPA Agencia
de Protección Ambiental de los Estados Unidos, en la vereda Patio Bonito del Municipio
de Nemocon; presenta un grado “moderado” de afectación a la salud pública, por las
emisiones de Material particulado PM 10 y PM 2.5, generadas principalmente a la
actividad económica de la zona de estudio ( Fabricación de ladrillo); los cuales
contribuyen a posibles síntomas respiratorios en individuos no sensibles y agravamiento
de enfermedad del corazón o de pulmón en personas con enfermedades
cardiopulmonares y adultos mayores, guardando congruencias con los resultados
obtenidos en la encuesta aleatorio realizadas a la población donde las consultas al
médico son principalmente por gripa y Enfermedades Respiratorias Agudas y
enfermedades donde los niños y adultos mayores son los más afectados.
105
8. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
De acuerdo a los resultados obtenidos de las mediciones realizadas en los Hornos Fuego
Dormido y Cámara semicontinua; las encuestas aplicadas en la población de la Vereda
Patio Bonito y el análisis de la propuesta tecnológica planteada, se concluye lo siguiente:
Las emisiones generadas por el Horno Fuego Dormido durante la cocción de
ladrillos incrementaron las concentraciones de Material particulado fino con
diámetro aerodinámico inferior a 2.5m, Monóxido de carbono y Dióxido de
Azufre en la atmosfera, desplazándose por acción de los vientos hacia las zonas
cercanas a la fuente de emisión, las cuales podrían generar efectos adversos en
la salud humana, soportado esto por los resultados del Índice de calidad del aire
ICA, el cual determina un nivel de afectación moderado para el parámetro de
material particulado PM10 y PM-2.5, generando posibles efectos en la salud
como son síntomas respiratorios en individuos no sensibles, posible
agravamiento de enfermedad del corazón o de pulmón en personas con
enfermedades cardiopulmonares y adultos mayores.
Las concentraciones determinadas de los contaminantes Partículas en
suspensión totales (TSP), Dióxido de azufre (SO2), Óxidos de Nitrógeno (NOx) y
Ácido clorhídrico (HCL) durante la operación del Horno Camara Semicontinua,
cumplen a cabalidad con los estándares de emisión admisibles de contaminantes
al aire establecidos en los artículos 30 y 32 de la Resolución 909 de 2008 del
Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial, reafirmando la reducción
de las emisiones atmosféricas generadas por la fabricación de ladrillos, siendo
esta una alternativa ambientalmente sostenible, económicamente viable y
socialmente aceptable.
El estudio de pre-factibilidad económica estableció que la implementación de la
reconversión tecnológica a un Horno Cámara semicontinua es viable y su
inversión se recuperaría en año y medio; siendo un tasa de retorno en un corto
periodo de tiempo.
Se determino una mayor eficiencia del Horno Cámara semicontinua, puesto que
106
su tiempo de cocción y secado es de un periodo no mayor a 2 días, para el caso
del Horno Fuego Dormido el proceso de cocción es de 20 días con un tiempo de
Secado de 15 días, sin contar las perdidas por unidad de producción; por lo cual
se puede inferir que la implementación del Horno Cámara semicontinua es la
opción más adecuada para los empresarios Chicharleros.
No se estableció una relación directa entre las enfermedades de respiración
aguda con las emisiones atmosféricas en la zona en estudio; sin embargo si es
posible relacionar las emisiones atmosféricas con enfermedades como la gripa y
la irritación de vías respiratorias y ojos. No obstante se debe tener en cuenta el
grado de incertidumbre generado por la honestidad de las repuestas brindadas
por los encuestados.
El estudio realizado permitió identificar que el empresario Chircalero desconoce su
negocio, su posición frente al mercado, las tecnologías y las posibles afectaciones
al medio ambiente por su actividad.
La implementación del horno cámara semicontinua tiene un potencial importante
en el gremio ladrillero, ya que permitiría mayor acceso a capital a los
empresarios, incrementando sus ingresos y posibilidades de crecimiento.
Teniendo en cuenta los resultados obtenidos, se recomienda lo siguiente:
Los programas de Reconversión Energética deben contar con un mayor patrocinio,
debido a que a la fecha los beneficiarios, no cuenta con el suficiente capital para
su financiación; adicionalmente se desconoce de la metodología para la
reconversión.
Realizar acompañamiento técnico y social en los empresarios chicarleros con el fin
de garantizar el éxito de la implementación de hornos cámara semicontinua; ya
que el derecho a la propiedad del horno, la participación económica, la repartición
de trabajo e ingresos, representa la mayor barrera del proyecto.
