Un estudio del impacto ambiental (EIA) explica minuciosamente las características de un proyecto o propuesta que se pretende realizar o modificar, el EIA aporta informes para el pronóstico, identificación e interpretación del impacto y muestra las acciones a seguir para impedir o disminuirlos efectos significativos en tal proyecto.
El impacto ambiental encierra todos los cambios en el ambiente, los cuales pueden ser originados por actividades antropogénicas o provocados por fenómenos naturales como huracanes o sismos. En cualquier caso, el impacto ambiental consiste en la portación de agentes contaminantes en un medio que es incapaz de asimilarlo.
Para realizar un estudio de impacto en el ambiente, independientemente de su causa, se requiere de las siguientes etapas descritas por Córdova Padilla.
Etapa 1. Identificación y clasificación
En esta etapa se establece el tipo de proyecto a realizar con la finalidad de dictaminar si el impacto es derivado de las acciones humanas.
Etapa 2. Preparación y análisis
Aquí se trata de revisar el impacto previamente identificado, especialmente de carácter negativo para establecer las medidas necesarias. En esta etapa tambien se utiliza un simulador para conocer la dispersión del contaminante y su radio de afectación, asi como la concentración de agentes contaminantes y los daños a la salud.
Etapa 3. Clasificación y decisión
Lo que se busca en esta etapa es verificar la adecuación de las medidas y propuestas para el manejo de los impactos negativos que son derivados de las acciones específicas, esta etapa es de suma importancia porque toma decisiones que aprueban o rechazan el estudio que se realiza. Dentro de este proceso se verifican los riesgos, daños y beneficios ambientales que provienen de acciones humanas.
Etapa 4. Seguimiento y control
En esta última etapa se verifica la eficacia del análisis del impacto ambiental, en ella se establecen las acciones, acordes con los criterios de protección ambiental. Una vez establecida la concentración de los receptores se hace una comparación de los límites con las normas ambientales vigentes.
Estas etapas las puedes revisar a profundidad en el capítulo 1 Selección de proyecto en el apartado Principales mecanismos de la evolución de impacto ambiental de Marcial Córdoba Padilla de las páginas 44 a la 49 donde encontraras todo lo que debe cumplirse para realizar el análisis de sistema ambiental.
Un estudio de impacto ambiental se sustenta con información confiable que permite la aprobación o rechazo de un proyecto, donde se identifican los riesgos y daños ambientales, para ello se utilizan herramientas como los simuladores que generan datos acerca del comportamiento de los contaminantes en los sistemas de aire, agua o suelos, obteniendo asi la información confiable para el estudio de impacto ambiental y su toma de decisión.
En la actualidad el uso de simuladores es una herramienta necesaria que se utiliza para realizar los estudios de diversos contaminantes atmosféricos, acuíferos y en suelos para conocer los procesos complejos de difusión, transporte y depósitos que se producen en los diversos sistemas. Los simuladores son ideales para los estudios del impacto ambiental y para la gestión ambiental ya que permite evaluar los efectos posibles de fuentes de contaminantes atmosféricos, hídricos y de suelo y evalúa de manera rápida la dispersión de estos.
Un simulador se refiere a un programa que permite modelar por computadora el sistema ambiental, utilizando algoritmos que reproducen el evento o fenómeno que se está estudiando. Por simulador se entiende que no solo es un sistema de computadora, sino tambien muestra visualmente e incluso físicamente las entradas y salidas de los resultados de la simulación. Por eso es preciso saber que desde los últimos años, se vienen empleando sistemas de simulación para la modelización de dispersión de contaminantes en la atmosfera, agua y suelo. Por lo tanto deberás consultar el documento Software para la evaluación de impacto ambiental: EIA09 del Departamento de Ingeniería Software e Inteligencia Artificial de la Facultad de Informática, Universidad Complutense de Madrid y del Instituto Agroforestal Mediterráneo de España, de los autores Cruz Mínguez, Gallego Martin, González de Paula, Garmendia Salvador presenta una aplicación de sistema multiplataforma para realizar la evaluación de impacto ambiental de proyectos de ingeniería a gran escala. La finalidad de estos sistemas de EIA es valorar las acciones sobre el entorno, de forma que puedan incluirse dentro del proceso de toma de decisiones y determinar si el proyecto es viable.
