UNIVERSIDAD DON BOSCO DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA RED DE TELEACCION APLICADA A LA DETECCION DE AGENTES CONTAMINANTES DEL MEDIO AMBIENTE EN EL AREA METROPOLITANA DE SAN SALVADOR. TRABAJO DE GRADUACION PREPARADO PARA LA FACULTAD DE INGENIERIA PARA OPTAR AL GRADO DE ~o¡,¡&~ INGENIERO EN ELECTRONICA : ~ 1~lj~i-f / . -;:, \'.~:~\d, -'- ' ~-~ -~-/ ~~/ POR MAURICIO ORLANDO CASTILLO QUIJADA ELLIOT ALEJANDRO LAINEZ SOLORZANO LUIS JAIME ESTRADA MENJIV AR SOYAPANGO 28 DE FEBRERO DE 1998 EL SALVADOR CENTRO AMERICA UNIVERSIDAD DON BOSCO RECTOR ING. FEDERICO MIGUEL HUGUET. SECRETARIO GENERAL PBRO. PEDRO JOSE GARCIA CASTRO. DECANO DE LA FACULTAD DE INGENIERIA ING. CARLOS GUTIERREZ PEÑA. ASESOR DEL TRABAJO DE GRADUACION lt~G. MARIO GUILLERMO JUAREZ P. JURADO EXAMINADOR ING. JOSE LUIS MERINO ING. JULIO CESAR CABRERA UNIVERSIDAD DON BOSCO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA DE ELECTRONICA JURADO EVALUADOR DEL TRABAJO DE GRADUACION: "DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UNA RED DE TELEACCION APLICADA A LA DETECCION DE AGENTES CONTAMINANTES DEL MEDIO AMBIENTE EN EL AREA METROPOLITANA DE SAN SALVADOR" -- iNG. JOSE LUI JURADO. \ ~ . i ·( ~~ . , . ·- .. }(~ u ( ( (_((~ -~JdtlO CES-AR CABRERA ~ JURADO. O JUAREZ P. ASESOR. DEDICATORIA A Dios Todopoderoso: Por haber ilumlnado todo mi ser y brindarme su infinita misericordia para lograr alcanzar la coronación de tan anhelada carrera. A la Virgen María Auxiliadora: Por brindarme en todo momento su ternura materna e interceder y abogar por mí ante su amado hijo en los momentos en que yo necesite más ayuda. A mis Padres: Francisco Adalberto y Gladys Edmé de quienes estoy muy orgulloso y agradecido por todo su sacrificio y apoyo mordl y material que me han brindado con mucho amor en todo el trayecto de mi vida y a quienes les guardo un profundo amor, respeto y admiración. A mis Hermanos: Aida y Francisco por todo el apoyo, ayuda y cariño que me han brindado orientandome en la que pudieran para la realización de este trabajo. A mi Novia: Maybell Carolina, por todo el apoyo y amor que me ha brindado en los momentos de mayor flaqueza; por acompañarme en las alegrías y en las tristezas. Siempre te amaré. A mis abuelitas: Ana Rosario y María Luisa {de amorosa recordación) por su cariño; sabios consejos y por el apoyo espiritual que me han brindado. A mis Amigos y Compañeros de Tesis: Por haber realizado un trabajo en equipo en armonía, por compartir todos los momentos de esfuerzo y alegrías, estando siempre en la perseverancia para lograr nuestro objetivo. Por la amistad. Ffnalmente: A todos mis familiares, amigos y profesores que de una u otra manera nos apoyaron y contribuyeron a que alcanzará este grado académico. Mauricio Orlando DEDICATORIA Dedico este triunfo a: En primer lugar, a Dios Todopoderoso por permitirme llegar hasta este punto de mi vida. A mis padres, Hortencia y Alejandro, por haberme dado el ser y la oportunidad de salir adelante. En especial a mi madre por ser la guía y el ejemplo de mi vida, además por el sacrificio y renuncia que permitieron que mi formación integral fuera posible. A mi familia; en especial a Nancy, Sandra y Neto por su fe y apoyo incondicional en el desarrollo de mis actividades. A mi novia, Lorena, por ser mi inspiración para triunfar y además por su ayuda invaluable en la obtención de las metas que me propongo. A mis amigos y profesores por ser participes de mi formación profesional. Elliot Laínez _¡ INTRODUCCION. OBJETIVOS. ALCANCES Y LIMITACIONES. INDICE CAPITULO 1 : ANTECEDENTES SOBRE EL MEDIO AMBIENTE. 1 .1 Generalidades. 1.2 Antecedentes históricos sobre el medio ambiente. 1 .3 Antecedentes sociales. 1 .4 Antecedentes económicos. 1 .4.1 Desarrollo sostenible. 1 .4.1 .1 Que es desarrollo. 1.4.1.2 Que es sostenible. 1 .5 Situación actual del medio ambiente. 1.5.1 Principales problemas ambientales. 1 .5.1 .1 Deforestación. 1 .5.1 .2 deterioro de los suelos. 1 .5. 1 .3 Deterioro de las zonas de recarga de cuencas hifrográficas y de los recursos hídricos. 1.5.1 .4 deterioro de los recursos costeros marinos. 1.5.1.5 Pérdida de la Biodiversidad. 1.5.1 .6 Contaminación atmosférica. Pag. 3 5 7 1 1 1 1 12 .12 1 7 17 18 19 20 21 22 1.5.2 Principales problemas ambientales en el área metropolitana de San Salvador. 1.5.2. l La contaminación del aire. 1.5.2.2 La contaminación por ruido. 1.5.3 Consecuencias de la contaminación ambiental en el 25 25 35 área metropolitana de San Salvador. 41 1.6 Antecedentes sobre teleacción. 47 1.6. l Red de teleacción y funciones que desempeña. 47 l .6.2 Aplicación de las redes de teleacción en El Salvador. 50 CAPITULO 11. JUSTIFICACION DEL PROYECTO. 57 2.1 Problema. 57 2.2 Analisis del problema. 57 2.3 Soluciones posibles. 59 2.3. l Elección del método a utilizar. t>4 2.3.1 .1 Mediciones directas. 64 2.3. l .2 Medición en la estación con registro electrónico. 65 2.3.1.3 Red de teleacción. 66 2.3.2 elección del medio de transmisión. 67 2.3.2.1 Alámbrico. 67 2.3.2.2 Inalámbrico. 72 2.3.3 Elección de la forma de diálogo entre la estación central y estaciones remotas. 77 2.3.3.1 Método permanente. 78 2.3.3.2 Método por interrogación (Polling). 78 2.3.4 Elección en base a efectividad de cobertura. 80 2.3.4.1 Enlace punto a punto. 80 2.3.4.2 Repetidora. 82 2.3.5 Elección de la forma de alimentar la terminal remota. 84 2.3.5. 1 Por baterías. 84 2.3.5.2 Uso de energía solar. 85 2.3.5.3 Por alimentación de la red comercial. 87 2.3.6 Elección de la ubicación física de las terminales remotas. 87 2.3.6.1 Postería propia. 88 2.3.6.2 Postería de semáforos. 88 2.3.6.3 Postes del tendido eléctrico. 89 2.3.7 Elección de la tecnología del elemento terminal. ·91 2.3.7.1 Sistemas digitales. 91 2.3.7.2 Sistema microprocesado. 92 2.3.8 Elección de la tecnología de la estación central. 94 2.3.8.1 Panel supervisor. 94 2.3.8.2 computador personal. 96 2.3.9 Elección de la técnicas de medición para la estación remota. 2.3.9.1 Medición del ruido. 98 98 2.3.9.2 Medición de densidad de smoke. 2.3.1 O Resguardo físico de las terminales remotas. 2.3.10.1 Caja subterránea. 2.3.10.2 Caseta a pie de poste. 2.3.10.3 Caja de intempérie en poste. 2.4 Solución propuesta. 2.5 Justificación. CAPITULO 111. ARQUITECUTRA DE LA RED DE TELEACCION. 3.1 Generalidades. 3.1 .1 Arquitectura general de una red. 3.1.2 Elementos de una arquitectura. 3.1.3 Arquitectura de la red de teleacción 3.2 Diagrama general de la red de teleacción 3.3 Selección de los lugares de muestreo. 3.3. 1 Depuración de los sitios posibles. 3.3.2 Factores importantes para la medición de niveles de ruido. 3.3.3 Cobertura de las estaciones remotas. 3.3.4 Proceso para seleccionar la ubicación de las estaciones 98 100 100 1 O 1 102 103 111 114 114 114 115 118 120 122 123 128 129 remotas. 131 3.3.5 Diagrama de distribución de las estaciones terminales. 155 3.3.6 Cobertura del punto de repetición. 160 3.4 Hardware de la estación remota. 3.4.1 Módulo de adquisición de datos. 3.4.2 Módulo microprocesado. 3.4.3 Módulo de modulación digital. 3.4.3.1 La Modulación FSK. 3.4.3.2 Transmisor o modulador FSK 3.4.3.3 Modulador FSK utilizado por el prototipo 167 170 176 178 178 179 de la red de teleacción. 181 3.4.3.4 Cálculo de los elementos del modulador XR-2206 182 3.4.3.5 Receptor o demodulador FSK. 185 3.4.3.6 Demodulador FSK utilizado por el prototipo de la red de teleacción. 186 3.4.3.7 Cálculo de los elementos del demodulador XR-2211. 188 3.4.4 Módulos de los sensores de entrada. 190 3.4.4.1 Sensor utilizado para la medición de la densidad de Smoke. 190 3.4.4.2 Sensor de ruido utilizado por la red de teleacción. 193 3.5 Hardware de la estación central. 195 3.5.1 Computador personal. 196 3.5.1.1 Interfaz RS-232. 197 3.5.2 Circuitos acopladores. 201 3.5.2.1 Manejadores y receptores RS-232. 3.5.3 Etapas modulador y demodulador FSK. 3.5.4 Radios. 3.6 Medio de transmisión utilizado para el envío de la 202 207 207 información. 209 CAPITULO IV. PROTOCOLOS. 215 4.1 Generalidades. 215 4.1 .1 Características de un protocolo de comunicaciones. 215 4.2 Funciones de un protocolo de comunicaciones. 216 4.2.1 Modalidad de transmisión de los protocolos. 219 4.2.1.1 Modalidad asincrónica. 219 4.2.1.2 Modalidad sincrónica. 221 4.2.2 Tipos de disciplinas. 223 4.2.2.1 Disciplina orientada al caracter. 223 4.2.2.2 Disciplina orientada al bit. 227 4.3 Desarrollo del protocolo y la trama de comunicación. 230 4.3.1 Desarrollo de la trama de comunicaciones. 231 4.3.2 Protocolo entre las estaciones. 237 CAPITULO V: EL PROTOTIPO. 244 5.1 El software de presentación. 244 5.2 El programa de la estación terminal 255 5.3 Operación del prototipo. 259 HOJA DE COSTOS CONCLUSIONES REFERENCIAS BIBLIOGRAFIA ANEXO A ANEXO 8 ANEXO C ANEXO D INTRODUCCION Se presenta en el siguiente documento, el desarrollo del trabajo de graduación: "Diseño e implementación de una red de teleacción aplicada a la medición de agentes contaminantes en el área metropolitana de San Salvador" . Los alcances y limitaciones indican las metas perseguidas en el desarrollo del trabajo de graduación, asi como las limitaciones en alcanzar las mismas. Es necesario en primer lugar, plantear la base teórica que determina el problema, el cual da origen a la realización del proyecto. Es así que el primer capítulo versa sobre los antecedentes del medio ambiente en El Salvador. Se discuten ampliamente los aspectos históricos, económicos y sociales que dan origen a la problemática actual del medio ambiente. Se toca el tema del desarrollo, como un factor altamente afectado por las condiciones del medio ambiente, a pesar que sus efectos no se visualizan tan facilmente. El costo económico de la contaminación es ejemplificado con algunas tablas que reflejan valores apróximados para algunas situaciones especiales. Se describen los principales problemas ambientales que dañan a la sociedad salvadoreña, desarrollando de forma más concisa los efectos del ruido y de la contaminación del aire, ya que son los de mayor interes 11 para el desarrollo del trabajo de graduación. El área metropolitana de San Salvador sé convierte en la zona de muestra que se utilizará en el estudio, puesto que es aqui donde más se visualizan los efectos de estos dos peligrosos contaminantes. En un apartado especial, se ilustra por medio de tablas los efectos negativos en las personas por parte de los contaminantes del medio ambiente. Para finalizar con el capítulo 1, en el apartado Antecedentes sobre teleacción, se muestran algunas aplicaciones ya existentes en El Salvador sobre las funciones de este tipo de redes. El segundo capítulo se ocupa en primer lugar del planteamiento del problema, al cual se le pretende dar solución. Posteriormente, se desciben detalladamente las soluciones posibles, calificandolas y haciendo una evaluación para determinar la más óptima. Todo esto se realiza de una forma escalonada por medio de niveles, los cuales son mostrados en una gráfica particular para un mejor entendimiento por parte del lector. En el apartado Solución propuesta, se describe detalladamente y a forma de resumen, la alternativa que fue elegida junto con sus características distintivas. También, se justifica en este capítulo el desarrollo del trabajo de graduación, planteando los claros beneficios que se consiguen con su implementación. El capítulo 111 se denomina Arquitectura de la red de teleacción. Aquí se describe el proceso seguido para la determinación de los 111 puntos de muestreo dentro de la red. Los resultados se basan en gran medida en los estudios realizados por la organización de SwissContact - Proeco, FEPADE y algunas Tesis que tratan temas relacionados. Hay que tomar en cuenta que en El Salvador no existen muchas fuentes de información en cuanto a este tipo de estudios (de impacto ambiental), y es de hacer notar que el objetivo del presente trabajo de graduación no es la determinación óptima de los puntos de muestreo, puesto que son necesarios criterios que un experto en la materia debe analizar; lo que se busca es la adaptación