Cómo reducir la contaminación del aire en los sitios de construcción

La construcción está entre los principales contribuyentes a la contaminación del aire urbano, pero puede ser el más controlable. Por ejemplo, en Delhi, los niveles de PM10 debido a las actividades de construcción, según TERI (2018), son alrededor del 21%. Lo mismo se aplica a Mumbai, donde las actividades de construcción contribuyen aproximadamente con el 9% de las emisiones de PM (MPCB, 2023). Estas no son contribuciones de fondo; son salidas directas de la actividad del sitio que pueden ser reducidas a través de medidas sistemáticas de ingeniería, operativas y de monitoreo.

Lo que cubre esta guía:

• El perfil completo de contaminación de un sitio de construcción; polvo, gases de escape diésel y COV; y cómo cada uno tiene sus medidas de control únicas.
• Controles de ingeniería que reducen las emisiones de contaminación en la fuente, como la supresión de agua y barreras contra el viento.
• Controles administrativos y operativos que trabajan para reducir las emisiones de contaminación a través de la programación, el enrutamiento y la selección de materiales.
• Controles a nivel de equipo que reducen las emisiones diésel y las emisiones de combustión.
• Por qué las medidas de control sin monitoreo pueden llevar a conjeturas, y cómo el monitoreo en tiempo real puede completar el ciclo de retroalimentación.
• Las tres causas más comunes de fracaso en el control de emisiones de contaminación y cómo evitarlas.

En Delhi, las actividades de construcción representan aproximadamente el 21% de las concentraciones de PM10, según TERI (2018). En ciudades como Navi Mumbai y Noida, las estaciones de monitoreo en tiempo real cerca de los sitios de construcción muestran concentraciones de PM10 que oscilan entre 300 a 600 µg/m³, superando con creces el umbral seguro máximo de 100 µg/m³.

Estas cifras tienen consecuencias operativas directas. Las órdenes de cese de trabajo, las quejas de la comunidad, las multas regulatorias y los retrasos en los proyectos impulsados por el incumplimiento de la calidad del aire son cada vez más resultados estándar de la aplicación para los proyectos de construcción en ciudades indias. Las autoridades de corporaciones municipales como NMMC, BMC y PMC ahora están realizando inspecciones en tiempo real e imponiendo sanciones. El Tribunal Nacional Verde también ha aprobado varias directrices destinadas a minimizar el polvo en los sitios de construcción.

Sin embargo, los costos de la contaminación del aire relacionada con la construcción no se limitan a las multas impuestas por violaciones relacionadas con la contaminación del aire. Las quejas de polvo de la comunidad pueden retrasar todo el proceso de construcción. El tiempo de inactividad del equipo causado por un mantenimiento inadecuado genera tanto emisiones de escape como costos.

Reducir la contaminación del aire en un sitio de construcción no es un ejercicio de cumplimiento con un costo. Es un ejercicio de gestión de riesgos con un retorno.

Los sitios de construcción generan tres categorías distintas de contaminación del aire, cada una con diferentes fuentes, diferentes implicaciones para la salud y diferentes enfoques de control. Tratarles como un solo problema produce soluciones incompletas.

Polvo particulado

El polvo fugitivo es el mayor y más visible contribuyente. Se genera por:

• Movimientos de tierra y excavación - el grading, trenching y la perturbación del suelo generan PM10 grueso y PM2.5 fino simultáneamente.
• Demolición - romper concreto, mampostería y materiales estructurales libera plumas de polvo de alta intensidad que incluyen sílice cristalina respirable.
• Manipulación de materiales - carga de agregados, transferencia de cemento y perturbación de pilas por viento o equipo.
• Movimiento de vehículos - las carreteras sin pavimentar están entre las fuentes de emisión continua más altas en sitios activos, generando PM10 durante las horas de operación.
• Trabajo de concreto y mampostería - cortar, perforar y moler generan particulados finos con alto contenido de sílice.

El polvo es un objetivo regulatorio importante porque se encuentra entre los primeros contaminantes medidos en comparación con los umbrales de PM10 y PM2.5 establecidos en los estándares estatales de Maharashtra y las guías de la Junta Central de Control de la Contaminación.

Emisiones de equipos diésel

En los sitios de construcción, las máquinas pesadas son principalmente alimentadas por motores diésel, por ejemplo, excavadoras, bulldozers, grúas, mezcladoras de concreto y generadores. El resultado de su operación es:

• Óxidos de nitrógeno (NOx) - que conducen a la formación de PM2.5 secundario y ozono a nivel del suelo.
• Monóxido de carbono (CO) - que es una amenaza importante para la salud humana en lugares de trabajo cerrados o mal ventilados.
• Carbono negro y materia particulada diésel (DPM) - el PM2.5 fino producido por la combustión incompleta de combustible representa una amenaza significativa para la salud de un trabajador cerca del equipo.