Para el uso de simuladores es importante tener un total conocimiento de la herramienta matemática dependiendo del área de conocimiento, para poder comprenderlo de manera clara y dar una respuesta correcta de interpretación de resultados. Por eso es recomendable que leas el documento de Garde Blesa, Azcarate Camio y Mallor Giménez, publicada en el 2011 llamado Desarrollo y validación de un modelo de simulación para el complejo asistencial medico tecnológico de Navarra (CAMTNA). En el primer capítulo llamado Introducción a la simulación de la página 10 a la 18 muestra una definición de simulación, el uso de la simulación, la simulación como proceso experimental y hace especial hincapié en su aplicación en el ámbito sanitario.
Ademas de la industria, el aumento de la población ha incrementado la emisión de contaminantes a la atmosfera. A su vez tambien se ha incrementado el avance tecnológico permitiendo que cada vez sean más eficientes las computadoras para el desarrollo de programas de simulación, que son aplicados en las áreas de investigación. En ese sentido, es recomendable que leas el articulo Desarrollo de un Programa de Simulación de Procesos para el Tratamiento de Emisiones Atmosféricas. Donde presenta el desarrollo del programa SIMTEGUC, para la simulación de procesos asociados al tratamiento de emisiones atmosféricas, este programa utiliza un enfoque medular secuencial, para administrar y controlar el flujo de información durante la simulación. Y cuenta con módulos de cálculos que fueron validados mediante un estudio comparativo, con los resultados aportados por la simulación.
Para complementar este tema tambien debes leer la pagina 38 en el apartado Importancia del uso de los simuladores de procesos en México, del libro Simulación de procesos en ingeniería química, de los autores Martínez, Dávila, López, Carbajal y Rocha. En este documento se relata la situación que se ha generado en México acerca de la aplicación de simuladores en el área de ingeniería aplicada, mostrando dos ejemplos de cómo un simulador ha optimizado diversos recursos en la industria.
Ahora que has leído todo lo referente al uso de simuladores en sistema atmosférico y su relación con el impacto ambiental, se presenta a continuación un ejemplo resuelto de una problemática atmosférica con la finalidad de que comprendas mejor el uso de un simulador en un estudio de impacto ambiental, utilizando en este caso la herramienta Modelo de caja fija de aire, la cual fue diseñada en el programa Delphi se realizó en base al siguiente modelo matemático:
b = Concentración de fondo µg/m3
q = índice de emisión g/s.m2
L = eje en “x” del área de estudio (longitud) km
u = velocidad del viento m/s
H = eje en “z” del área de estudio (altura de capa de mezclado) m
C = concentración de monóxido de carbono sobre la ciudad µg/m3
Ejemplo de un simulador en un estudio de impacto ambiental en sistema atmosférico.
La ciudad de Villahermosa en el estado de Tabasco ha presentado en los últimos meses una visible contaminación atmosférica por monóxido de carbono, razón por la cual se desea determinar la concentración de este contaminante, para ello se realiza el siguiente procedimiento:
1. Se establecen las siguiente coordenadas del polígono de estudio en unidades grados, apoyados de la herramienta Google Earth
Tabla 1. Coordenadas del polígono de estudio.
| Punto de Referencia | Latitud Norte | Longitud Oeste |
| Punto No. 1 | 18º02’50.27” | 93º03’46.60” |
| Punto No. 2 | 18º02’53.65” | 92º51’52.03” |
| Punto No. 3 | 17º56’56.22” | 92º53’26.77” |
| Punto No. 4 | 17º57’00.85” | 93º01’35.77” |
Ilustración 1. Mapa de la ciudad de Villahermosa, Tabasco.