de un sistema funcional para esta aplicación. En este capítulo, se desarrolla la parte del Hardware del sistema, haciendo referencia en multiples ocaciones a las hojas de datos de los elementos empleados, por cuestión de espacio sólo se incluye algunas hojas en los anexos. En el capítulo IV, se desarrolla el Protocolo de Comunicaciones empleado, el cual es una adaptación particular a partir del análisis de algunos protocolos de más uso. El protocolo es sencillo y se presta eficientemente para cumplir con las necesidades requeridas. El capítulo V, muestra los programas empleados para comandar las operaciones de la red. La explicación de los programas se facilita por medio del uso de flujogramas. Se realiza la implementacion de un prototipo, destinado a mostrar los principios básicos que rigen la red de teleacción y a comprobar que IV la misma puede llegar a ser implementada. El prototipo incluye la estación central (hardware y software) y una estación terminal física, la cual admite la reasignación de su código de identificación, para así poder llegar a ser cualquier estación dentro de la red. Se verifican algunos principios, tales como la transmisión de datos por medio de radio, la lectura de los sensores (ruido y smoke) y la graficación de los mismos por medio de la computadora. Las referencias se encuentran detalladas al final del documento. La bibliografía le da al lector una guía de consulta, en caso de querer ahondar más en algún apartado especial. V OBJETIVOS OBJETIVO GENERAL. • Diseñar un sistema electrónico que permita una fácil y rápida obtención de información de los niveles de contaminación debido al smoke y al ruido que existen en diferentes puntos del área metropolitana de San Salvador, proporcionado de esta forma un mecanismo más eficiente que los métodos actuales que realizan esta tarea. OBJETIVOS ESPECIFICOS. • Proveer una alternativa para la medición de agentes contaminantes del aire en el área metropolitana de San Salvador basada en una red de teleacción, planteando los beneficios y características de la misma. • Definir en base a un estudio, los puntos estratégicos para la medición de la contaminación del aire en el área metropolitana de San Salvador. VI • Adaptar un protocolo de comunicación para la transmisión de los datos que permita el reconocimiento de la estación involucrada y la expansión futura de nuevas estaciones. • Diseñar un software de comunicación que reciba e interprete los datos enviados por las estaciones remotas en un computador central. • Implementar un prototipo que demuestre los principios básicos bajo los cuales operaría la red de teleacción diseñada, incluyendo entre los cuales, la transmisión de datos por radio portatil, la lectura e interpretación de los sensores de smoke y ruido; así como el graficar los resultados obtenidos con el software de aplicación de la computadora (estación central). ALCANCES Y LIMITACIONES En la elaboración del presente trabajo de graduación, se hará un estudio en el cual se propone una solución a la obtención de información sobre la contaminación del aire, por smoke y ruido. Como ya se ha mencionado, se estará en la capacidad de diseñar una red VII capaz de realizar dicha obtención de información, mediante el monitoreo a distancia de cierto número de estaciones remotas ubicadas estratégicamente. Se diseñará una red ubicada en el área metropolitana de San Salvador, cuyos elementos terminales sean capaces de medir los siguientes agentes contaminantes (la técnica utilizada se estudiará más adelante) : • Densidad de humo. • Niveles de ruido. Se realizará un estudio de los puntos que poseen la mayor concentración de contaminación en el área metropolitana de San Salvador, por medio de un sondeo de información en las instituciones relacionadas con la protección del medio ambiente (FEPADE, SWISSCONTACT-PROECO), haciendo uso de los datos estadísticos que estas posean. Una vez especificados estos puntos, se determinarán las soluciones posibles y las características técnicas de los equipos necesarios a involucrar, tales como el alcance de los mismos, tipo de protección contra inclemencias del tiempo, ubicación más apropiada, etc. Es necesario determinar en base a las cualidades y funciones de la red, el medio de transmisión más idoneo para el envío de datos y debe realizarse un estudio para la determinación de la ubicación de las esataciones remotas. Además en dichas estaciones se realizará la VIII adaptación del Hardware necesario (como por ejemplo moduladores, demoduladores, radios, fuentes de alimentación, etc.), siendo necesario diseñar el circuito que codifique e interprete la trama de comunicación, así como también el hardware a utilizar para interfazar los sensores al sistema. Además se determinará el radio de acción de cada estación remota. Respecto a la estación central, es necesario seleccionar el lugar más apropiado para su ubicación, el cual debe ser capaz de permitir una comunicación efectiva con todos los puntos de la red, además debe ser un sitio que permita la flexibilidad de las expansiones futuras o la reubicación de estaciones ya existentes. Para el diálogo entre la estación central y las estaciones remotas, será necesario hacer uso de tramas de comunicación en las cuales se incorporará la información e identificación de la estación remota. Los datos serán codificados y propagados en el medio elegido (que pudiera ser el aire o una línea telefónica por ejemplo). Además, la estación central tendrá la capacidad de interrogar a las estaciones distantes. Para fines demostrativos, se construirá un prototipo que demuestre los principios básicos bajo los cuales operaría la red de teleacción diseñada, incluyendo entre los cuales, la transmisión de datos por radio portatil, la lectura e interpretación de los sensores de smoke y ruido; así IX como el graficar los resultados obtenidos con el software de aplicación de la computadora (estación central). Para el prototipo a implementar, se propone incluir sólo la telemetría ya que la medición es el objetivo principal del proyecto. Acciones como el telecontrol pueden ser implementadas a futuro. Por supuesto, es necesario delimitar y especificar ciertos aspectos para el buen desarrollo del trabajo de graduación. A continuación se presentan los alcances y limitaciones de este proyecto: ALCANCES: • Diseño de una red de teleacción, aplicada a la medición de smoke y ruido en el área metropolitana de San salvador. • Medición del nivel de contaminación sólo en el radio de acción de las estaciones remotas. • Elección del medio de transmisión más adecuado para la propagación de la información entre los elementos de la red, en base a la ubicación de las estaciones. • Acceso a la información de las estaciones por medio de la técnica de Interrogación Maestro - Esclavo (Una pregunta y la otra responde) o también llamado "Polling". X • Establecimiento de los puntos más idóneos para la ubicación de las estaciones remotas, mediante un estudio del área metropolitana de San Salvador, tomando como criterio datos tales como la densidad de tráfico vehicular. Apoyándose en la recopilación de estudios estadísticos de instituciones relacionadas. • Diseño del Hardware idóneo para el funcionamiento de las estaciones remotas así como su implementación. • Adaptación de un protocolo de comunicación para la transmisión de información en la red. • Creación del software de comunicación, el cual deberá presentar en forma gráfica la información recopilada. • Implementar un prototipo que demuestre los principios básicos bajo los cuales operaría la red de teleacción diseñada, incluyendo entre los cuales, la transmisión de datos por radio portatil, la lectura e interpretación de los sensores de smoke y ruido; así como el graficar los resultados obtenidos con el software de aplicación de la computadora (estación central). LIMITACIONES: • Estudio limitado al área metropolitana de San Salvador. XI • Monitoreo sólo del smoke y del ruido presentados en forma de porcentajes. • Prototipo, con una distancia entre estación remota y estación central para un alcance mínimo de 1 Ometros. • El grado de exactitud de las mediciones dependerá en gran medida de la precisión de los sensores disponibles en el comercio. • Unicamente es presentada la aplicación al concepto de telemetría en el prototipo. CAPITULO 1 ANTECEDENTES SOBRE EL MEDIO AMBIENTE 1.1 GENERALIDADES. Existen dos fuentes principales de contaminación, una es natural y otra generada de una forma acelerada y acentuada: producida por el hombre. Entre las fuentes naturales de contaminación están: las emisiones volcánicas, descomposición de materia orgánica, incendios forestales, acción biológica en los suelos, reacciones fotoquímicas de contaminantes primarios, emisiones de vegetación, erosión de suelos y rocas . Todas estos procesos se dan en tiempos relativamente largos comparándolos con los que provoca el hombre como son los procesos químicos, aplicación de fertilizantes, insumos agrícolas, tratamiento de desechos, combustión de carbono y petróleo, y combustión especialmente de automotores. El Salvador con una extensión territorial de 21033.29 Km2 , cuenta con una población de más de 6 millones de habitantes y su flota vehicular es de aproximadamente 400,000 unidades. Se ha 2 comprobado que en El Salvador alrededor de un 60 ó 70 % de la contaminación del aire es generada por las emisiones vehiculares. El crecimiento de la población en las áreas urbanas está ayudando a incrementar hasta un 23 % la flota vehicular, ya sea por razones de tipo familiar o de trabajoi. Este desarrollo vehicular y poblacional trae como consecuencia la modificación del medio ambiente que repercutirá en los habitates, ya que los contaminantes generados por combustión incompleta en los vehículos automotores, procesos industriales y fuentes naturales son transportados a la atmósfera donde pueden seguir reaccionando y producir contaminantes secundarios, los que además pueden ser depositados en el cuerpo humano a través de las vías respiratorias. Debido a lo anterior, algunas organizaciones desarrollan proyectos orientados a dar un aporte para solucionar la problemática ambientalista en El Salvador, tal es el caso de SWISSCONTACT-PROECO, quienes han financiado un proyecto denominado "Monitoreo de la calidad del aire en el área metropolitana de San Salvador" con el apoyo del Laboratorio de Calidad Integral de la Fundación Salvadoreña para el Desarrollo Económico y Social (FUSADES) . La creación del MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE promete un futuro de más conciencia ambientalista en la sociedad salvadoreña. Pero 3 además del esfuerzo de estas instituciones y otras más, es indispensable el aporte de todas y cada una de las personas que dependemos de una relación armoniosa con la naturaleza y evitar así la extinsión de nuestra raza. 1.2 ANTECEDENTES HISTORICOS SOBRE MEDIO AMBIENTE. El Salvador, hace algunos siglos era un país con abundante vegetación y fauna, la cual estaba compuesta de manglares, vegetación de playa, palmeras, bosques, balsameras, vegetación caducifolia, selvas tropicales y una muy variada diversidad de especies animales, todo ello, en un ambiente de pureza del aire. Con el paso del tiempo el país ha sufrido un deterioro y fragmentación del medio ambiente, debido a la sobre explotación de los recursos vivientes, la contaminación y destrucción de los ecosistemas; dando como resultado la creciente erosión de los suelos en casi dos tercios de las tierras del país, gran disminución de los bosques y selvas, de los que quedan menos del 2% del origina l; la extinsión de muchas especies de la flora y fauna del país, graves problemas de contaminación del aire por las industrias y automotores, problemas de abastecimiento de agua para las ciudades debido a la reducción de los mantos acuíferos. 