El equipo diésel de servicio pesado utilizado en los sitios de construcción emite NOx, subrayando la necesidad de incorporar medidas de reducción de NOx junto con el control del polvo.

Compuestos Orgánicos Volátiles (COVs)

El uso de pinturas, adhesivos, selladores, productos impermeabilizantes y tratamientos de superficie ha llevado a emisiones de COV durante el uso y el curado. Las emisiones de COV son mucho más fuertes en los procesos a alta temperatura. Aunque las emisiones de COV pueden desempeñar un papel más pequeño que el polvo y el diésel en los impactos de PM en los sitios de construcción, contribuyen a la formación de ozono en la atmósfera inferior y representan riesgos para la salud de los trabajadores de la construcción debido a su uso en espacios confinados sin ventilación.
Definir el tipo de contaminación predominante en cada etapa de la construcción permite priorizar las medidas necesarias para controlarla; por ejemplo, las obras de tierra están dominadas por la contaminación por polvo, mientras que las fases de pavimentación implican contaminación por COV y diésel.

Los controles de ingeniería son medidas físicas que reducen la generación de polvo y emisiones o evitan que las partículas se conviertan en aire. Son la primera línea de control porque abordan la contaminación en su fuente en lugar de gestionarla después de la liberación.

Sistemas de rociado y nebulización de agua

La aplicación de agua es la medida de control de polvo más ampliamente desplegada en los sitios de construcción y, cuando se aplica correctamente, una de las más efectivas. La palabra clave es correcta.

• Para áreas de movimiento de tierras y nivelación:Las superficies activas deben recibir agua al menos cada dos horas mientras trabajan o cada vez que la velocidad del viento supere los 15 km/h. Solo porque una superficie esté húmeda ahora no significa que se haya controlado de manera efectiva.
• Para caminos de tierra no pavimentados:Rocíe el camino en intervalos de 30-45 minutos para controlar efectivamente el polvo de los camiones. Solo un riego de un camino en la mañana no controlará el polvo en la tarde.
• Cañones anti-smog y sistemas de nebulizaciónproducen gotas de agua muy finas que se adhieren a las partículas en el aire, causando que precipiten. El radio efectivo suele ser de 50-100 metros, dependiendo de las condiciones del viento. Es más útil en grandes áreas abiertas donde el riego de punto único es poco práctico, como zonas de acopio, sitios activos de demolición y zonas de transferencia de materiales a granel.

Una de las principales razones del fracaso de la supresión de agua es que el riego se trata como un evento ("regamos esta mañana") en lugar de una condición sostenida ("el contenido de humedad está por encima del nivel que lleva al polvo"). Las dos definiciones conducen a diferentes resultados.

Barreras de viento, cercas y redes de escombros

Los obstáculos físicos rompen los vientos cerca de la superficie, reduciendo así la energía disponible para movilizar partículas de superficie. Actualmente, las cercas sólidas con una altura de al menos 3 metros se están convirtiendo cada vez más en el estándar requerido por la ley india y en muchos mercados desarrollados.

El uso de redes de escombros geotextiles aseguradas a andamios en áreas de trabajo elevadas previene que los escombros de demolición, las partículas finas y el polvo de concreto se propaguen debido al viento en el sitio de trabajo. Esta situación es particularmente importante para proyectos de varios pisos donde el trabajo se realiza a diferentes alturas sobre el suelo.

La colocación de las barreras también es importante. Deben estar orientadas contra la dirección del viento, y las partes superpuestas de las barreras deben ser suficientes para limitar el impacto del viento.

Lavado de ruedas y barrido de caminos

El material arrastrado, que consiste en barro, agregados y partículas finas, se deja atrás en las carreteras públicas; luego se airea por el tráfico de vehículos, convirtiéndose en una fuente de emisión continua durante el día mientras el sitio está operativo.

Los sistemas de lavado de ruedas en las salidas del sitio reducen materialmente el arrastre. Debe haber al menos una franja de ruido y una instalación de lavado manual en su lugar. Los sitios grandes deben tener sistemas automáticos de lavado de ruedas. Los barredores mecánicos de carreteras deben operar en carreteras públicas durante y después de los períodos de mayor actividad para eliminar cualquier depósito que de otro modo se resuspendería.

Almacenamiento cubierto y manejo de materiales cerrados

Cuando se trata de materiales sueltos, como arena, aguas residuales, escombros de demolición y pilas de tierra, emiten continuamente emisiones cuando están expuestos al viento. Cubrir las pilas con lonas o cubiertas geotextiles durante los períodos sin manejo y, cuando sea factible, cerrar las operaciones de transferencia puede reducir considerablemente las emisiones relacionadas con las pilas.