Los datos de longitud tendrán los valores de L = 23.56km y W = 12.36km
2. Se considera el periodo de modelación de la dispersión de contaminantes, el cual se estableció del 15 al 20 de marzo del 2013.
3. Se consulta la meteorología para el periodo de dispersión establecido, del 15 al 20 de marzo del 2013, en el Servicio Meteorológico Nacional.
Ilustración 2. Dispersión del contaminante en el periodo establecido.
4. Los datos de las variables meteorológicas deben ser importadas en la siguiente liga de la CONAGUA.
Tabla 2. Variables meteorológicas.
| Longitud: | 92º56’00” | Latitud | 17º59’00” | Altitud | 6.5 |
|
|
|
|
|
| DIRS | DIRR | RAPVIENTO2 | RAPRAFAGA2 | TEMP | HR | PB | PREC | RAD-SOL |
| 14/03/2013 | 355 | 104 | 1.38 | 8.2 |
|
|
| 0.4 |
|
| 15/03/2013 | 70 | 128 | 3.06 | 9.5 |
|
|
| 0.4 |
|
| 16/03/2013 | 76 | 185 | 1.24 | 7.5 | 23.8 | 70 | 1014.9 | 0 | 229 |
| 17/03/2013 | 89 | 154 | 1.42 | 6.4 |
|
|
| 0 |
|
| 18/03/2013 | 90 | 191 | 1.07 | 5.2 | 28.6 | 67 | 1008 | 0 | 232.6 |
| 19/03/2013 | 43 | 144 | 1.34 | 6.3 | 29.7 | 67 | 1008.3 | 0 | 178.4 |
| 20/03/2013 | 42 | 52 | 1.27 | 8.7 | 29.6 | 68 | 1008.1 | 0 | 204.8 |
| 21/03/2013 | 325 | 112 | 2.02 | 8.1 | 28.2 | 72 | 1009.9 | 0 | 157 |
| 22/03/2013 | 105 | 147 | 1.32 | 5.3 |
|
|
| 0 |
|
| 23/03/2013 | 8 | 333 | 1.24 | 6.8 | 31.5 | 63 | 1004 | 0 | 194.7 |
| 24/03/2013 | 311 | 65 | 1.27 | 7 | 31.3 | 57 | 1004.2 | 0 | 258.3 |
5. Se revisan los datos importados por el Servicio Meteorológico Nacional, estableciendo la dirección de los vientos sostenidos en términos de la rosa de los vientos, tambien se considera el promedio de la dirección de los vientos sostenidos ya que son los de mayor frecuencia durante el periodo establecido, las ráfagas no se toman en cuenta ya que presenta periodos de tiempo menores con respecto a los vientos sostenidos. Todo esto lo puedes observar en la siguiente tabla:
Tabla 3. Datos meteorológicos con dirección y promedio del viento sostenido.