4 Todo esto ha contribuido a frecuentes sequías, cada vez mayores y con mayor frecuencia, mayor contaminación de los ríos por las aguas negras no tratadas, agro-químicos y desechos industriales, lo cual ha incidido en la salud de los habitantes. El país con un escaso territorio y una población continuamente creciente, ha generado la necesidad de mayor empleo y sustento con una presión adicional sobre los pocos recursos naturales. Habiendo crecido la población, también crecieron los desechos y desperdicios, así como las condiciones de salud inadecuadas. En base a estos factores, El Salvador comenzó a estar amenazado debido a la contaminación urbana y degradación del medio ambiente, y no sólo por problemas de índole nacional, sino también por problemas mundiales como: el adelgazamiento de la capa de ozono y el efecto de invernadero, los cuales son problemas ocasionados por el crecimiento económico y demográfico, políticas que no toman en cuenta el precio de la contaminación y degradación, ya que suelen ofrecerse incentivos nocivos que inadvertidamente fomentan la destrucción de los recursos naturales que constituyen la base del crecimiento. Todo esto indica que se ha llegado a poner en pugna los objetivos ambientales con los económicos. 5 Debido a que el país tiene sus recursos naturales muy limitados, el deterioro ambiental es para todos los sectores de una importancia relevante, por lo que existe una urgente necesidad de orientar sus acciones a modo de evitar que continúe este proceso de degradación ambiental acelerado que existe en El Salvador. A consecuencia de que muchos proyectos de desarrollo han producido efectos ambientales impredecibles e indeseables, se empezó a generar una conciencia entre la población, debido a los conocimientos que han surgido de los estudios y análisis ecológicos que nos han colocado en niveles alarmantes, los cuales a su vez necesitan mecanismos más eficientes para la evaluación de factores contaminantes del medio ambiente. 1.3 ANTECEDENTES SOCIALES. Los altos índices de contaminación ambiental en el área metropolitana de San Salvador tienen fuertes cimientos en problemas sociales que son parte de la historia de los salvadoreños. Aspectos como la guerra civil que se vivió durante doce años, provocó una migración masiva desde el interior del país hasta la urbe metropolitana, estableciéndose zonas de alta densidad poblacional, las cuales carecían de las condiciones mínimas para el desarrollo de la comunidad; llegando a una contraposición entre la población y el 6 medio ambiente. Se suscitaron problemas tales como: la tala indiscriminada de árboles, la falta de letrinas y tuberías para la evacuación de aguas negras. Esto provoca un incremento en la contaminacion del aire y la proliferación de enfermedades así como el incremento incontrolable de basureros. Las condiciones sociales del país y la sobrepoblación, crean otro fenómeno altamente destructivo como lo es el desempleo, lo que obligó a gran cantidad de la población a ampararse en un negocio que por mucho tiempo ha sido altamente lucrativo, como lo es la introducción de vehículos traídos de Estados Unidos. Se ha incrementado la circulación de vehículos que tienen más de una década de vida, los cuales en el país de procedencia no aprueban los exámenes anticontaminantes para la circulación. El abaratamiento de los automóviles ha provocado en los últimos años incrementos alarmantes sobre todo en el área metropolitana, lo que provoca sin lugar a duda un incremento de los agentes contaminantes del aire, así como una elevación dañina de los niveles de ruido en muchos puntos de la capital. El crecimiento desordenado de la ciudad, trajo como consecuencia que gran parte de la zona industrial de la capital esté 7 mezclada con la zona residencial, creando grandes problemas contaminantes a los habitantes de las mismas. No existe un compromiso por parte del gobierno y los organismos relacionados, de hacer cumplir las leyes establecidas para regular las emisiones tóxicas de las fábricas y los automotores. Poco territorio, sobrepoblación y el analfabetismo son factores que agregados a que El Salvador es un país agrícola, contribuyen a la deforestación pues un buen porcentaje de la población utiliza leña como combustible en sus hogares y realiza quema de terrenos con el fin de prepararlos para la siembra. El medio ambiente ha sido un aspecto de segundo plano para la sociedad salvadoreña, lo cual amenaza el futuro de nuestro país propiciandolos a puntos extremos, como el caso de las ciudades de México y Nueva York entre otras. 1.4 ANTECEDENTES ECONOMICOS. Desde hace décadas se conocen bien las limitaciones que presentan las medidas convencionales de la actividad económica: el PNB (Producto Nacional Bruto) , PIB (Producto Interno Bruto) y el ingreso nacional, por ejemplo, como indicadores del bienestar social. 8 Recientemente ha aumentado la percepción de que esos indicadores no reflejan con exactitud la degradación del medio ambiente y el consumo de recursos naturales. En términos generales, el PNB puede ser una medida inadecuada de la actividad económica, cuando se producen daños ambientales. En realidad, la definición de un esquema que garantice un sólido y sostenido crecimiento económico en el país todavía está por resolverse. Esta tarea depende no sólo del ámbito económico, sino también del ambito social. La contaminación ambiental tiene un precio económico elevado, el cual tiene relación con los efectos que hay en salud de población. Esto trae como consecuencia una reducción en la población laboral debido al alto índice de enfermedades. En la tabla 1.1 se muestran los efectos y el costo económico cuando los límites de calidad del aire son llevados a una concentración de 40 µg/m3 de PM 1 O (Material Particulado 1 O) y en la Tabla 1.2 cuando se llevan a los 75 µg/m3 donde se observa un incremento en los costos. :!:::!!!0:~!!;!:!:~~~~~~!!~!:~!•ª~~~~! ~~~::y::::!:::::::111I:]]ttt::::::I:::::::::r:::r::::::::::]t:~11:t:::::]:::¡:::1:1:1::::::ti~~!~:::~~:::,1~!~ 0::¡1;1:1:;I:: Mortalidad 40 1,400,000 376 510 150,500 58,992 76,693 Ingresos en hospitales por problemas 1 40 1 1,400,000 1 672 1 874 1 respiratorios Visistas a salas de 1 40 1 1,400,000 1 13,182 1 19,180 1 emergencia Días de actividad 1 40 1 500,000 1 1,150,000 1 1,806,000 1 restringida Bronquitis en niños 1 40 1 210,000 1 14.196 1 19,992 1 Ataques de asma 40 1 70,000 1 91,280 1 764,400 1 Síntomas respiratorios 40 1 1,400,000 1 10,248,000 1 15,344,000 1 - Bronquitis crónica 1 40 1 1,400,000 1 3,427 1 5,141 1 Total 1 ******** 1 ******** 1 **** **** 1 ******** 1 Fuente: Estándar de calidad de aire exterior de 50 Ug/m3 Nota: PM10 - Material Particulado de 10 micrometros. TABLA 1.1 COSTO ECONOMICO ANUAL DE LOS IMPACTOS EN LA SALUD DEBIDO A LA EXPOSICION AL PM 1 O EN UNA CONCENTRACION DE 40 Ug/m3 EN SAN SALVADOR. 875 1 586 1 761 437.5 1 5,776 1 8,391 61 1 65,406 1 102,716 656 1 9,318 1 13,116 17.5 1 1,601 1 13,378 8.75 1 89,670 1 134,260 656 1 2,248 1 3,377 ******** 1 ******** 1 ******** 'O Mortalidad 75 3,700,000 1 1,865 1 2,525 1 100,625 1 187,643 1 254,100 Ingresos en hospitales por 75 3,700,000 1 3,330 1 4,329 1 665 1 2,213 1 2,878 problemas respiratorios Visistas a salas de 1 75 1 3,700,000 1 65,324 1 95,044 1 219 1 14,289 1 20,790 emergencia Días de actividad restringida 1 75 1 1,300,000 1 5,606,250 1 8,804,250 1 35 1 196,218 1 308,148 -- Bronquitis en niños 1 75 1 560,000 1 70,980 1 99,960 1 437.5 1 31,053 1 43,732 -- Ataques de asma 1 75 1 185,000 1 452,325 1 3,787,875 1 17.5 1 7,910 1 66,281 Síntomas respiratorios 1 75 1 3,700,000 1 50,782,500 1 76,035,000 1 8.75 1 222,171 1 332,648 - Bronquitis crónica 1 75 1 3,700,000 1 16,983 1 25,035,000 1 437.5 1 7,428 1 11,138 Total ******** ******** ******** ******** ******** 668,937 1,039,736 Fuente: Estándar de calidad de aire exterior de 50 Ug/m3 Nota: PM10 - Material Particulado de 10 micrometros. TABLA 1.2 COSTO ECONOMICO ANUAL DE LOS IMPACTOS EN LA SALUD DEBIDO A LA EXPOSICION AL PMl0 EN UNA CONCENTRACION ,.... o DE 75 Ug/m3 EN SAN SALVADOR. l l 1.4.1 DESARROLLO SOSTENIBLE En términos de ingreso y producto, en el próximo siglo seremos un mundo mucho más rico, pero con un medio ambiente más pobre. 1.4.1.1 QUE ES DESARROLLO. Desarrollo es mejorar el nivel de bienestar de las personas, elevar los niveles de vida, mejorando la educación, la salud y la vivienda. El crecimiento económico es un medio escencial para que pueda haber desarrollo, pero en sí mismo es un indicador sumamente imperfecto del progreso. En cuanto a vivienda, El Salvador ha tenido un alto crecimiento habitacional, ya que el índice de urbanizaciones pasó de un 20.5% en 1980 a un 44% en l 99Jii_ El hecho de que el deterioro del medio ambiente perjudíca a las personas, tanto ahora como en el futuro, brinda argumentos adicionales para que se replantee la forma de medir e l progreso en nuestro país. Además, las personas que sufren los resultados de ese deterioro pueden ser distintas de las que disfrutan los beneficios del crecimiento económico. 12 1.4.1.2 QUE ES SOSTENIBLE El desarrollo sostenible es un desarrollo que dura. Una preocupación especifíca es que los que en la actualidad se benefician de los frutos del desarrollo económico puedan quizás estar empobreciendo a las generaciones futuras, como consecuencia de una degradación excesiva de los recursos y la contaminación del medio ambiente. El principio general de lo que ha de ser el desarrollo para ser sostenibles según definición de la Comision Mundial sobre el medio ambiente y el desarrollo, es: "Asegurar que se satisfagan las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las futuras generaciones para satisfacer las propias". Una política ambiental adecuada puede hacer que el crecimiento económico a corto plazo disminuya, aún cuando el bienestar aumente. 1.5 SITUACION ACTUAL DEL MEDIO AMBIENTE. La industrialización, el crecimiento poblacional y el rápido desarrollo tecnológico han tenido un enorme impacto del hombre sobre el medio. 13 El ambiente natural parecería no tener un valor y ha sido sobre explotado de tal manera que la sostenibilidad a largo plazo de éste se encuentra en serio peligro. La legislación ambiental y otras medidas han traído para ciertos países considerables progresos en el control de algunas de las alteraciones al ambiente. Sin embargo, a largo plazo falta mucho por hacer, en especial en materia de calidad de aire, donde los consumidores y los productores deben asumir responsabilidad por los daños y la disrupción que se le ocasiona al ambiente. Actualmente, cuanto más a fondo se estudia el problema de la contaminación del aire, más evidente resulta el hecho de que no podrá ser resuelto por medio de los esfuerzos aislados. Este problema se caracteriza por la complejidad de los factores técnicos, económicos, políticos, sociales, culturales e incluso psicológicos. Dos décadas atrás se podía hacer alárde del buen aire que se respiraba en todo el territorio de Centroamérica. Hoy esto es parte de la história de muchas de las ciudades de la región, cuyo perfíl ambiental se caracteriza por tener un desarrollo poco organizado, en el que no hay planificación ambiental y la mayor concentración de la población se dá en las ciudades donde también convergen actividades industriales y comerciales. 