El uso de toboganes de basura cubiertos en sitios de demolición y construcción de altos edificios ayuda a prevenir que los materiales que caen libres causen polvo a nivel del suelo, proporcionando una forma simple pero efectiva de reducir el polvo en el aire durante las operaciones de demolición.

Los controles administrativos reducen la contaminación a través de la programación, el flujo de trabajo y decisiones sobre materiales en lugar de infraestructura física. Tienen un costo inicial más bajo que los controles de ingeniería, pero requieren una disciplina de implementación consistente para ser efectivos.

Programación sensible al clima

La velocidad del viento es el factor principal que impulsa la generación de polvo fugitivo en la mayoría de las actividades de construcción. El trabajo generador de polvo, como el movimiento de tierra en grandes volúmenes, la demolición y los procedimientos de acopio, debe detenerse a ciertas velocidades de viento (generalmente por encima de 25 km/h para actividades importantes de movimiento de tierra) a menos que se hayan implementado medidas de control de polvo.

Es mejor llevar a cabo trabajos generadores de polvo durante períodos de velocidades de viento más bajas, a media mañana cuando el viento disminuye después de las ráfagas matutinas, y evitar las tardes porque las velocidades del viento suelen aumentar en varias ciudades de India. Esto requiere datos climáticos, no solo observación: una estación meteorológica integrada con el sistema de monitoreo del sitio proporciona los datos de viento en tiempo real necesarios para decisiones de programación defendibles.

Reducción de inactividad de vehículos y planificación de rutas

La inactividad de la maquinaria diésel genera emisiones sin que se realice ningún trabajo productivo. Limitar el tiempo de inactividad de la maquinaria a 3-5 minutos es una práctica común en los planes de gestión ambiental de construcción y afecta significativamente las emisiones de NOx y carbono negro.

Las rutas de viaje para los camiones asignados a entregar materiales pueden acortar la distancia recorrida por caminos no pavimentados y reducir el número de vehículos utilizados en las carreteras, particularmente los emisores. La consolidación de entregas puede minimizar los movimientos que conducen a menores emisiones de polvo y diésel.

Sustitución de materiales

Cuando las pinturas, selladores y pegamentos de bajo VOC cumplen con los requisitos de rendimiento, su uso reduce las emisiones de VOC durante la aplicación. Esto es particularmente importante en las etapas de ajuste interior, impermeabilización y tratamiento de superficies, donde los trabajadores y las comunidades circundantes están expuestos a emisiones de productos a base de solventes.

Tanto los controles de ingeniería como los controles administrativos abordan eficazmente la contaminación por polvo, pero son menos eficientes que el control de la contaminación por diésel. La contaminación por diésel requiere métodos de control separados.

• Maquinaria de baja emisión y eléctrica, donde sea posible, debería utilizarse, especialmente para máquinas pequeñas como excavadoras pequeñas, manipuladoras telescópicas y generadores de energía locales. Esta estrategia aún es nueva en la construcción india; sin embargo, se ha vuelto más común en áreas urbanas con infraestructura de servicios utilizada para maquinaria eléctrica.
• Los filtros de partículas diésel (DPFs) eliminan una cantidad sustancial de hollín de los gases de escape antes de que se emitan a la atmósfera. El mantenimiento adecuado del filtro (inspección regular, gestión de ciclos de regeneración, etc.) es necesario, ya que un DPF obstruido o desviado no es efectivo.
• El mantenimiento regular del equipo juega un papel importante en los niveles de emisión. Los motores diésel mal mantenidos funcionan con exceso; la combustión incompleta produce significativamente más carbono negro y CO que un motor correctamente ajustado. Por lo tanto, los cambios de aceite, el mantenimiento del filtro de aire y las reparaciones de los inyectores de combustible no deben verse solo como procedimientos rutinarios, sino como procesos que reducen las emisiones.

El componente de programas de contaminación del aire en la construcción que más consistentemente está subinvertido es la medición. La mayoría de los sitios saben que sus controles están operativos. Muy pocos saben si sus controles son efectivos; la diferencia entre los dos es la diferencia entre un sitio que cumple con las normas y uno que recibe un aviso de justificación a pesar de que está funcionando todos sus sistemas de supresión.

Consideremos dos situaciones diferentes. En un caso, un sitio determinado funciona su sistema de supresión de agua durante dos horas y piensa que está cumpliendo simplemente porque lo ha hecho. En otro caso, el mismo sitio realiza un monitoreo de límites de PM10. Registra niveles de PM muy por encima de 150 µg/m³ durante los movimientos de vehículos, indicando que el sistema de supresión de agua necesita aplicarse más a menudo. El primer sitio es operativamente conforme. El segundo sitio está realmente gestionando su calidad del aire. El monitoreo de PM en tiempo real en los límites del sitio convierte el control de polvo de una actividad de lista de verificación en un proceso de gestión impulsado por retroalimentación.