| Longitud: | 92º56’00” |
| Latitud | 17º59’00” | Altitud | 6.5 |
|
|
|
|
|
| DIRS |
| DIRR | RAPVIENTO2 | RAPRAFAGA2 | TEMP | HR | PB | PREC | RAD-SOL |
|
|
|
|
| m/s | m/s | ºC | % | Pa | mm/m2 | Unidades |
| 15/03/2013 | 70 | NE | 128 | 3.06 | 9.5 |
|
|
| 0.4 |
|
| 16/03/2013 | 76 | NE | 185 | 1.24 | 7.5 | 23.8 | 70 | 1014.9 | 0 | 229 |
| 17/03/2013 | 89 | N | 154 | 1.42 | 6.4 |
|
|
| 0 |
|
| 18/03/2013 | 90 | N | 191 | 1.07 | 5.2 | 28.6 | 67 | 1008 | 0 | 232.6 |
| 19/03/2013 | 43 | NE | 144 | 1.34 | 6.3 | 29.6 | 67 | 1008.3 | 0 | 178.4 |
| 20/03/2013 | 42 | NE | 52 | 1.27 | 8.7 | 29.6 | 68 | 1008.1 | 0 | 204.8 |
| Promedios |
|
|
| 1.6 | 7.3 | 27.9 | 68.0 | 1009.8 | 0.1 | 211.2 |
| Se considera el cuadrante NE como viento sostenido debido a que presenta la mayor frecuencia de datos; asi mismo como el promedio de este cuadrante. | ||||||||||
Tambien se establece el Noreste (NE) como el punto cardinal de donde provienen los vientos, con un promedio de 1.6 m/s; para fines de alimentar el programa de fuente fija se considera la variable “W” como una velocidad sostenida del viento de 1.6 m/s a una temperatura promedio de 27.9ºC y una radiación solar promedio de 212ºC.
6. Se establece la altura de mezclado para la ciudad de Villahermosa en época de primavera. Esto se puede estimar de manera simplificada a partir de la estabilidad atmosférica, usando los criterios que aparecen en la Tabla llamada Coordenadas del polígono de estudio, para lo cual se necesita exclusivamente la dirección del viento.
Tabla 4. Tabla de Criterios simplificados para estimar la clase de estabilidad atmosférica y la altura de la mezcla a partir de la velocidad del viento y el grado de insolación *Se considera insolación alta en las horas del día cuando α > 45º.
|
| Velocidad del viento, m/s | Clase de Pasquilli | Altura de la mezcla, m |
| Día de alta insolación* | 0 – 2 2 – 3 3 – 5 >5 | A (muy inestable) B (inestable) C (ligeramente inestable) D (neutral) | 1,600 1,200 800 560 |
| Día de baja insolación | 0 – 2 2 – 3 3 – 5 >5 | B (inestable) C (ligeramente inestable) D (neutral) D (neutral) | 200 800 560 560 |
| Noche | 0 – 2 2 – 3 3 – 5 >5 | F (estable) F (estable) E (ligera estabilidad) D (neutral) | 200 200 320 560 |
| Nublado | D (neutral) | 560 |
7. Se establecen los criterios a considerar durante el periodo de modelación de dispersión de contaminantes.
· Radiación solar de 212º
· Velocidad de Promedio de Viento Sostenido de 1.6 m/s, con tendencias de dirección del viento provenientes del Norte (N), de acuerdo al método simplificado se establece una atmosfera tipo A (inestable) y una altura de mezclado de 1600m.
· Se considera una concentración de fondo de monóxido de carbono de 5 microgramos/m3
· Un índice de emisión por unidad de área de 4 microgramo/s*m2
8. Con los criterios anteriores se obtienen los siguientes datos:
Tabla 5. Tabla de Valores por ingresar en el modelo de Caja Fija.
| Descripción de variable | Variable | Valor | Unidad | Observaciones |
| Longitud del área paralela a la dirección del viento | W | 12360 | m | Se toma del mapa de Google Earth y se convierte de km a metros |
| Altura de la capa de mezclado | H | 1600 | m | Se toma de la tabla 1 |
| Velocidad de la dirección del viento | u | 1.6 | m/s | Se toma de los datos de la tabla 2 |
| Concentración de fondo | b | 5 | µg/m3 | |
| Índice de emisiones | q | 4 | µg/s*m2 |
9. Se ingresan los datos de la tabla anterior a los campos de las variables en el Modelo de Caja Fija y se da clic en calcular para obtener el resultado, como se muestra en la siguiente figura.
Ilustración 3. Modelo de Caja Fija de Aire.
10. Como puedes observar, el resultado obtenido es de 24.3125 µg/m3 el cual es la concentración existente de monóxido de carbono en la atmosfera de la ciudad de Villahermosa, Tabasco en el periodo establecido.