14 Esta situación ha generado el crecimiento de un problema ambiental mayor con el incremento de la flota de automotores cuyas emisiones alteran la química atmosférica de manera creciente. Según datos publicados en el décimo Congreso mundial del aire limpio, realizado en Espoo Finlandia, en los meses de Mayo y Junio de 1995, el número de vehículos automotores a nivel mundial para finales de 1994 excedió a los 700 millones, por primera vez en la historia. En Centroamerica a diferencia de otros países, el problema de la contaminación del aire no es asociado, como tradicionalmente se hace en primer lugar a las emisiones industriales, es más bien un problema ligado a las emisiones del transporte automotor. Hoy, los países de la región al igual que Estados Unidos identifican al vehículo automotor, como la principal fuente de contaminación. Entre un 60 y un 70% de los contaminantes descargados a la atmósfera tienen su origen en la emisiones automotoras. A nivel local, este problema se agrava por el ingreso de vehículos usados para los que no hay nigún tipo de control efectivo, en especial en lo referente a las emisiones al aire. Gradualmente, ante esta problemática, se han dado algunos cambios tendientes a controlar la contaminación del aire. Por ejemplo, desde 1992 en Guatemala se introduce la gasolina sin plomo aplicable 15 para todo el país sin excepción. Esta tendencia se está poniendo en práctica, con regulaciones diferentes, en otros pa1ses. Para algunos países esta medida no se ha dado. La ley de control de emisiones vehículares se ha implementado para ciertos países y está en proceso de aprobación en otros. Actualmente, a consecuencia de factores como la necesidad de progreso del país y políticas que no toman en cuenta la contaminación del ambiente y crecimiento demográfico, El Salvador se encuentra en una etapa muy delicada respecto a sus recursos naturales. Existe la gran necesidad de orientar acciones a preservar lo que se tiene y mejorar lo ya deteriorado. Debido a esto han surgido en el país un buen numero de asociaciones ambientalistas que luchan por la conservación y mejoramiento del medio ambiente, como por ejemplo SALVANATURA, CESTA, UNES, la creación del nuevo MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTE, etc. Hasta el momento hay en El Salvador 131 industrias que contaminan el aire, y de ellas solamente el cinco por cientom, es decir siete, realizan procesos para el tratamiento de los desechos que producen. Las organizaciones ecologístas, realizan diferentes pruebas para determinar la contaminación existente en medios físicos, ya sean estos 16 en clima, calidad del aire, ruidos, Geología, Hidrología, suelos, vegetación, fauna y paisaje. Hoy en día muchas de estas evaluaciones deben realizarse en el lugar con presencia de los investigadores, lo cual produce retrasos en la obtención de los resultados y un costo mayor debido a transporte de personal. Uno de los contaminantes al cual se le brinda poca importancia, sobre todo debido al acostumbramiento, es el ruido sonoro, el cual es igualmente dañino que la contaminación por smoke, produciéndo molestias como: dolores de cabeza, neurosis, estrés, daños permanentes en el tímpano, etc. Algunas de las fuentes más comunes de ruido son: los automotores, maquinarias de fábricas, aglomeraciones de personas,etc. No existe un control por parte del gobierno ni de las autoridades de seguridad industrial, propias de las empresas, para llevar estos niveles a valores permisibles y no dañinos para las personas. Es indispensable tener conocimiento, así como datos estadísticos, de los niveles de contaminación por ruido en diversos puntos de la capital, para facilitar las medidas de control del problema. Es necesario un mecanísmo que permita obtener esa información sobre agentes contaminantes del ambiente (smoke y ruido) de una manera rápida, precísa y disponible en cualquier momento del día. 17 1.5.1 PRINCIPALES PROBLEMAS AMBIENTALES. Principalmente es la población salvadoreña la que ha incidido sobre el medio ambiente, debido a su densidad y sus acciones. La densidad poblacional no es la de mayor importancia en este problema, debido a que existen paises de mayor densidad que los 258 Hombre/Km2 que tiene El Salvador y sin embargo han mantenido sus recursos naturales e incluso los han incrementado considerablemente. Pero al existir la alta densidad junto a las acciones negativas de la población sobre los recursos naturales, entonces el problema es mayor más complejo ya que acelera el deterioro de dichos recursos. La calidad de vida de la población, especialmente la salud, estan siéndo afectadas negativamente, principalmente debido al deterioro de los recursos naturales que han puesto en peligro también la sostenibilidad de las actividades productivas. 1.5.1.1 DEFORESTACION. La deforestación es un problema que abarca todas las regiones del país. Se considera que solo el 12% del territorio Salvadoreño tiene cobertura boscosa, lo que contrásta con el potencial de uso de las tierras del país que en un 48% son de aptitud forestal y de protección. 18 Se estima que el 67% de la deforestación sufrida por el país ha ocurrido a partir de la década de los cincuentaii. La deforestación contribuye a la erosión de los suelos, a la pérdida de la infiltración y de retención de las aguas subterraneas, lo que conlleva a más severas inundaciones. La demanda de vivienda en la zona urbana motiva a los constructores a realizar urbanizaciones masivas en las áreas de cafetales, zonas verdes, faldas del volcán de San Salvador y del cerro de San Jacinto. Las urbanizaciones se han desplazado hasta los núcleos de vegetación que mantienen a los mantos acuíferos y pronto las fuentes naturales como los Chorros en Santa Tecla serán sólo historia. La ignorancia de nuestra gente, la indiferencia de los profesionales y la falta de prevensión ecológica en los planes de Gobierno, han contribuido a la minación del recurso forestal en El Salvador. 1.5.1.2 DETERIORO DE LOS SUELOS. El deterioro de los suelos incluye la erosión, la perdida de fertilidad y la degradación de su naturaleza física, química y biológica. Cerca de dos terceras partes de las tierras del país están severamente erosionadas. El 75% de la superficie destinada a cultivos anuales se localizan en tierras marginales para esos usos. 19 A continuación se mencionan los factores en la degradacion de · los suelos: • Prácticas culturales inadecuadas: Dentro de estas las más destructivas son las "quemas", ya que al ser quemados los restos vegetales, provocan sedimentación de cenizas con alto contenido de tóxicidad sobre la superficie. • Inapropiadas prácticas de mecanización agrícola: Este es un punto fundamental ya que el uso de maquinaria agrícola mejora los trabajos de siembra, control y cosecha de los cultivos. • Urbanización: Otro factor que influye en el actual deterioro del suelo en nuestro país, es la indiscriminada urbanización de las áreas que representaban anteriores zonas verdes. Debido a estos "procesos de desarrollo", se están agotando los mantos acuíferos de nuestro medio ambiente. 1.5.1.3 DETERIORO DE LAS ZONAS DE RECARGA DE CUENCAS HIDROGRAFICAS Y DE LOS RECURSOS HIDRICOS. La problemática ambiental de los recursos hídricos se visualiza en términos de pérdida de la disponibilidad del agua, tanto por la disminución en su cantidad como en la calidad. Esta problemática se 20 debe principalmente al deterioro de las zonas de recarga de las cuencas hidrográficas, la baja eficiencia en el uso de los recursos y la contaminación de las fuentes, reservas y cursos de agua. El deterioro de los suelos y la deforestación están estrechamente relacionados con este problema; a estos factores debe sumarse el deterioro que sobre las zonas de recarga pueda causar el desarrollo de asentamientos humanos, actividades industriales, mineras y en general el desarrollo de infraestructura. Otros factores que influyen sobre el deterioro del recurso desde el punto de vista de la demanda son: el crecimiento poblacional, el desperdicio de recurso en su uso doméstico, industrial y agrícola. 1.5.1.4 DETERIORO DE LOS RECURSOS COSTEROS Y MARINOS. Los recursos costeros y marinos de El Salvador se encuentran amenazados por la contaminación marina de origen terrestre; los asentamientos humanos en las zonas costeras; la pesca industrial y artesanal mal regulada ; el desarrollo desordenado de infraestructura de producción e infraestructura turística; las parcelaciones y el vértimiento de desechos sólidos y líquidos. En 1989, solamente existían 26,000 hectáreas de manglares en el litoral, en cambio en los 50's existían más de 100,000 hectáreas. La 21 sedimentación de los esteros ocurren a una velocidad mayor de 500 Ton/Ha/año, disminuyendo la capacidad productiva del ecosistema acuáticoii. La proliferación de parcelaciones turísticas en las playas ha promovido la construcción de viviendas y lugares de recreación a lo largo de la zona de playa que pertenece al estado; en ella se ha construído infraestructura que rompe el equilíbrio ecológico de la zona costero-marina. Estas numerosas parcelaciones y otras formas privadas de desarrollo de la tierra, están cambiando rápidamente los esquemas de uso de la tierra a lo largo de la zona costera, y hasta ahora no ha existido ninguna forma de control o zonificación gubernamental. 1.5.1.5 PERDIDA DE LA BIODIVERSIDAD. La pérdida de la biodiversidad generalmente es causada por el deterioro y fragmentación del hábitat, la sobre explotación de los recursos viviéntes y la contaminación. El nivel de la biodiversidad es un indicador de la integridad funcional o "salud" del ecosistema. La rápida degradación de los ecosistemas terrestes y acuáticos pone en serios riésgos la biodiversidad biológica que contienen. En El Salvador, el contínuo deterioro que actualmente se produce sobre la diversidad de espécies y ecosistemas, limita las opciones para su utilización sostenible por la población y puede limitar alternativas económicas en el futuro. 22 1.5.1.6 CONTAMINACION ATMOSFERICA. La contaminación de aire es la presencia en la atmósfera de una o más substancias o sus combinaciones, en cantidades suficientes y con tal duración que sean o puedan afectar la vida de los humanos, los animales y las plantas. La contaminación del aire está presente en las grandes ciudades, debido a la intensa actividad industrial y flujo vehícular que se refleja en el elevado consumo de energía. Además de los procesos industriales y vehículos automotores existen condiciones naturales que también aportan parte de la contaminación. Cuándo ocurre la combustión perfecta o teórica en los vehículos automotores, el hidrógeno y el carbono del combustible se combinan con el oxígeno del aire para producir calor, luz, bióxido de carbono y vapor de agua. Sin embargo las impurezas del combustible, una incorrecta relación entre el combustible y el aire, o temperaturas de combustión demasiado altas o demasiado bajas son causa de la formación de productos secundarios tales como monóxido de carbono, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno, cenizas finas e hidrocarburos no quemados, todos ellos contaminantes del aire. En El Salvador un gran porcentaje de los buses de transporte colectivo, expelen humo, en cantidades tan grandes, que sugieren una 23 alta responsabilidad de los mísmos en la incidencia de enfermedades de la población frecuentemente expuesta. Está contaminación y la de las emisiones industriales hacia la atmósfera, requieren de equipo especial para su medición, por lo que no se conoce certeramente la magnitud del problema de contaminación causado. Aunque no existen estudios epidemiológicos de base, para señalar como agente causal a la contaminación atmosférica, las estadísticas de salud muestran una tendencia rápidamente ascendente de las enfermedades respiratorias, sobre todo en los infantes. Otro impacto de la contaminación atmosférica en la colectividad, se refleja en las constantes denúncias y reclamos de la ciudadanía para que se regulen éstas emisiones, existiendo una situación de malestar y frustración, al no resolverse el problema. Este tipo de contaminación tiene impacto especialmente en el orea metropolitana. En las zonas rurales, la contaminación atmosférica se presenta en la época de "rozas" o quema de rastrojos agrícolas. La emisión de humo y ruido, hace además que la ciudad presente un aspecto sucio y desagradable, lo que es un factor evidente de una disminución de la calidad de vida. 24 No existe una política para manejar la contaminación atmosférica, consecuentemente no existen planes ni programas para manejar este problema. El marco legal regulatorio insuficiente, aunado a la falta de definición de la responsabilidad o competencia entre el Ministerio de Salud Pública, la Sub-dirección General de Tránsito, la Dirección de Transporte y el Ministerio de Obras Públicas, ha hecho que algunas iniciativas para corregir este problema no hayan sido efectivas. En el sector transporte, la calidad de los combustibles, no se verifica y aunque se promueve el uso eficiente de la energía, no se han desarrollado mecanísmos de evaluación, que al hacer más eficiente las combustiones, disminuyan la producción de contaminantes. El sector industrial no ha sido incorporado formalmente, en un plan de coeficiencia y reconversión industrial, que al mismo tiempo que traiga mejoras a la productividad, mejore las condiciones ambientales. Es notable la falta de mecanísmos de regulación y normas específicas, como la baja capacidad de aplicación de la escasa legislación sobre emisiones atmosféricas. Esto evidéncia que es necesario fortalecer adecuadamente los instrumentos jurídicos y las instituciones encargadas de normar las emisiones contaminantes. 