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Todo proyecto que se inicia debe cumplir con las normas ambientales que rigen en nuestro país.  Aquellos que emitirán contaminantes aéreos deben realizar una evaluación de impacto ambiental de calidad del aire, que certifique que cumple con los criterios establecidos en la ley N°19.300, con el reglamento del SEIA y con ciertos documentos específicos, como la “Guía para el uso de modelos de calidad del aire”, entre otros.

Para realizar este complicado proceso, Enviromodeling ofrece a sus clientes servicios de alta complejidad realizados con los más altos estándares de calidad.  Algunos de éstos son:

El sistema de modelación utilizado para la modelación de transporte y dispersión de contaminantes primarios tales como; SO2, NO2, CO, MPS, MP10 y MP2,5, entre otros, corresponde principalmente al modelo CALPUFF. Este es un modelo lagrangiano de dispersión tipo puff que permite simular el transporte, dispersión e impacto de emisiones de contaminantes primarios de procesos biogénicos y antropogénicos. Este modelo se implementa utilizando la meteorología generada por el modelo Weather Research and Forecasting (WRF) como entrada, además de las emisiones cuantificadas en un inventario de emisión, para un periodo de tiempo de interés.

Los resultados del modelo CALPUFF son el aporte de un proyecto, lo que se presenta mediante isolíneas de concentración de contaminantes primarios en el área de estudio y en forma tabular para receptores puntuales de interés. Estos resultados se obtienen considerando las normas de calidad de aire primarias y secundarias, según corresponda para cada contaminante o según la estadística que se requiera para cada proyecto.

La modelación meteorológica se realiza con el modelo Weather Research and Forecasting (WRF) para un área y periodo de tiempo de interés. Este es un sistema numérico Euleriano no hidrostático de predicción meteorológica o de diagnóstico y de simulación atmosférica diseñado para aplicaciones de investigación y operativas. El modelo WRF en su modo diagnóstico utiliza los datos proporcionados por el Sistema, Global Forecast System (GFS), de la NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) de USA, con una resolución temporal de 3 horas y resolución espacial de 0.5 grados.

En Chile, corresponde al modelo recomendado por el Servicio de Evaluación Ambiental (SEA), siendo EnviroModeling una empresa vanguardista utilizando su versión más reciente 4.2, además de seguir los lineamientos de configuración realizados por la misma entidad gubernamental.

No obstante, EnviroModeling puede realizar modelaciones con configuraciones personalizadas, tales como resoluciones espaciales de 1/3 km de resolución o agregar topografía personalizada para un proyecto, como por ejemplo un futuro rajo minero y/o botaderos.

Además, en el marco del Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental, se realiza el análisis de incertidumbre de los resultados del modelo, comparando cualitativamente y cuantitativamente sus resultados con datos meteorológicos locales validados obtenidos de estaciones meteorológicas ubicadas dentro del dominio de modelación.

La modelación de dispersión de olores también es realizada mediante la aplicación del sistema de modelación CALPUFF. Este modelo se implementa utilizando la meteorología generada por WRF para un periodo de tiempo y sirve para predecir el aporte de una fuente considerando emisiones de unidades de olor (ou/s) como entrada.

Los resultados de CALPUFF se presentan como isolíneas de concentraciones en el dominio de interés (Curvas isodoras y Curvas isofrecuencia) y en forma tabular para los receptores de interés. Se consideran los estadísticos de proyección máxima horaria, percentiles 99,5 y 98 indicados en la Guía para la predicción y evaluación de impactos por olor en el SEIA, 2017.

La línea Base de calidad de aire y meteorología se realiza mediante la revisión y análisis de datos ambientales obtenidos de estaciones monitoras de una zona. Los datos de calidad de aire se analizan para tres años de los distintos contaminantes registrados para obtener las estadísticas de las normas primaria y secundaria de calidad de aire.

Por otra parte, la línea base meteorológica se realiza para un año o más con gráficos de ciclos diarios, estacionales y rosas de vientos, que se describen a continuación:

  • Series de tiempo y ciclos diarios: Este análisis consiste en revisar y analizar la información meteorológica entregada por las estaciones monitoras de una zona de interés durante el periodo de estudio. Esto se realiza mediante series de tiempo y ciclos diarios de las variables meteorológicas disponibles. Con los datos validados se elaboran ciclos diarios promedio anuales y estacionales de variables meteorológicas medidas por las distintas estaciones disponibles para el periodo de monitoreo.
  • Generación y análisis de rosas de viento: Utilizando los datos de velocidad y dirección de viento observados en las estaciones monitoras de la zona de estudio, y mediante el uso del Software WRPLOT View de Lakes Enviromental, se generan rosas promedio del periodo completo de estudio, y por periodos horarios para cada estación monitora.