Con el resultado obtenido del Modelo de caja fija de aire, puedes realizar la validación del resultado, asi como su interpretación y comparación con la norma correspondiente, lo cual se realiza más adelante.
En los cuerpos de agua tambien es importante el uso de los simuladores para determinar el estudio del impacto ambiental. Un simulador permite tener una visión de lo que puede ocurrir en el ambiente ya que la prevención ambiental es la medida anticipada para evitar el deterioro del ambiente; para ello debes consultar el documento Ejercicios de modelación de calidad de agua, de Paredes, Solera y Martin, 2011, de la 5 a la 35, donde se muestra un ejemplo de modelación de la calidad de un tramo de rio con vertido usando el simulador Aquatool. En este ejemplo se realiza un estudio de simulación en la parte baja de un rio donde existe un problema ambiental debido a un derramamiento de aguas residuales; tambien muestra paso a paso la simulación, mostrando no solo el lugar de estudio sino tambien los datos que se recolectaron para la investigación.
Para la mejor comprensión del funcionamiento de un simulador en un impacto ambiental en el sistema de agua, se presenta a continuación un ejemplo de la herramienta Memoria de cálculo para dispersión de contaminante en agua, la cual fue diseñada en el programa Excel y se realizó con base en el siguiente modelo matemático:
Qw = Caudal de aguas residuales m3/s
Lw = Concentración de contaminante mg/l
Qt = Caudal del rio por encima de la descarga m3/s
Lt = Concentración en el efluente mg/l
L0 = Concentración de mezclado en rio mg/l
Ejemplo de un simulador en un estudio de impacto ambiental en sistema de agua.
Una planta industrial vierte desechos al Rio Seco, que se encuentra cerca de la planta; por tal motivo se realizó un muestreo de la descarga y del cuerpo de agua para determinar la concentración de Oxido de fierro que existe en dicho rio, como resultado del muestreo se obtuvieron los siguientes datos:
Tabla 6. Tabla de Datos de entrada para ingresar a la memoria de cálculo.
| Variables del cuerpo de agua | Parámetro del modelo | Datos | unidades |
| Caudal de aguas residuales | Qw | 6.5 | m3/s |
| Caudal del rio por encima de la descarga | Qt | 24.2 | m3/s |
| Concentración de contaminante en el rio | Lw | 0.09 | mg/L |
| Concentración del efluente | Lt | 13.50 | mg/L |
· El primer paso después de haber obtenido los datos de entrada es ingresar estos datos a la herramienta Memoria de cálculo para dispersión de contaminante en agua, la cual contiene campos con las variables que se muestran en la tabla anterior. Todo esto lo puedes observar en la siguiente figura:
Ilustración 4. Memoria de cálculo para dispersión de contaminante en agua.
· Al ingresar los datos en el campo de las variables dentro de la Memoria de cálculo para dispersión de contaminante en agua, inmediatamente arroja el resultado al final de esa misma columna, tal como se observa en la figura anterior, la cual muestra que el concentrado de óxido de fierro en el Rio Seco es de 10.66 mg/L.
Con la Memoria de cálculo para dispersión de contaminante en agua tambien puedes calcular el tiempo en el cual se estima que llegue la concentración del contaminante a un determinado punto. En el caso del Rio Seco se necesita estimar el tiempo del trayecto del oxido de fierro desde el punto de origen de la descarga a una distancia de 9,250 metros, para ello se establecen seis puntos equidistantes de la fuente al punto de recepción, las cuales se muestran en la siguiente tabla.