25 Una de las primeras acciones a realizar debe ser actualizar la información de forma que incluya la evaluación de fuentes de emisión y cuantificación de impactos. Los agentes emisores de contaminantes del aire no pagan por la "externalidad" negativa que ellos causan. Esto hace que los incentivos para disminuir su contaminación sean menores que los apropiados, si se toma el punto de vista de las personas afectadas o de manera equivalente, el punto de vista social. 1.5.2 PRINCIPALES PROBLEMAS AMBIENTALES DEL AREA METROPOLITANA DE SAN SALVADOR. 1.5.2.1 LA CONTAMINACION DEL AIRE. En El salvador existe un alto grado de contaminación que proviene del sector transporte por lo que es necesario mencionar los distintos agentes que la producen, a continuacion se presentan los principales contaminantes del aire por la actividad automotora: • MONOXIDO DE CARBONO: 26 Es un gas incoloro e inodoro que se produce por la combustión incompleta de combustibles que contienen carbón. Este contaminante reduce la capacidad de transporte de oxígeno a las partes vitáles, afectando principalmente el sistema cardiovascular y nervioso. Bajas concentraciones han generado efectos adversos en personas con problemas cardíacos y una disminución en la capacidad de ejercitarse entre individuos jóvenes y hombres sanos. Altas concentraciones causan visiones borrosas, dolor de cabeza y fatiga. El Monóxido de Carbóno (CO), puede elevar las concentraciones en la tropósfera del ozono y del metáno. • DIOXIDO DE NITROGENO: La principal fuente de emisiones se dá por los procesos de combustión tanto de fuentes móviles como estacionarias. La formación de un NO + NO2 , se da por la combinación de 02 + N2 a altas temperaturas cercanas a los 11 00ºC. Es considerado como uno de los principales precursores de la lluvia ácida de las zonas urbanas e industrializadas. Las emisiones del NO2 provenientes de vehículos y otras fuentes, producen una variedad de efectos adversos en la salud y el ambiente. 27 Las exposiciones directas a este contaminante incrementa la susceptibilidad a infecciones respiratorias, disminuyen la eficiencia respiratoria y su función púlmonar en asmáticos. Exposiciones cortas a N02 han tenido como resultado un amplio rango de problemas respiratorios en niños de edad escolar como la tos, resfriados, irritación de garganta, entre otros, son los más comúnes. • OZONO. Es uno de los constituyentes menores en la atmósfera de la tierra y las concentraciones son variables según la altitud. El ozóno en la atmósfera es formado en los procesos fotoquímicos, actúa como fíltro de las radiaciones ultravioleta permitiéndo prevenir el ingreso de los rayos más peligrosos para el medio ambiente y el hombre. Además de tener una función protectora juega un papel muy importante a_ nivel de la temperatura de la tierra, por lo que es considerado como uno de los gases del efecto invernadero. En la tropóstera el ozóno es formado por el delo fotoquímico, donde los precursores del dióxido de nitrógeno e hidrocarburos son provenientes principalmente de las emisiones vehiculares. El ozono atáca la salud humana, es un contaminante que provoca irritación de los ojos, el tracto respiratorio y reducción de las 28 funciones respiratorias. También el ozono puede afectar drásticamente la vegetación, incluso destruir biotípos importantes para la biodiversidad. La medición durante la época de invierno del ozono, no pareciéra ser justificable debido a que normalmente, las concentraciones de oxidantes fotoquímicos comienzan a aumentar a partir de la época seca y deben medirse en las afueras de la ciudad, teniendo en consideración la dirección de los vientos. • HIDROCARBUROS VOLATILES (BENCENO, TOLUENO Y NILENO). La importancia ecológica de estos contaminantes, así como otros hidrocarburos volátiles ha ido en aumento contínuo durante esta última década. Esto se debe en parte a que las posibilidades, en lo que respecta a toma de muéstras y análisis han mejorado en forma notable. Otro motivo del por qué de este aumento de interés, en relación a estas sustancias, es originado -por el contínuo crecimiento de las concentraciones de ozono troposférico, asociado a las altas concentraciones de hidrocarburos volátiles. Este aumento del ozono troposférico origina pérdidas significativas de la producción agrícola. Un tercer motivo es indudablemente la relación que existe entre los hidrocarburos volátiles ligeros y el Nox con respecto a la salud. 29 Estudios epidemiológicos indican claramente el efecto sinérgico de estos contaminantes (en conjunto con otros contaminantes tales como el Sox, aerosoles, etc.), afectando principalmente a ancianos, niños y personas con problemas asmáticos, alérgicos, etc. A nivel mundial, la información que se tiene en la actualidad de estos contaminantes es insuficiente, debido a que las emisiones provenientes, tanto de fuentes móviles, como fijas, han sido incorrectamente valoradas, especialmente en lo que se refiere a la combustión doméstica (por ejemplo de leña y carbón). El hecho de que las fuentes de emisión de los hidrocarburos volátiles sean múltiples, dificulta en parte el análisis de los resultados. • BENCENO. El benceno es un líquido incoloro con una densidad de 0.87 g/cm3 (a 20ºC.) y un punto de ebullición de 80.1 ºC. Es un constituyente de la gasolina que se evapora durante los procesos de combustión incompleta. Las concentraciones de benceno en la atmósfera, se encuentran en el rango de 3 a 16 µ g/m3 (10 a 50 ppb). Estos niveles son mayores en zonas metropolitanas, así como en regiones cercanas a plantas industriales, procesadoras de petróleo, etc. Se ha establecido una alta 30 relación de riesgo para la salud, a consecuencia del benceno (cáncer y anémia en sus diferentes manifestaciones). A raíz de ésto, no existe un nivel de concentración recomendable para el benceno ambiental, dado su carácter carcinógeno (de ahí la dificultad de establecer un límite de seguridad para el contaminante). No obstante, en concentraciones ambiente de 1 µg/m3 se estima que el riesgo de leucemia es de 4 x 10-6 • • TOLUENO. El tolueno es un líquido volátil, no corrosivo, de poca solubilidad en agua. Sus principales fuentes de producción incluyen: las operaciones de refinería de petróleo, quema de carbón, así como la producción de otras sustancias químicas tales como el estireno. Se utiliza ampliamente para la producción de pinturas, tintas, adhesivos, componentes de productos cosméticos, como también en la fabricación de otros productos químicos. Su tiempo de vida en la tropósfera está en dependencia con la concentración de radicales hidroxidos, pudiendo variar su tiempo de vida desde varios meses (en el invierno) a unos pocos días (durante el verano) . Se recomienda una concentración límite no superior a 0.7~ µg/m3 para fondo regional al cuál sea expuesta toda la población. Se ha detectado en países como 31 Chile que las concentraciones de este contaminante en zonas residenciales es muy alta. Se ha establecido que exposiciones a diferentes concentraciones de tolueno provocan diversos efectos en las personas, tales como: fuerte fatiga, insomnio, confusión, pérdida de control sobre si mismo, pronunciadas náuseas, etc. No existe, hasta hoy información relacionada con la incidencia de cáncer en los seres humanos, por la acción del tolueno. • MATERIAL PARTICULADO. Se puede decir también que el material particulado en la atmósfera, representa una compleja mezcla de sustancias orgánicas e inorgánicas. Este puede ser encontrado en el aire ambiental, polvo, humo y otros aerosoles. El material particulado suspendido (TPS) puede tener origen antropogénico o natural. Fuentes directas de TPS incluyen la combustión de materiales fósiles para la generación de energía, calefacción y transporte, construcción y actividades industriales, erosión de suelos, incendios forestales, erupciones volcánicas y polen. Las TPS pueden aparecer como aerosoles secundarios producto de las transformaciones de contaminantes gaseosos emitidos por fuentes de combustión (por ejemplo, plantas energéticas y automóviles) o fuentes 32 naturales como el bosque. Las partículas pueden ser el resultado también de la condensación de elementos volátiles y de ciertas espécies en la atmósfera. De acuerdo a la masa y la composición, éstas se dividen en dos principales grupos: partículas mayores de 2.5µm y las partículas menores de 2.5 µm. La composición química de las partículas menores de 2.5 µm consiste en gran parte en sulfatos, los que contienen una gran cantidad de iones H+, de ahí su acidez y por consiguiente sean de gran interés en relación a la salud. Estas partículas son producto de la combustión, condensación de sustancias orgánicas, vapores metálicos, etc. El otro tipo de partículas (mayores de 2.5 µm) por lo general se encuentran en: materiales de la corteza terrestre, así como polvo remitido de caminos y emisiones de indústrias y automóviles. Estas partículas varían en términos de composición, morfología (tamaño y forma) , parámetros ópticos (como el color) y las características eléctricas (carga , resistencia). Las partículas no esféricas son clasificadas en términos de su diámetro aerodinámico. Para poder describir los límites de exposición al ser humano, de acuerdo a la complejidad del material particulado y a la importancia del tamaño de las partículas, han surgido una serie de términos. Algunos de ellos se han derivado de los métodos de 33 colección de éstos, tales como material particulado en suspensión, partículas totales en suspensión, humo negro, etc. Otros términos se refieren al sitio de deposición en el tracto respiratorio, como por ejemplo: respirables, inhalables, partículas toráxicas que primariamente se depositan en el bajo tracto respiratorio. Otros términos como el PM 1 O, que se refiere al material particulado que posee un diámetro de 1 O µm, están asociadas con la eficiencia de colección del instrumento. Para la exposición de material particulado en suspensión, la norma establece 240 µg/m3 para períodos de 24 horas y 80 [EALS 1 ]µg/m3, para períodos anuales. Las principales partículas suspendidas son: • Compuestos orgánicos naturales: polvo, cenizas, hollín, polen, excrementos. • Compuestos sintéticos: cemento, asbesto. • Metales pesados: plomos, cadmio, cobre. A continuación, se muestra en la Tabla 1.3 las diferentes fuentes de contaminantes del aire en San Salvador. füllfl't::t:=e0Niiii:iiiNJtsj::m:mtm:it::r:=::;:::¡,¡:::¡¡j:j:j=if;;;:;¡pfi'E:NIEi:j=4iq![geJp(tt(;.6Ñíii::::::::::1::::::¡:¡::::idi!iü::;,¡,¡,¡,¡,¡;;:;iI::::i@@'::F::thtlriENA]üR1tlEftJ:tfültttr Dióxido de azufre I Emisiones volcánicas. Acido sulfhídrico Monóxido de carbono Dióxido de carbono Oxido de nitrógeno Amoníaco Hidrocarburos Plomo Ozono Polen dióxido de azufre SL ifL irru::::los Procesos químicos. Combustión, especialmente automotor. Combustión . Por la aplicación de fertilizantes nitrogenados. Tratamiento de desechos. Combustión, escape, procesos , . qu1m1cos. Aditivo de gasolina, insumos agricolas, industria. Actividad Volcánica, descomposición de materia , . organica. Incendios forestales y reacciones de terpenos. Descomposición. Acción biológica en los suelos. Descomposición biológica. Procesos biológicos. Reacciones fotoquímicas de contaminantes primarios. Emisión de vegetación. Emisiones volcánicas. TABLA l .3 FUENTES DE CONTAMINANTES DEL AIRE. <.,.) .