Las estación de monitoreo de Calidad del aire No 09 Nemocón - Patio Bonito, se
encuentra desactualizada por lo tanto conocer datos precisos e históricos de las
107
concentraciones de contaminantes criterios, dificulta la determinación del índice
de calidad del aire fundamental para conocer el umbral de afectación a la salud
Humana.
No se cuenta con estudios epidemiológicos que permitan establecer los estados y
eventos de salud en la población de la zona de estudio y poder establecer
medidas de control.
Realizar estudios epidemiológicos de mayor alcance y cobertura sobre los
pobladores de la vereda Patio Bonito que permitan conocer la magnitud de las
emisiones atmosféricas en su salud.
Los empresarios con hornos fuego dormido tienen la posibilidad de agruparse, y
obtener beneficios técnicos, laborales y económicos.
108
9. BIBLIOGRAFIA
Bogotá, C. d. (2014). Análisis del Sector Ladrillero Artesanal en la zona de
Nemocón. Bogotá.
EL MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL.
(2008). RESOLUCIÓN NÚMERO 909 de junio de 2008. BOGOTA .
López, E. M. (2007). Diagnóstico de la Contaminación Atmosférica en el Valle del
Aburrá. Medellin .
Ltda., R. (2011). PROGRAMA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LADRILLERAS
ARTESANALES DE AMERICA LATINA PARA MITIGAR EL CAMBIO CLIMATICO
– EELA. Colombia .
Ministerio de Ambiente, V. y. (2008). Resolución 909 de 2008. Bogotá D.C.
Ministerio de Ambiente, V. y. (2010). En V. y. Ministerio de Ambiente, Protocolo
para el Monitoreo y Seguimiento de la Calidad del Aire. Bogota.
MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. (1995). DECRETO 948 DE 1995. Bogota .
Miriam Zuk, M. T. (2007). Tercer Almanaque de Datos y Tendencias de la Calidad
del Aire en Nueve Ciudades Mexicanas. Ciudad de México: SERMANAT.
Organizacion Mundial de la salud. (2005). OMS Guías de calidad del aire
actualización mundial 2005. Alemania .
EL MINISTERIO DE AMBIENTE, VIVIENDA Y DESARROLLO TERRITORIAL.
(2008). RESOLUCIÓN NÚMERO 909 de junio de 2008. BOGOTA .
López, E. M. (2007). Diagnóstico de la Contaminación Atmosférica en el Valle del
Aburrá. Medellin .
Ltda., R. (2011). PROGRAMA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LADRILLERAS
ARTESANALES DE AMERICA LATINA PARA MITIGAR EL CAMBIO CLIMATICO
– EELA. Colombia .
109
MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE. (1995). DECRETO 948 DE 1995. Bogota .
Miriam Zuk, M. T. (2007). Tercer Almanaque de Datos y Tendencias de la Calidad
del Aire en Nueve Ciudades Mexicanas. Ciudad de México: SERMANAT.
Organizacion Mundial de la salud. (2005). OMS Guías de calidad del aire
actualización mundial 2005. Alemania .
Bogotá, C. d. (2014). Análisis del Sector Ladrillero Artesanal en la zona de
Nemocón. Bogotá.
CAEM . (2011). PROGRAMA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN LADRILLERAS
ARTESANALES DE AMERICA LATINA PARA MITIGAR EL CAMBIO CLIMATICO
– EELA. Nemocón – Colombia.
CAEM . (2015). RESUMEN DE RESULTADOS MEDICIÓN DE CARBÓN NEGRO
CON KIT DE MUESTREO RATNOOZE2 EN EL HORNO ARTESANAL DE LA
EMPRESA LA DESPENSA. COLOMBIA .
EELA. (2011). Estudio tecnológico para definir el tipo de tecnología de horno
apropiada para la reconversión de las ladrilleras artesanales, ingeniería básica y
supervisión del montaje. Colombia .
PROGRAMA EFICIENCIA ENERGETICA EN LADRILLERAS ARTESANALES -
EELA. (2011). TIPOS DE HORNO USADOS EN LA INDUSTRIA . COLOMBIA .
VARGAS, L. F. (2008). APLICACIÓN DEL MODELO ISC AERMOD PARA
DETERMINAR LOS NIVELES DE APLICACIÓN DEL MODELO ISC AERMOD
AERMOD PARA DETERMINAR LOS NIVELES DE INCUMPLIMIENTO DE LA
NORMA DE CALIDAD DEL AIRE PARA MATERIAL PARTICULADO (PM10), EN
EL SECTOR INDUSTRIAL DE PATIO BONITO.