La modelación fotoquímica de impactos de Ozono (O3) troposférico y MP2,5 secundario debido a emisiones de sus precursores SOx, NOx y Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs), entre otros, en zonas urbanas y rurales, es realizado preferentemente mediante la aplicación del sistema de modelación fotoquímica CAMx.

El modelo fotoquímico CAMx es un modelo euleriano de dispersión que permite la modelación integrada de los distintos mecanismos de dispersión fotoquímica y transporte de los contaminantes en fase gaseosa y particulado, y evalúa el incremento en los niveles de Ozono (O3) y MP2.5 Secundario debido a emisiones de precursores de estos contaminantes, en un área de interés. El modelo se alimenta de la meteorología generada por el modelo WRF, además de las emisiones de NOx, COV, SOx, Monóxido de Carbono CO, entre otros, de las diferentes fuentes existentes en el área de modelación. Este modelo se puede implementar utilizando la meteorología generada por WRF para cuatro meses de un año representativo de cada estación, generalmente, enero – verano, abril – otoño, julio – invierno y octubre – primavera o para un año completo.

Los resultados se obtienen para receptores puntuales y como isolíneas de concentraciones en el dominio de modelación, considerando las normas primarias de calidad de aire para Ozono y MP2.5.

El análisis de incertidumbre de los resultados del modelo WRF se realiza mediante una comparación de la información observada durante el periodo de modelación con los resultados del modelo por cada estación meteorológica de la zona de estudio.

Este análisis se realiza cualitativa y cuantitativamente, mediante comparación de gráficos y estadísticos de confiabilidad, respectivamente, con el fin de ver el grado de representatividad del modelo.

Todo esto se realiza de acuerdo a las recomendaciones indicadas en la “Guía para el Uso de Modelos de Calidad del Aire en el SEIA”.

Un inventario de emisiones corresponde a la identificación y cuantificación de fuentes contaminantes y sus emisiones en un área y tiempo de interés. La elaboración de éste, involucra la aplicación de factores de emisión para distintas actividades antropogénicas a considerar, como extracciones mineras, transporte vehicular, faenas agrícolas, entre otras.

Un Inventario de Emisiones considera las actividades y procesos unitarios de cada proyecto que puedan emitir contaminantes a la atmósfera, en cualquiera  de sus fases; construcción, operación y/o cierre.

Los contaminantes incluidos en cada inventario de emisiones están determinados por el tipo de proyecto, y el área de estudio, siendo los más frecuentemente; Material Particulado Respirable (MP10), Material Particulado Fino Respirable (MP2.5), Material Particulado Sedimentable (MPS), Óxidos de Nitrógeno (NOX), Dióxido de Azufre (SO2) y Monóxido de Carbono (CO).

Debido a la experiencia de EnviroModeling en la elaboración de estudios de calidad de aire y el éxito en la presentación y aprobación de éstos ante el SEA, la empresa tiene la capacidad de auditar los estudios realizados por otros consultores, de modo de asegurar la calidad y coherencia de los resultados. Este servicio consiste en la revisión cualitativa y cuantitativa de todos los antecedentes y documentos del estudio, es decir, se realiza la revisión y análisis de informes, anexos, archivos de entradas a los modelos y cálculos de inventarios de emisiones, junto con la reconstrucción de resultados para concluir cualquier error sistemático o aleatorio que pudiera existir en el estudio. El producto final es la entrega de un informe con los resultados de los análisis y las desviaciones encontradas en conjunto con fichas numeradas con el detalle de las observaciones.

En Chile, el Servicio de Evaluación Ambiental (SEA) es el encargado de tecnificar y administrar el instrumento de gestión ambiental denominado “Sistema de Evaluación de Impacto Ambiental” (SEIA), cuya gestión se basa en la evaluación ambiental de proyectos ajustada a lo establecido en la norma vigente, fomentando y facilitando la participación ciudadana en la evaluación de los proyectos[1].

El SEIA permite introducir la dimensión ambiental en el diseño y la ejecución de los proyectos y actividades que se realizan en el país; a través de él se evalúa y certifica que las iniciativas, tanto del sector público como del sector privado, se encuentran en condiciones de cumplir con los requisitos ambientales que les son aplicables[2].

Por lo tanto, todo proyecto que ingrese a evaluación en el SEIA, ya sea nuevo o modificación, debe demostrar que no tiene impactos adversos en todos los componentes ambientales o que si los tiene implementará medidas de mitigación correspondiente.