¡:. 35 1.5.2.2 CONTAMINACION POR RUIDO. Aunque de diferente naturaleza que las contaminaciones anteriormente reseñadas, el ruido, particularmente intenso en las aglomeraciones urbanas e industriales, suele incluirse entre las agresiones que tienden a perturbar el equilibrio psicológico del hombre. Las estadísticas muestran que el 25% de las neurosis se deben a él y que un 20% de la población internada en hospitales psiquiátricos es víctima de este azote de la vida moderna. El ruido se define como el conjunto de vibraciones sonoras que hieren el tímpano y sus efectos fisiológicos están en función de la intensidad, medida en decibelios. Para hacerse una idea de lo que supone esta unidad de intensidad sonora, se indican, a continuación, en la Tabla 1.4, algunas intensidades registradas. Conversación en voz baja. 40dB Receptor de radio o TV a todo volumen. 75dB Arranque de un camión. 90dB Moto con escape libre. l l 5dB Despegue de un avión. 125dB TABLA 1.4 INTENSIDAD SONORA DE ALGUNAS FUENTES DE RUIDO. 36 La percepción constante de ruidos hasta el límite de unos 1 00dB constituye un importante factor de fatiga física. Por encima de este nivel se sitúa ya el umbral del dolor, con posibilidad de producirse lesiones de oído. Más allá de los l 50dB existe el peligro de traumatismos de carácter irreversible. La lucha contra el ruido se basa en la elaboración de una normativa adecuada que ha de respetarse sin fallo. Las autoridades deben exigir más rigurosamente su cumplimiento y no tolerar las señales sonoras de los vehículos ni el escape libre en las motocicletas, prohibido en todas las ciudades. Si no se observan los preceptos dictados, la población, sometida a un nivel de molestias auditivas, que con frecuencia sobrepasa el límite de lo soportable, correrá un serio peligro. Otra protección necesaria contra este mal sería el aislamiento sonoro en las viviendas colectivas, como se hace en los países más avanzado. Existen para ello soluciones técnicas casi perfectas, pero tropiezan con el desmedido afán de lucro de los constructores que no están dispuestos a pagar el alto precio de la insonoración. El ruido plantea un · problema a causa de las características mismas de la civilización actual y del progreso tecnológico que se acelera sin cesar. Alcanza en las poblaciones un nivel que sobrepasa indiscutiblemente los 80dB y produce un cansancio muy perjudicial para 37 el ser humano. Se tiene luchar contra este mal mediante una reglamentación que permita suprimirlo en la medida de lo posible, porque en el siglo XX, todo es ruidoso en la vida diaria, y los aparatos que provocan esta molestia (tocadiscos, receptores de radio, televisores, motocicletas, automóviles, aviones, electrodomésticos, máquinas, etc.) son altamente preciados por una sociedad que ha convertido el ruido en tóxico social, como puedan ser el alcohol o el tabaco. De este modo, el hombre, al no saber soportar el silencio, se está encaminando a pasos agigantados hacia su propia destrucción. En el área de San Salvador han sido realizadas mediciones esporádicas no formales sobre algunos niveles de contaminación por ruido. Estas han sido hechas en diferentes sectores como lo son el comercial, industrial y urbano, las cuales son mostradas en las tablas 1 .5, 1 .6 y 1 .7 de "Resultados de muetreo del ruido en el área de San Salvador". 1■•1• 3/4/89 9:00 AM 4/4/89 3:00 PM 4/4/89 3:00 PM 20/4/89 10:00 AM 17 /4/89 2:00 PM 17 /4/89 2:00 PM Calle Arce, entre 4a Av. N. y Av. españa 1 a . Calle Pte. entre So. y la 1 a . Av. 4a. Calle Pte. entre So. y 1 a . Av. Sur Metrocentro Metrocentro. Metrocentro. Boulevard de los Héroes entre Calle Gabriela Mistral y Avenida Los Andes. ~[i:::::::::i:::i:::i:::::;:::i]i:::::i:]::::1:1::::11):I::I::::i:t::::1:t:t:t::::::: ::::::¡=¡:¡:¡111111:::::¡:::¡::t:::::1:1::11e11111::1::1:1:1 80 105 75 100 75 15 60 80 60 70 70 85 TABLA 1.5 MUESTREO DEL RUIDO EN ZONAS COMERCIALES DE SAN SALVADOR. w 00 --~ 18/4/89 7/4/89 25/4/89 31 /3/89 21/4/89 10:00 AM I Paseo General Escalón. 1 0:00 AM 1 49 Av. Sur entre Alameda Roosevelt y Boulevard Venezuela. Avenida Berna! entre Calle 10:00 AM I Constitución y Calle San Antonio Abad. 2:00 PM 129 Calle Pte. entre 19a. y 25 Av. Nte. 2:00 PM !Autopista Sur. -•i=-55 75 70 80 65 75 75 85 75 85 TABLA 1.6 MUESTREO DEL RUIDO EN ZONAS RESIDENCIALES DE SAN SALVADOR. w '° -3/4/89 1 8:00 AM Boulevard del Ejercito Nacional 80 105 4/4/89 1 10:00 AM Boulevard del Ejercito Nacional 80 105 11 /4/89 1 11 :00 AM I Calle Gerardo Barrios y 25 Avenida 1 Sur 70 1 100 21/4/89 1 3:00 PM 1 Boulevard del Ejército Nacional 1 80 1 105 TABLA 1.7 MUESTREO DEL RUIDO EN ZONAS INDUSTRIALES DE SAN SALVADOR +a> o 41 l.5.3 CONSECUENCIAS DE LA CONTAMINACION AMBIENTAL EN EL AREA METROPOLITANA DE SAN SALVADOR. Los contaminantes afectan la salud, destruyen la vegetación e inhiben la calidad de vida en general. Los efectos de los contaminantes sobre la salud humana están relacionadas directamente con el estado de salud del individuo, su edad, su condición genética y el grado de exposición a un determinado contaminante. También juega un papel importante el efecto cinérgico de los contaminantes sobre el individuo, el ecosistema o medio receptor. Estudios desarrollados en varios países evidencian la relación entre los efectos de la contaminación sobre la salud, rendimiento laboral, productividad y la economía de los países afectados por la contaminación del aire. En El Salvador la contaminación atmosférica se pudo medir en el período 1970-1982, a través de la RED PANAMERICANA DE MUESTREO DEL AIRE (REDPANAIRE), con el apoyo de la OPS (Organización Panaméricana de la Salud). A partir de 1982, la red fue abandonadaiv Las mediciones efectuadas en al Area Metropolitana de San Salvador, mostraron una clara tendencia ascendente para las partículas suspendidas presentes en el aire, las cuales están constituídas principalmente por partículas provenientes de la combustión en vehículos, fábricas, quemas agrícolas e incineración de la basura. 42 Además, las concentraciones medidas son mayores que el nivel considerado como referencia de aire limpio (para la REDPANAIRE: 100 µg/m3 ). El anhídrido sulfuroso, que es un gas corrosivo producido por combustible que contienen azufre, es causante de irritación en las mucosas y tejido conjuntivo. Este contaminante presentó una tendencia ascendente, pero con una pendiente de crecimiento mucho mas conservadora que la de partículas suspendidas y con concentraciones muy por debajo del valor de 70 µg/m3, considerado como el límite permisible. Las zonas industriales no presentaron concentraciones mayores a las encontradas en el área urbana. El monóxido de carbono incluso en cantidades muy pequeñas es sumamente dañino, la sangre lo absorbe de los pulmones en lugar de oxígeno por lo que el cuerpo recibe menos cantidad de oxígeno de la necesaria. El resultado es una pérdida de capacidades físicas y mentales, trastornos cardiovasculares y respiratorios. El exceso de bióxido de carbono produce irritación y enfermedades en las vías respiratorias y enfermedades cardiovasculares. 43 Otro agente que contribuye a crear smoke en las ciudades es el óxido de nitrógeno el cual produce pulmonía, bronquítis e irritaciones. Además el óxido de azufre irrita el sistema respiratorio produciendo problemas pulmonares, bronquítis crónica y también daños cerebrales. Este también al oxidarse y combinarse con agua forma el ácido sulfúrico que es el principal componente de la lluvia ácida, la cual corroe los metáles, daña las plantas y destruye los bosques tropicales. El ozono provoca ciertos dolores de cabeza, tos, resequedad en la garganta e irritaciones en las conjuntivas. Las partículas suspendidas causan alergias, pérdidas de elasticidad en los alveolos pulmonares y enfermedades respiratorias. El plomo junto al mercurio, el cadmio y el cobre, presentan altos riesgos para la salud pues producen alteraciones y disfunciones cerebrales, digetivas y nerviosas. El cadmio causa lesiones renales, cáncer y problemas en los huesos. De las actividades desarrolladas por el hombre; el transporte motorizado es el mayor causante de la contaminación ambiental. Primero por ser un gran consumidor de oxígeno, el cual llega a ser un tercio del consumido por la industria . Podemos mencionar como ejemplo, un automovilista que recorre 15,000 Kmts en un año, consume 44 en la combustión de la gasolina de su vehículo el equivalente a lo que consumen 30 personas a pie. El combustible diese! es principalmente utilizado por los buses, camiones y equipo pesado. Aunque ellos no contengan plomo, emiten una mayor cantidad de sulfuro que la gasolina, lo que además produce grandes cantidades de humo negro. En El Salvador, el 92% del combustible necesario para el calentamiento y procesos de cocimiento en las áreas rurales es la madera o leña, en donde vive el 55% de la poblaciónv. La consecuencia de esta mala práctica es la indiscriminada deforestación, lo que coloca al país como uno de los más afectados en este aspecto en Latinoamérica . Debido a que las mujeres a menudo mantienen a sus niños cerca de la lumbre, lo que los expone al riesgo de sufrir altas incidencias de pequeñas infecciones respiratorias. Los datos del gobierno indican que las causas de mortalidad en los niños de escasa edad ( 1 - 5 años) son: las infecciones respiratorias, la diarrea y la deshidratación. Las primeras, tienen el 18.6%, como causa primaria de la muerte de los niños y el 9 .1 % como causa secundaria, como se ,. muestra en la tabla 1.8. La tabla 1.9 muestra un cuadro comparativo de las infecciones respiratorias con otras causas de mortalidad en la infancia. Infecciones respiratorias Bajo peso al nacer y prematuridad Traumas al nacer y asfixia 18.60% 14.60% 7.60% 9.10% 27.70% 4.70% 19.30% 7.60% 15.20% TABLA 1.8 CAUSAS PRIMARIAS Y SECUNDARIAS DE MORTALIDAD INFANTIL EN EL SALVADOR .¡:,. \.J\ OZONO MONOXIDO DE CARBONO BIOXIDO DE NITROGENO MATERIAL PARTICULADO PLOMO Causa problemas significantes sobre la salud humana y la vegetación. Puede irritar el tracto respiratorio, impedir el funcionamiento del sistema pulmonar generando dificultades para respirar, irritación de la garganta, dolor del pecho, tos, inflamación de pulmón y posible susceptibilidad a infecciones pulmonares. Reduce la productividad agrícola, afecta el bosque y otras plantas. Este es considerado el contaminante más peliqroso para la vida de las plantas. Reduce la capacidad de transporte de oxígeno a las partes vitales, afectando principalmente el sitema cardiovascular y nervioso. Bajas concentraciones han generado efectos adversos en personas con problemas cardiacos y una disminución en la capacidad de ejercitarse entre individuos jóvenes y hombres sanos. Altas concentraciones causan visión borrosa, dolor de cabeza v fatioa. Uno de los mayores contaminantes que genera el smoke y uno de los precursores de la lluvia ácida. Puede afectar la vegatación y el ser humano cuando las concentraciones son suficientemente altas. En niños es capaz de causar un incremento en las enfermedades respiratorias, en asmáticos puede causar un incremento en su dificultad para respirar. Las partículas microscópicas pueden afectar la capacidad para respirar, incrementa las enfermedades respiratorias, dañan los pulmones y posiblemente inciden en las muertes prematuras. Daña pinturas v reduce la visibilidad entre otros efectos. Elevadas concentraciones pueden generar efectos adversos sobre el desarrollo mental, los riñones y la química de la sangre. Los niños son particularmente los que se enfrentan a este riesgo por la ingestión y el incremento en la sensibilidad de la piel y otros oroanos al plomo. TABLA 1.9 EFECTOS EN LA SALUD DEBIDO A LOS PRICIPALES CONTAMINANTES DEL AIRE. .¡:,.. O\ .n 1.6 ANTECEDENTES SOBRE TELEACCION. 