Tabla 7. Datos de entrada para estimar el tiempo de trayecto de contaminante
| Numero de áreas | Distancia | Unidad |
| Área 1 | 230 | m2 |
| Área 2 | 245 | m2 |
| Área 3 | 214 | m2 |
| Área 4 | 190 | m2 |
| Área 5 | 234 | m2 |
| Área 6 | 180 | m2 |
| Suma de áreas | 1293 | m2 |
| Promedio de área | 215.5 | m2 |
| Distancia inicial | 0 | m |
| Distancia final | 925 | m |
| Distancia de trayecto | 925 | m |
| Volumen de agua en rio | 199,337.5 | m3 |
· Al igual que con la tabla anterior, estos datos se ingresan en los campos correspondientes dentro de la Memoria de cálculo para dispersión de contaminante en agua y el resultado aparecerá en otro campo dentro de la misma memoria de cálculo, tal como se muestra en la siguiente figura.
Ilustración 5. Estimación del tiempo de trayecto del contaminante.
· Como puedes observar, en el Rio Seco el tiempo que tardara el contaminante en llegar desde la distancia inicial del vertido hasta una distancia de 9250 metros es de 0.96, equivalente a 1 día. Este resultado te servirá de referencia para conocer la velocidad del trayecto del caudal del rio y en caso de que se presenten concentraciones que representen un daño a la salud, se pueda conocer el tiempo con el que se cuenta para generar acciones que reduzcan los efectos en determinada zona.
Ahora con los datos obtenidos de la Memoria de cálculo para dispersión de contaminante en agua, puedes continuar con la validación del resultado obtenido, asi como su interpretación y comparación con la norma aplicable vigente.
Dentro del estudio de impacto ambiental de suelo el uso de los simuladores es de suma importancia, puesto que permite conocer en que niveles de concentración se encuentran los contaminantes en la superficie o en el interior del suelo, para ello revisa la Revista electrónica Virtualpro que presenta un artículo llamado Casos de estudios en contaminación de suelos, donde propone un software para este fin y ademas se presentan dos programas aplicables al sistema de suelo. El primero de ellos, es el Ground-Water Modeling Software que ayuda a manejar los programas de agua subterránea y el software Risk Identification of soil contamination, el cual permite la identificación de riesgos en los individuos que habitan en suelos contaminados, prediciendo riesgos tanto para el hombre como para el ambiente en general. Tambien consulta el documento Instrucciones para el uso de Risc en el cual te muestra como instalarlo y utilizarlo, ademas revisa el documento Ejercicio resuelto Risc en el cual puedes observar un caso de simulación de contaminación de suelo y por último observa el video llamado Simulador Risc, este te enseñara las secciones principales que conforman el software Risc.
Como recordaras, un impacto ambiental puede ser generado por un huracán, un sismo o por obras y actividades que se encuentran en etapa de proyecto, y el estudio de impacto ambiental se encarga de evaluar los daños que se ha generado y tambien permite crear posibles escenarios cuando es apoyado de herramientas valiosas con un simulador de cualquier sistema ambiental. Es decir, el estudio ambiental arroja variables que pueden llevarse a la simulación para obtener los resultados, que permiten prevenir riesgos ambientales.
Como acabas de ver los simuladores ambientales son en la actualidad herramientas que permiten al tecnólogo realizar una correcta toma de decisiones, ya que permiten simular el impacto sobre el ambiente a corto, mediano o largo plazo. También con ayuda de un simulador se puede calcular la cantidad de sustancias toxicas que existen en el sistema que se está estudiando y predecir el tiempo que puede persistir un contaminante, entre otras cosas.
Al analizar una problemática ambiental de cualquier sistema, en la que se busca las variables de interés adecuadas para introducirlos al simulador, se facilita tambien el cálculo y el ahorro de tiempo, lo cual es más efectivo para prevenir y disminuir riesgos ambientales.
Tambien hay que tomar en cuenta que es necesario adaptarse a dicha tecnología, para saber qué tipos de variables usa. En ese sentido, se sugiere que el tecnólogo ambiental está documentado en los diversos tipos de simuladores que existen para detectar los riesgos ambientales ya que en ellos se reflejan la probabilidad de que ocurra un daño en el ambiente para que a partir de ahí se pueda proponer soluciones.