Nuestra empresa realiza estudios de impactos especializados en la componente aire. Estos estudios pueden contener desde el Inventario de Emisiones del proyecto hasta la evaluación de impactos en calidad de aire. Dependiendo de los requerimientos del cliente y el tipo de proyecto, los componentes de estos estudios son:

  • Inventario de emisiones de gases y partículas, etapas de construcción, operación y cierre del proyecto
  • Modelación meteorológica y análisis de incertidumbre de los resultados
  • Modelación de dispersión de contaminantes primarios y/o modelación fotoquímica de contaminantes secundarios de los distintos escenarios del proyecto.
  • Obtención de resultados y análisis comparativo respecto a las normas primarias y secundarias de calidad del aire vigentes en la Legislación Chilena Ambiental, para la determinación de la viabilidad del proyecto desde el punto de vista de contaminación atmosférica en los distintos escenarios.

[1] https://www.sea.gob.cl/sea/quienes-somos

[2] https://www.sea.gob.cl/sea/que-es-seia

La estimación del potencial de reducción de emisiones debido a medidas de control de emisiones se realiza mediante una modelación atmosférica con situación base y modelaciones con las medidas de reducción de emisiones a implementar. La comparación de ambas modelaciones permite encontrar la cuantificación de la reducción de impactos en la calidad del aire, ya sea en términos de porcentaje o sesgo.

Gráfico de Probabilidad de Visita – Zona de Calama

Gráfico de flujos de viento generado con CalDESK

Servicios altamente especializados

Enviromodeling Ltda. ha desarrollado herramientas y softwares que permiten realizar análisis de la circulación de los vientos en una zona en estudio y evaluar el comportamiento de las masas de aire.

Además, con el uso de estos modelos, es posible predecir concentraciones de contaminantes primarios y/o secundarios en receptores o en un dominio determinado o llevar a cabo la identificación de las principales fuentes de emisión del material particulado atmosférico y sus contribuciones a los niveles de MP10 y MP2,5, olores y gases, medidos en estaciones monitoras o receptores. Para realizar este tipo de análisis Enviromodeling tiene una gran experiencia en el desarrollo y uso de herramientas como:

Los modelos de pronósticos de calidad de aire son sistemas que implementa EnviroModeling para predecir concentraciones de contaminantes primarios y/o secundarios en receptores o dominio de interés.

Estos modelos de pronósticos se basan en la operación del modelo CALPUFF para contaminantes primarios (MP10, MP2,5, SO2, NO2 y CO) y de CAMx para contaminantes secundarios (Ozono y MP2,5 secundario) alimentados con información meteorológica pronosticada por el modelo WRF.

Una gran ventaja de estos Modelos de Pronósticos, es que es posible configurarlos en sus parametrizaciones dependiendo del dominio y además de entregar pronósticos a corto y mediano plazo

Con la información generada por el modelo meteorológico WRF o CALMET para un año o periodo determinado, se realiza un análisis de circulación de los vientos en la zona de estudio mediante trayectorias de masas de aire. La generación de trayectorias de masas de aire es un método cualitativo utilizado para realizar un análisis de la circulación de los vientos en la zona de estudio. Estas trayectorias son generadas con el módulo “Advanced Trajectory Analysis” incorporado en el software CalDESK® v2.97. El programa realiza un seguimiento de las rutas o caminos que recorrió (Backward Trajectory – BTA) o que recorrerá (Forward Trajectory – FTA) una porción de masa de aire, basado en el campo de vientos modelado por el modelo meteorológico.

Para comprender mejor la variación diaria y estacional de la circulación que siguen las masas de aire se considerarán intervalos horarios para días representativos de cada mes o episodios críticos, tales como los siguientes tres intervalos:

  • 00:00 – 08:00 hrs.
  • 09:00 – 17:00 hrs.
  • 18:00 – 23:00 hrs.

Como resultado de esta actividad se obtienen patrones de circulación de masas de aire en la zona de estudio como promedio mensual y como circulación diaria.

El análisis de Potenciabilidad de Impacto o Probabilidad de Visita (PdV) consiste en simular el transporte de partículas virtuales desde una fuente puntual, utilizando el campo de vientos modelado por WRF o CALMET. La aplicación desarrollada para estos fines se denomina Caltrack, y su función es contar el número de veces que estas partículas virtuales pasan o visitan diferentes puntos a lo largo de su recorrido. Como resultado, Caltrack entrega un campo de probabilidades de impacto de estas partículas virtuales, que puede ser visualizado en CalDESK. Este análisis se realiza para días en que se observen eventos especiales de contaminación.

Como resultado del análisis de PdV, se obtienen campos de probabilidades de impacto de partículas virtuales, los que permitirán observar las zonas donde hay mayor probabilidad de que las emisiones de cualquier fuente ubicada allí pueda tener un impacto en los niveles de MPS, MP10 y MP2,5 de las estaciones de estudio.