1.6.1 RED DE TELEACCION Y FUNCIONES QUE DESEMPEÑA. Se Define Teleacción como el conjunto de actividades que involucra medición de variables, control y supervisión de alarmas a distancia; denominadas como Telemetría, Telecontrol y Telesupervisión respectivamente. Telemetría (telemedición) puede ser definida como una medición del valor instántaneo de una variable a distancia. Es el proceso de obtener datos de algún fenómeno en particular sin presencia del monitoreo humano. Como ejemplos de telemetría podemos mencionar: la medición de potencia radiada de un radio transmisor en una base repetidora, la temperatura de una sala de equipos desatendida, la tasa de error recibida por un multiplex , valores de presión , etc. Telecontrol puede ser definido como el proceso de controlar a distancia el valor o punto de operación de una variable de salida en una estación o base desatendida. Podemos mencionar los siguientes ejemplos: encender o apagar los motores generadores de una estación en caso de falla en la red comercial, controlar el valor de presión que debe haber en una guía onda por medio de la fijación de 48 puntos de operación de un presurizador, encendido y apagado de lámparas, etc. ; ►- <" \f Telesupervisión de alarmas a distancia es un proceso que consiste en la lectura de alarmas de dos estados o condiciones (ALARMADO o NO ALARMADO, ENCENDIDO o APAGADO, etc.) en estaciones remotas. Algunos ejemplos de esta función son: red comercial fallada, red comercial operando, impresor deshabilitado, transmisor alarmado, etc. Casi siempre este tipo de alarmas consiste en leer el estado de los contactos de un relé. La función principal de la Teleacción es definitivamente la Telern.etría. Es importante definir claramente este término así como sus · ventajas, sobre todo cuando se habla de una Telemetría Inalámbrica. POR QUÉ ELEGIR TELEMETRÍA INALÁMBRICA? · En la figura 1.1 se muestra un sistema general de telemetría. Esta es una solución muy práctica, · ya que se pueden obtener ciertas ventajas, tales como: Se cubren largas distancias y se obtiene movilidad (reubicación) de los eq~ipos involucrados . ., 49 _ ... ;·::::;::·: ·::·· .· :. :.::::::·: ... :.-:::::· .... . .. .. ........... .. . ¡: ¡¡ ' (!\;; :: ;(:/: :· :::-t\( :·-· . :.: . . .. : ... ; . :,:: .. :: .... .. : .. ::.:.:: . : : 11!!11:ili FIGURA 1.1 SISTEMA TIPICO DE TELEMETRIA. Es una solución efectiva de bajo costo, ya que representa presupuestos menores respecto a la instalación de cables. No es necesario incurrir en costos secundarios, tales como abrir caminos o el mantenimiento de piezas de cable. Adquisición de datos de una forma eficiente y sin pérdidas de tiempo, permitiendo detectar fallas casi de inmediato (tiempo real). Permite la realización y utilización de bases de datos, las cuales ayudan eficientemente a la toma de decisiones. Facilidad en la planeación y diseño. Provee una reducción de los costos de mantenimiento. En cuanto a la tecnología inalámbrica, podemos decir que reduce costos respecto a los cables, sobretodo a largas distancias. 50 Existe una gran facilidad para reubicar equipos ya que no es necesario colocar nuevos medios de transmisión. Tipos de datos que se pueden manejar en Telemetría: • Datos digitales (ENCENDIDO o APAGADO, niveles discretos). por ejemplo en control de interruptores (de nivel, de seguridad, de alarmas, etc.). • Datos Analógicos. Por ejemplo señales continuamente variando en el tiempo, transductores, datos de presión, temperatura, flujo, etc. • Señales y pulsos digitales. Por ejemplo se pueden enviar datos de consumo de flujo, consumo de gas y de energía, etc. Entonces, se define una red de teleacción como un sistema que involucra la transmisión de información entre elementos terminales y un centro de control, donde la información intercambiada lleva como objetivo permitir ejecutar las actividades de teleacción (telemetría, telecontrol y telesupervisión de alarmas). 1.6.2 APLICACIONES DE LAS REDES DE TELEACCION EN EL SALVADOR. Hoy en día existe una gran cantidad de aplicaciones para la teleacción, se mencionan también para aplicaciones específicas, como la radio telemetría y radio teleacción, alrededor de todo el 51 mundo. El Salvador no es la excepción, la teleacción (y en especial la telemetría) es muy utilizada, y cada día hay aplicaciones mas complejas. Además aún existen muchas aplicaciones más que pueden llevarse a cabo para solventar necesidades que posee la sociedad. A continuación se presentan algunos proyectos y empresas que incorporan la teleacción, y sobre todo la telemetría, como parte de sus sistemas: • Sistema de información meteorológica (S.I.M.) PROCAFE. • T eleacción en estaciones terminales y repetidoras de ANTE L. • Teleacción en red de comunicaciones de¡w2J COCESNA. A continuacion se realiza la descripción de los proyectos antes mencionados: Sistema de informacion meteorologica. PROCAFE : Este proyecto, el cual ya se encuentra en funcionamiento, consiste en la captura y manejo de información meteorológica por medio de una red de siete estaciones automáticas situadas estratégicamente en las zonas cafetaleras del país, las cuales son: Juayúa, el Boquerón, volcán de San Vicente, Ciudad Barrios, volcán 52 Chaparrastique, Jayaque y Chalchuapa. Esta red de estaciones registra información de los siguientes parámetros: 1. Temperatura. 2. Humedad relativa. 3. Irradiación solar. 4. Velocidad y dirección del viento. 5. Intensidad y cantidad de precipitación. 6. Mojadura del follaje. Las estaciones toman lecturas de los diferentes sensores para la medición de parámetros cada 1 O segundos, las 24 horas del día, durante todo el año. Los datos recolectados son transmitidos vía telefonía celular y luego son resumidos en diferentes tipos de informes. Toda esta información es útil para la planificación de actividades en fincas, determinación de ataque de plagas y enfermedades dependientes de la temperatura, humedad del aire y mojadura de follaje, aplicación de fertilizantes y plaguicidas, también para determinar evaporación de agua residual, energía solar aplicada al secado del grano de café, etc. 53 Sistemas de teleacción utilizados en ANTEL : Los sistemas de teleacción son bastante utilizados actualmente en ANTEL, pero de una forma limitada en sus aplicaciones. Se utiliza bastante la telesupervisión, y en cambio se ocupa muy poco el telecontrol y la telemetría. Actualmente, casi todas las estaciones de telecomunicaciones que se encuentran en el país poseen circuitos especializados que supervisan las estaciones. Estos circuitos realizan una telesupervisión, es decir, una lectura de alarmas y de condiciones de equipos. Estas alarmas son enviadas vía una red de comunicación especial hasta un centro especializado que se encarga de decodificarlas. Este lugar se encuentra en la central centro de ANTEL, en San Salvador. En cuanto a las redes que manejan esta información, se habla de cinco: La ruta alterna del sur (equipo marca NEC), la ruta del KFW (Ruta de comunicaciones por fibra óptica marca SIEMENS), la red nacional (equipo marca NEC), la red regional centroamericana (equipo marca NEC y ALCATEL) y la ruta de transporte (equipo marca ALCATEL). Todos estos equipos tienen la facilidad de la telesupervisión de alarmas (ampliamente usado), del telecontrol (uso limitado) y sólo el equipo de la ruta alterna del sur tiene la capacidad de la telemetría (uso limitado). 54 Todos estos equipos pertenecen al área de transmisión y son sumamente costosos debido a las aplicaciones tan complejas para las que son usados. En ANTEL, las plantas telefónicas que actualmente están instaladas tienen la capacidad de telesupervisar y telecontrolar; pero solo algunas explotan esta ventaja (en especial las del área metropolitana) . Sistema de teleacción en la red de comunicaciones OKI de COCESNA: En este sistema de red de transmisión de datos y voz, se aplican los servicios de telesupervisión y telecontrol . Dentro de los items de Telecontrol podemos mencionar un lazo remoto de prueba y encendido-apagado de plantas de emergencia que funcionan a base de combustible. Los aspectos de telesupervisión son varios, entre los que se puede mencionar: 1. Encendido y apagado de transmisores-receptores. 2. Alarmas de fuentes de equipos de transmisión y recepción. 3. Supervisión de señal de entrada PCM (Modulación por impulsos codificados). 55 4. Alarmas de equipos multiplex de primer y segundo orden. 5. Alarmas de Dropping Cerv.(Derivadores de corriente). 6. Estado de rectificadores. 7. Control de luces de torre. 8. Supervisión de tanque principal de combustible. 9. Supervisión de operación con energía eléctrica comercial ó generadores. Estos sistemas de Telesupervisión y Telecontrol, son aplicados para los diferentes sitios de la Red de comunicaciones de COCESNA en El Salvador; tales como son El Boquerón, Cerro El Pacayal, Aeropuerto de llopango y Aeropuerto Internacional de El Salvador. Esta Red es a nivel centroamericano, por lo que los sistemas de Teleacción son aplicados dentro de cada país, en los diferentes sitios en que se encuentran estos equipos. La Telesupervisión y Telecontrol lo realiza el equipo Maestro de la Red OKI en cada país de Centroamérica, estando para El Salvador, el equipo maestro ubicado en el Aeropuerto de llopango. Actualmente los sistemas de teleacción están tomando un gran auge tanto en El Salvador como en otros países. Así como todos los sistemas necesitan un estudio de ingeniería, que implica correcciones y mejoras a éstos, la teleacción no es la excepción y ya varios diseñadores lo están retomando. La aplicación de sistemas de 56 teleacción se hace cada vez más necesaria, ya que es un método que efectivamente provoca ahorro de dinero y tiempo. Todas las familias de tecnologías nuevas tienden a incluir en sus equipos de comunicaciones, circuitos especializados para realizar procesos de teleacción (Telemetría, Telecontrol y Telesupervisión ). Las redes de Teleacción abren sus puertas a casi cualquier aplicación, y las necesidades propias del medio ambiente no son la excepción. 57 CAPITULO 11 JUSTIFICACION DEL PROYECTO 2.1 PROBLEMA. La falta de un sistema rápido y eficiente que brinde información continua de la densidad de Smoke y el nivel de ruido persistente en el medio ambiente en el área metropolitana de San Salvador. 2.2 ANALISIS DEL PROBLEMA. Actualmente en muchos paises se viven las consecuencias de la contaminación excesiva del medio ambiente y nuestro país no es la excepción. Diariamente las calles de nuestra ciudad capital se ven sofocadas por el humo de los automotores y las fábricas, además de los niveles exagerados de ruido proveniente en su gran mayoría del tráfico en las difrentes arterias de la ciudad capital. Es necesario tener conocimiento periódico de los niveles de ruido y de la densidad de Smoke existentes en los diversos puntos de la capital, para poder establecer las zonas más afectadas, así como las horas más críticas del día, obteniendo así una base para establecer una 58 solución temprana a la problemática de la contaminación. Se habla en particular de la ciudad capital, estableciéndola como una muestra para realizar un estudio donde la electrónica puede brindar un aporte para la solución del problema. Actualmente, en El Salvador, las mediciones meteorológicas que se hacen en el medio ambiente tienen como finalidad la determinación de dos grandes áreas: • La medición de parámetros para determinar el comportamiento actual y futuro del clima. Ejemplo de esto es el dar reportes sobre el estado del tiempo y para conocer si se mantienen óptimas las condiciones del ambiente en una plantación. • Y la toma de muestras del ambiente para medir los niveles de contaminación en el aire, agua y suelo. La lectura y medida de estos parámetros actualmente se hace por equipos que requieren la necesidad de viajar hasta el lugar para recolectar las muestras y en algunas situaciones se hace uso de mediciones a distancia, tal es el caso del clima. El tener conocimiento de todos estos datos en forma inmediata y centralizada asegura acciones rápidas, que vayan encaminadas a alertar a la población sobre condiciones anómalas presentes en un lugar determinado. La consecuencia de no tratar a tiempo estas condiciones trae consigo 59 daños severos al medio ambiente y provoca enfermedades en el ser humano. En la Red de Teleacción presentada en este trabajo de graduación se consideran como agentes a ser monitoreados la densidad de smoke en el aire y el nivel de ruido. En cuanto a este último, la limitación es por el tipo de sector y si son ruidos continuos o puntuales. Estas variables de entrada se encuentran en cada una de las diferentes estaciones, que van a estar siendo monitoreadas por un punto único. Es necesario determinar el radio de acción de las estaciones para obtener datos por zona lo más representativo posible. 