El Dustroid de Oizom está diseñado específicamente para las industrias de construcción y minería para monitorear continuamente PM1, PM2.5, PM4, PM10 y TSP. Con su entrada calentada y antiestática, el Dustroid puede reducir la interferencia de humedad, que es común en entornos con altos niveles de partículas. Sirviendo como la unidad avanzada de recolección de datos, el Polludrone de Oizom proporciona información sobre las emisiones de NOx y parámetros meteorológicos, ayudando a correlacionar fenómenos de polvo con las direcciones del viento y a identificar qué procedimientos son responsables de cierta cantidad de emisiones de polvo a la atmósfera.

Los datos de monitoreo de ambos dispositivos se envían a la plataforma Envizom, que proporciona paneles, alertas basadas en parámetros predefinidos y marcas de tiempo para apoyar auditorías y la toma de decisiones diarias. Siempre que una autoridad municipal necesite saber el estado de la calidad del aire, no hace hojas de cálculo llenas de datos recopilados de muchos recursos diferentes. El dispositivo de monitoreo proporciona directamente un informe preciso de todo el proceso de monitoreo.

La inversión en monitoreo que más significativamente reduce la contaminación del aire no es la que prueba la conformidad después del hecho. Es la que identifica qué controles específicos están funcionando mal en tiempo real, para que puedan ser corregidos antes de que el polvo alcance el límite.

Dependencia excesiva de un único método de control

La supresión de agua sola no es un programa de control de polvo. Es un componente de uno. Se deben tomar medidas adicionales en condiciones de viento, cuando el agua puede evaporarse en minutos y el polvo ya no puede ser suprimido. Donde no hay barreras contra el viento, no tiene sentido usar agua porque, mientras el material es levantado de los acopios, el agua no puede reducir las emisiones de polvo.

Los programas de contaminación del aire en construcción más efectivos superponen controles: las medidas de ingeniería reducen la intensidad de emisión, los controles administrativos reducen la frecuencia de emisión y la monitorización confirma que la combinación está logrando las concentraciones de límite requeridas.

Tratar el control de polvo como una configuración, no como un proceso

Los planes para controlar el polvo se establecen al comienzo de los proyectos de construcción y se revisan solo cuando surge un problema. Este proceso está fundamentalmente defectuoso. Los sitios de construcción son dinámicos, y las emisiones de polvo toman formas diferentes durante las obras de movimiento de tierras en la etapa de construcción. Por lo tanto, si un plan de control particular es útil en una fase, es probable que sea ineficaz en otra.

Un control efectivo del polvo requiere la misma atención iterativa de gestión que el cronograma, el costo y la calidad. Las revisiones de control mensuales contra los datos de monitorización, con controles ajustados para la fase actual del trabajo, superan consistentemente a los planes estáticos y son cada vez más lo que los reguladores esperan ver en la documentación de auditoría.

Ignorando las emisiones fuera de horas

La generación de polvo de acopios continúa después de que la jornada laboral ha terminado. Hay acopios de material expuestos, superficies que no han sido estabilizadas y caminos de acceso que no proporcionan barreras contra el viento, todos los cuales generan polvo fugitivo 24 horas al día, incluso de noche y los fines de semana cuando no se instalan medidas de supresión.

Las llamadas superaciones fuera de horas son registradas continuamente por sistemas de monitorización en ubicaciones circundantes y en redes municipales. Los sitios que solo controlan el polvo durante las horas laborales están recopilando datos de emisiones en documentos regulatorios, y no hay registros de supresión para correlacionar con esos datos. Cubrir los montones de polvo durante la noche, mantener barreras contra el viento y realizar una monitorización continua de límites debería ser el requisito operativo mínimo en sitios ubicados en áreas urbanas densamente monitorizadas.

Reducir la contaminación del aire en un sitio de construcción no es un problema de medida única, y no tiene una solución de medida única. El control del polvo se puede lograr a través de la supresión de polvo con agua. Además, las áreas circundantes están protegidas de las emisiones instalando barreras contra el viento alrededor de los montones de material. El mantenimiento de equipos minimiza las emisiones de gases de escape diésel. La programación responsiva al clima ayuda a reducir las emisiones máximas de la construcción. Todas estas medidas ayudan con algunas causas específicas del problema.

Sin embargo, lo que combina todas las medidas anteriores es un mecanismo de retroalimentación, que a menudo está ausente en los procesos de construcción. El control del polvo se convierte en solo una suposición a menos que se midan los límites reales en tiempo real.

Los sitios que logran consistentemente bajas concentraciones en los límites no son los que tienen más equipo de supresión. Son aquellos que miden lo que su equipo de supresión está haciendo realmente y lo ajustan cuando los datos muestran que no es suficiente.