El análisis de la información de variables meteorológicas horarias registradas en estaciones de una zona de estudio se realiza para periodo determinado según cada proyecto. Las variables meteorológicas horarias a analizar son las siguientes:

  • Velocidad y Dirección de vientos
  • Temperatura
  • Humedad Relativa
  • Presión Atmosférica
  • Radiación Solar

La información indicada es validada según procedimientos EPA Niveles 1 y 2, para luego generar series de tiempo de las variables y validar según Nivel 3. La descripción de los niveles es el siguiente:

  • Validación Nivel 1: Los datos meteorológicos son ordenados en planilla tipo Excel y luego se analizarán asegurando que la data esté completa y que exista consistencia en los valores medidos. Además, en este nivel se identificarán los datos nulos (en blanco, con lagunas o sin datos o identificados con códigos del D.S. Nº 61/2008, etc.), los cuales serán identificados con el indicador -9999.
  • Validación Nivel 2: En este nivel se identifican los datos con valores anormales o que están fuera de rango, los cuales también se identifican con el indicador -9999.
  • Validación Nivel 3: Se generan series de tiempo con los datos de las estaciones monitoras disponibles y se revisan cada una por separado y luego se compararon entre sí. De esta manera se puede visualizar anomalías en las series de tiempo de las variables meteorológicas medidas, tales como: periodos de datos faltantes, datos constantes por fallas en equipos de medición, datos fuera de rango u ocurrencia de eventos meteorológicos, entre otros. Si se visualizan datos anómalos en las series de tiempo, estos son anulados y reemplazados con el indicador -9999.

A partir de la validación de datos se obtiene la cantidad de datos válidos en el periodo de estudio.

Por otra parte, el proceso de validación de la información de calidad de aire registrada en la zona de estudio para un periodo determinado, generalmente 3 años según disponibilidad de datos, se realiza utilizando tres niveles de validación, al igual que con el análisis de la meteorología presentado anteriormente.

Una vez realizada la validación de la data disponible, se realiza un conteo de los datos válidos. Se consideran los promedios respectivos a las normas primarias y secundarias de calidad de aire, según lo dispuesto en ellas como cantidad de información válida.

Con la información disponible, se obtienen las estadísticas de los contaminantes de interés según cada norma de calidad de aire.

El análisis de la información de calidad de aire de las estaciones de monitoreo además permite identificar eventos de situaciones, ya sea episodios de altas concentraciones que superen los valores establecidos en las normas de calidad de aire o situaciones de concentraciones de contaminantes no esperadas para algunas de las estaciones.

Para identificar las fuentes emisoras de Material Particulado Respirable (MP10/MP2,5), que contribuyen a los niveles medidos de estos contaminantes en zonas sensibles se aplican modelos tipo Receptor.

Los Modelos Receptores son técnicas estadísticas y matemáticas ampliamente utilizadas. Su principal uso es para la identificación de las principales fuentes de emisión del material particulado atmosférico y sus contribuciones a los niveles de MP10 y MP2,5 medidos en estaciones monitoras o receptores.

EnviroModeling utiliza principalmente los siguientes modelos:

  • Modelo CMB: Es un modelo aprobado por EPA, USA. El principio fundamental del modelo, es un balance químico que se realiza en cada uno de los filtros de MP10 de interés. El balance se realiza elemento por elemento, asumiendo que existen “n” fuentes posibles contribuyendo al MP10 en un Receptor, entregando cuáles son las fuentes más probables de contribuir a un receptor.
  • Modelo UNMIX: Es uno de los modelos tipo receptor desarrollados por la US-EPA, que emplea el método factorial de descomposición en valores singulares para estimar el número de fuentes, reduciendo la dimensionalidad de los datos. Para ello, aplica el análisis de componentes principales a diversos sub-conjuntos de los datos originales. Los resultados de este modelo entregan el tipo de fuentes que afectan a un receptor.

Para ambos modelos, es necesario contar con un análisis químico de las especies contenidas en los filtros de la estación de interés y de las posibles fuentes que podrían contribuir a la calidad del aire de dicha estación.

Las posibles fuentes que afectan a un receptor, si no se tienen determinadas con antelación, se pueden establecer previamente mediante un análisis de trayectorias de masas de aire, donde se encuentran las fuentes que se encuentran en la dirección de los vientos que llegan al receptor para posteriormente determinar su aporte.

Capacitaciones personalizadas

Además de los servicios realizados por nuestros ingenieros expertos, EnviroModeling ofrece a la comunidad capacitaciones en modelos de calidad del aire tales como CALMET, CALPUFF y CAMx, entre otros.  Consulte por nuestros precios y disponibilidad.