2.3 SOLUCIONES POSIBLES. Ya en esta fase del desarrollo del proyecto y teniendo conocimiento del problema planteado, se facilita la concepción de soluciones posibles que puedan existir para dar una respuesta óptima y viable. En toda etapa de solución de problemas es necesario plantearse diferentes opciones tecnológicas, las cuales van siendo más específicas a medida se van depurando las alternativas con que se cuentan, y se profundizan las ideas. 60 Para tal efecto se ha ideado una metodología de fácil comprensión y depuración que consiste en plantearse las soluciones en forma de organigrama el cual es mostrado en la figura 2.1 y es desarrollado en las secciones siguientes. Este permite visualizar de una mejor forma los niveles jerárquicos de las mismas. En la evaluación de las alternativas posibles han sido considerado diferentes aspectos que determinen la solución más acertada. Ellos son: El costo, la facilidad de mantenimiento, disponibilidad, flexibilidad, seguridad, equipo requerido, forma de alimentación eléctrica y su ubicación. RED DE TE[EACCION MEDICIONES DIRECTAS MEDICIONES EN ESTACION CON REGISTRO ELECTRONICO ELECCION DEL MEDIO DE TRANSMISION l 1 1 1 ALAMBRICO 1 I INALAMBRICO 1 1 -1 CABLE TELEFO- LINEAS RED DE RADIO TELEFONIA NICO RED PUBLICA DEDICADAS COMUNICACIONES CELULAR 1 1 1 LINEAS DE CABLE FIBRA COBRE COAXIAL OPTICA 1 EFECTIVIDAD DE COBERTURA 1 1 1 1 ENLACE REPETIDORA PUNTO A PUNTO FIGURA 2.1 ORGANIGRAMA DE SOLUCIONES POSIBLES. °' ..... 1 FORMA DE DIALOGO ENTRE ESTACION CENTRAL Y REMOTA 1 1 1 1 INTERROGACION PERMANENTE (POLLING) 1 ALIMENTACION DE TERMINALES 1 1 1 1 1 BATERIAS CELDAS ALIMENTACION DE SOLARES LINEA COMERCIAL 1 UBICACION FISICA DE LAS ESTACIONES 1 1 1 1 1 POSTES POSTES EN POSTES DEL PROPIOS SEMAFOROS TENDIDO ELECTRICO 1 TECNOLOGIA DE LAS TERMINALES 1 1 1 SISTEMA SISTEMA CON SIST. CON MICRO- DIGITAL MICROCOMPUTADOR CONTROLADOR FIGURA 2.1 ORGANIGRAMA DE SOLUCIONES POSIBLES (Cont.) °' N \ 1 1 PANEL SUPERVISOR INDICADOR. ALARM. 1 SMOG IONIZACION 1 CAJA SUBTERRANEA TECNOLOGIA DE LA ESTACION CENTRAL 1 TECNICA DE MEDICION 1 1 ABSORCION INFRARROJA 1 1 COMPUTADORA 1 RUIDO SONOMETRO dB 1 RESGUARDO FISICO DE LAS ESTACIONES 1 1 CASETA A PIE CAJA DE INTEMPERIE DE POSTE EN POSTE FIGURA. 2.1 ORGANIGRAMA DE SOLUCIONES POSIBLES. O\ w 64 2.3.1 ELECCION DEL METODO A UTILIZAR: 2.3.1.1 MEDICIONES DIRECTAS. Se define como la técnica que hace uso de personal, el cual deberá recopilar la información obtenida en diferentes sitios previamente seleccionados en los cuales se coloquen diferentes instrumentos de medición de contaminantes del aire los cuales puedan ser por ejemplo: recipientes, filtros especiales para diferentes contaminantes,etc. Estos instrumentos habrán permanecido por un tiempo determinado en el sitio que se está monitoreando, según el tipo de contaminante del aire evaluado(24 horas, 8 días, 1 mes). Cuándo la información es recopilada por el personal, debe ser llevada al laboratorio en donde por diferentes métodos químicos (como el método de difusión pasiva para el ozono y dióxido de nitrógeno, filtro de papel para el plomo,etc.) y aplicación de fórmulas, las muestras son evaluadas para después hacer cuadros estadísticos y dar los resultados. Para la evaluación de esta alternativa, se consideraron los siguientes aspectos: • No es acorde con los niveles de estudio de ingeniería en electrónica. • Es un método bastante bueno para la obtención de resultados, al utilizar las muestras adecuadas. 65 • Supervisión directa humana • Implica el involucramiento de una cantidad considerable de personal para la obtención de las muestras y análisis de las mismas, lo que incrementa los costos. • Es un método que requiere una buena cantidad de tiempo para observar los resultados y dar conclusiones. Por los aspectos antes considerados, se concluye que es un método confiable para dichas mediciones pero no está de acuerdo con el objetivo general del presente trabajo de graduación. 2.3.1.2 MEDICION EN LA ESTACION CON REGISTRO ELECTRONICO. Se entiende como un sistema el cual involucra una serie de estaciones convenientemente distribuidas, las cuales poseen diferentes sensores para la obtención de las concentraciones de contaminantes del aire y que dicha información esté siendo periódicamente almacenada por un sistema de registro magnético o electrónico. Luego esta información almacenada es recopilada por personal asignado para ser llevada a un laboratorio en donde dicha información es leída y convenientemente procesada para la obtención de los resultados y generar reportes. 66 Estas estaciones son independientes entre sí, y la forma de alimentación de energía eléctrica puede ser solar, baterías o de línea comercial. Para considerar esta alternativa se han evaluado los siguientes aspectos: • Involucra mayor cantidad de personal para la recopilación de la información almacenada. • Requiere un mínimo de mantenimiento. • La información es confiable, pero la cantidad almacenada es limitada. • Involucra mayor tiempo para la obtención de los resultados. Por lo antes mencionado se considera que es una alternativa que permite la obtención de datos confiables, pero involucra más costos operativos y además no va acorde con un sistema rápido para el análisis de la información sobre la contaminación del aire. 2.3.1.3 RED DE TELEACCION. Se entiende por utilizar un sistema para realizar el monitoreo de la contaminación del aire, el cual sea capaz de obtener los datos de medición desde los sensores en las estaciones remotas y que pueda 67 enviar por algún medio de transmisión dicha información hacia una estación central, la cual esté convenientemente ubicada y que pueda recibir dicha información , procesarla y luego presentarla. Para la evaluación de esta alternativa se consideraron los siguientes aspectos: • Facilita la obtención de información sin necesidad de estar presente en el sitio de monitoreo. • Reduce la cantidad de personal necesario para realizar las actividades de monitoreo, lo que reduce costos. • Permite un mínimo de mantenimiento. • Permite un obtención rápida de los niveles de contaminación, evitando defases en el análisis de la información. Por los aspectos antes evaluados, se considera que ésta es una alternativa bastante viable para la realización de la red de monitoreo de la contaminación del aire en San Salvador. 2.3.2 ELECCION DEL MEDIO DE TRANSMISION. 2.3.2.1 ALAMBRICO. 68 • CABLE TELEFONICO DE LA RED PUBLICA CONMUTADA. Como se sabe, la red telefónica pública se utiliza para conectar durante el tiempo necesario al abonado con su central telefónica en el desarrollo de una llamada. Esta red consta de los aparatos telefónicos, las líneas de los abonados, los circuitos, y todos los equipos de conmutación necesarios para su interconexión. En El Salvador existe una cantidad limitada de líneas telefónicas, lo que limita el acceso fácil a las mismas. Por tanto para tomar una decisión, sobre la viabilidad y factibilidad de uso de éste médio de transmisión se consideraron los siguientes aspectos: • Limita la flexibilidad de reubicación de la estación remota, ya que en San Salvador todavía existen puntos específicos donde no hay red telefónica. • Las líneas conmutadas son susceptibles a sufrir daños por las inclemencias del tiempo como la inundación de pozos y caida de arboles en los postes. • El uso de una red telefónica implica gastos adicionales como la compra de modems de buena calidad, lo que incrementa los costos del sistema. 69 • Una red telefónica involucra personal externo de la administración de telecomunicaciones local para realizar la interconexión entre la red telefónica y el sistema de monitoreo ambiental, lo que obliga a dependencia de terceros. Por las razones antes mencionadas, para el propósito que se persigue, esta opción fue descartada como medio de transmisión óptimo para el sistema de monitoreo ambiental. • LINEAS DEDICADAS. Una línea dedicada es aquella en que la información enviada no tiene que pasar por la conmutación de una central telefónica de la red pública, sino que solamente hay paso por éstas para tomar los "pares" del MDF (Distribuidor Principal) de la empresa de telecomunicaciones y conectarlas al distribuidor de la red de transmisión de datos de la empresa contratada. La parte de la red de transmisión de datos hacia el equipo de procesamiento de información (Ej. Una computadora), se conoce como II La última milla ". Existe el equipo necesario para fines de transmisión de datos a largas distancias que poseen algorítmos de corrección de errores bastante eficaces y ajustes en los niveles de transmisión. Como ejemplo se tiene los modems marca RAD y MOTOROLA. 70 Dentro de los diferentes tipos de líneas dedicadas que pueden ser utilizadas se tienen: • Líneas de Cobre: Pares de alambres de 2 a 4 hilos, comunmente se utiliza del tipo 16 AWG (American Wire Gauge) a 26 AWG. La atenuación para los pares trenzados crece rápidamente al incrementar la frecuencia y la cantidad de cruce de llamada entre pares adyacentes también incrementa con la frecuencia. La máxima frecuencia utilizable para pares de alambres en cables es de alrededor de 1 MHz sin tratamiento especial. • Cable Coaxial: Un efecto significativo ocurre en la vecindad de un alambre que porta una señal de corriente alternante. Uno de los efectos es que dentro del conductor se crean un campo eléctrico y uno magnético. Si uno de los conductores del par es colocado a tierra y es colocado alrededor del otro conductor, el campo electrico radiado y el campo magnético son confinados dentro del tubo formado por el conductor externo. Los dos conductores tienen un eje común. 71 El coaxial trabaja bien alrededor de los 100 KHz, a bajas frecuencias el blindaje es inefectivo. Las pérdidas resistivas del coaxial incrementan en proporción a la raíz cuadrada de la frecuencia. • Fibra Optica: La fibra óptica es atractiva debido a que tienen bajas pérdidas de transmisión, comparada con los pares de alambre y el coaxial, además permite que exista una mayor separación entre repetidores. Como la fibra óptica transporta rayos de luz, la frecuencia de operación es la de la luz, la longitud de onda utilizada es de 1.2 micrómetros ( 800 THz) para una fibra de modo simple (monomodo). Además no radío energía, no conduce eléctricidad, es no inductiva y puede colocarse en áreas peligrosas. Para evaluar la alternativa de las líneas dedicadas fueron considerados los siguientes aspectos: • La transmisión de datos a largas distancia involucra Modems de alta eficiencia y una calidad de línea bastante aceptable lo cual es costoso. • Las líneas dedicadas son una alternativa segura pero muy costosa para la red de monitoreo planteada en el trabajo de graduación, 72 debido a que implica costos de alquiler de las líneas, costos de instalación de las mismas y mantenimiento. • Limita la mobilidad de las estaciones remotas. Esta alternativa es buena para los fines del proyecto pero limita la flexibilidad de la red ya que no en todos los puntos de San Salvador se tiene acceso a una línea dedicada. Por consiguiente no es el medio más óptimo para la solución del problema. 2.3.2.2 INALAMBRICO. Los medios de transmisi